CN109239079A - 异型坯生产h型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法，包括：宏观肉眼观察；定位；取样；制样；金相分析。通过本发明的技术方案，结合金相检测结果与扫描电镜检测结果分析出裂纹产生原因，找出裂纹产生工序，进而可以采取有效手段进行实际生产的控制。

Description

异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体而言，涉及一种异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法。

背景技术

国内H型钢由方坯及异型坯两种坯型轧制生产,异型坯形状独特,连铸生产中横向表面温度极不均匀,应力、应变状况复杂。

在异型坯生产大规格H型钢的过程中遇到了冶废：龟裂、裂纹、夹杂、掉肉、凹坑、结疤；技废：超差、波浪、压痕、弯曲、机伤、折叠、中废等质量问题。本文主要针对H型钢表面裂纹质量缺陷以及H型钢R角处产生的裂纹，公开一种如何取样以及如何将金相分析技术与能谱分析技术结合起来分析裂纹源位置及裂纹的成因。

失效分析是一门系统工程，其中的分析技术是其理论和实践基础。失效分析技术主要包括痕迹分析技术、裂纹分析技术和断口分析技术等相关内容。裂纹的起源位置和扩展途径决定了裂纹的宏观形貌，它们都是构件局部受力状态和大小(外力)与材料强度(抗力)综合效应的结果，即应力-强度干涉作用的结果。它们往往是应力较大(动力大)、强度值较低(阻力小)的路径，如应力集中处或材料局部缺陷处等。

异型坯生产H型钢铸坯的过程中极易出现铸坯的腹板裂纹，异型坯表面纵裂纹的发生位置主要在腹板、腹板与R角交界和翼缘三个区域，含B微合金钢纵裂纹发生率高于普碳钢。产生腹板裂纹的主要原因：包晶钢区域生产铸坯、Mn/S控制不合理、洁净度控制较差、拉速过高或过低、保护渣的使用与钢种不匹配、结晶器和扇形段对弧精度差等。肉眼可见的铸坯腹板裂纹可人工挑出，但是被覆盖在氧化铁皮下的小细纹缺陷铸坯将被带至轧钢厂进行后续热轧生产，成品中将暴露出裂纹缺陷。热轧H型钢在入库打包前进行矫直，矫直裂纹在该工序处产生，主要原因：矫正孔型与冷床运行的不同步性、调整并扩时没有控制好轴向窜动量、矫直参数不合理，内并外扩的三段波动等。矫直裂纹发生在腹板与R角交界处。

综上所述，H型钢成品中会出现的两种裂纹失效形式，即腹板裂纹和矫直裂纹，当发生位置都在腹板与翼板连接R角处时，对于失效分析人员从成品上判断裂纹产生工序具有一定困难。本发明主要是公开一种异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析过程的取样及分析方法，最终判断出裂纹所属类别，为实际工业大生产鉴定裂纹产生工序提供依据。该专利所发明的取样及分析方法可应用于包钢生产热轧H型钢的质量分析工作，国内没有相关文献及专利报导，针对H型钢产品首次提出的质量分析方法。文献《失效分析技术》阐述了失效分析的总体思路，无针对性列举H型钢失效分析的全过程。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提供了一种异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法。

有鉴于此，本发明的技术方案提供了一种异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法，包括：宏观肉眼观察；定位；取样；制样；金相分析。

进一步地，所述取样，具体包括：切取带有裂纹最深的部位20×20mm块状试样

进一步地，所述制样，具体包括：磨制所述试样横向面，抛光后采用4％的硝酸酒精腐蚀。

进一步地，异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法，还包括：SEM分析。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

结合金相检测结果与扫描电镜检测结果分析出裂纹产生原因，找出裂纹产生工序，进而可以采取有效手段进行实际生产的控制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了腹板裂纹高倍组织形貌；

图2示出了腹板裂纹断口形貌及氧化圆点；

图3示出了氧化圆点的能谱分析：

图4示出了矫直裂纹取样示意图；

图5示出了矫直裂纹高倍组织形貌。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述方面、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1：

从现场取回带有裂纹的成品，其裂纹发生在腹板与翼板连接R角处接近腹板一侧，裂纹呈直线型，贯穿整个型钢长度，裂纹沿轧制方向上无分叉，无法确定裂纹源位置。切取带有腹板裂纹最深的部位20×20mm块状试样。磨制试样横向面，抛光后采用4％的硝酸酒精腐蚀。通过光学显微镜对裂纹表面形态和裂纹周围的组织进行观察和分析，可以观察到腹板裂纹的微观形貌具有以下特点：裂纹扩展路径为穿晶，裂纹有分叉，裂纹处及其附近的晶粒有粗化现象，裂纹两侧存在氧化和脱碳现象，脱碳的铁素体与裂纹垂直，裂纹附近有氧化圆点，如图1所示。

采用扫描电子显微镜观察压开后的断口，整个断口面形貌为解理特征，断口上的夹杂物经能谱分析主要成分为O、Si、Mn元素，这类夹杂物非冶炼形成的内生夹杂及外来夹杂，是由于铸坯表面存在裂纹，铸坯后期加热及热轧过程中(950℃-1180℃)裂纹与空气中的氧气贯穿形成氧化脱碳现象，其中钢中的碳与氧形成气体，硅与氧形成氧化圆点，锰为钢中基体元素未参与反应，如图2及图3所示。

结合金相与断口分析结果可知，成品腹板裂纹产生于铸坯表面，属于连铸缺陷，其微观裂纹形貌为裂纹从试样表面向内部扩展，裂纹在横向面上有分叉，裂纹周围有氧化脱碳现象并伴有氧化圆点。由于铸坯表面的细小腹板裂纹在氧化皮的遮掩下肉眼不易观察，所以带到轧钢工序经轧制成品后裂纹暴露于钢材表面，通过以上检测分析确定，本案例发生在腹板与翼板连接R角处接近腹板一侧的裂纹为腹板裂纹，产生于冶炼工序，排除轧钢工序。

实施例2：

从现场取回带有裂纹的成品，其裂纹发生在腹板与翼板连接R角处接近腹板一侧，裂纹呈直线型，贯穿整个型钢长度，裂纹无分叉，无法确定裂纹源位置。

切取带有矫直裂纹试样，应当保证试样横向面上的完整性，如图4所示。磨制试样横向面，抛光后采用4％的硝酸酒精腐蚀，通过光学显微镜对裂纹表面形态和裂纹周围的组织进行观察和分析。可以观察到矫直裂纹的微观形貌具有以下特点：裂纹扩展路径为穿晶，裂纹没有分叉，裂纹处及其附近的晶粒没有粗化现象，裂纹两侧无氧化和脱碳现象，裂纹周围为冷变形组织，组织正常为珠光体+铁素体，如图5所示。

矫直裂纹产生于矫直工序，由于腹板与翼板在轧钢过程中延伸不均匀而产生拉应力，矫直过程中当材料极限强度无法抵抗外来拉应力时则会产生矫直裂纹。通过以上检测分析可知，裂纹周围的冷变形组织是在非高温下受到外力时产生的金属流变，裂纹在横向面上无分叉，本案例发生在腹板与翼板连接R角处接近腹板一侧的裂纹为矫直裂纹，产生于轧钢工序，排除冶炼工序。

以上结合附图说明了本发明的技术方案，通过本发明的技术方案，通过结合金相检测结果与扫描电镜检测结果分析出裂纹产生原因，找出裂纹产生工序，进而可以采取有效手段进行实际生产的控制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法，其特征在于，包括：

宏观肉眼观察；定位；取样；制样；金相分析。

2.根据权利要求1所述的异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法，其特征在于，所述取样，具体包括：切取带有裂纹最深的部位20×20mm块状试样。

3.根据权利要求1所述的异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法，其特征在于，所述制样，具体包括：磨制所述试样横向面，抛光后采用4％的硝酸酒精腐蚀。

4.根据权利要求1所述的异型坯生产H型钢腹板裂纹与矫直裂纹失效分析的方法，其特征在于，还包括：SEM分析。