钢材小常识:浅析中碳钢冲击功合格率的控制

1.冲击试验的流程及不合格状况冲击试验流程：取样→送样→试样验收→试样加工→保温箱保温→冲击试验。中碳钢有三种试验温度冲击：常温冲击功、0度冲击功、-20度冲击功，试验温度对中碳钢的冲击值影响较大，从常温到0度到-20度会出现冲击功逐步降低的现象。故影响中碳钢冲击功合格率的主要是-20度的冲击功，热轧状态后的冲击功总是不稳定，经常会出现有1~2个冲击值小于标准值，例如钢种A709-Gr50，如表格。

标准	厚度	试样号	冲击值1	冲击值2	冲击值3	冲击值_平均	标准
ASTM A709-Gr50	14.5	10103850050101	129	39	45	71	54
ASTM A709-Gr50	15.2	10203903030101	36	39	33	36	54
ASTM A709-Gr50	14.4	10103851040101	48	54	39	47	54
ASTM A709-Gr50	15.2	10203903040101	36	39	132	69	54

2.影响冲击功不合格的主要原因分析主要影响因素有：(1) 坯料中心偏析：钢液在凝固过程中，由于溶质元素在固液相中的再分配形成了铸坯化学成分的不均匀性，中心部位碳、硫、磷含量明显高于其他部位，这就是中心偏析。中心偏析往往会恶化钢的性能，降低钢的韧性和耐腐蚀性，严重影响钢的质量。(2) 板坯加热温度高：加热温度偏高，加热时间较长，会使奥氏体晶粒过分长大，引起晶粒之间的结合力减弱，降低钢的塑性。(3) 轧制钢板厚度不同：同一钢种不同规格的钢板的冲击功有明显的差异，例如10mm和15mm的A709-Gr50对冲击功的要求都不一样，10mm要求大于27J即可，而15mm则需要要求大于54J。两个厚度规格相差不是很大，但对冲击功的要求却有很大的差异。但这个是不确定因素，生产是根据计划订单进行作业的。(4) 道次压下量：道次压下规程的变化时，压下量、速度等均发生变化，因而影响到压力、热凸度等，这样就会影响到内部组织的均匀性，直接影响到钢板的力学性能。(5) 终轧温度：终轧温度对中碳钢的冲击功影响比较明显，终轧温度高，冲击功低，终轧温度低，冲击功高。4.针对主要影响因素产生的对策4.1 针对中碳钢冲击功不合格采取的控制方案(1) 板坯内部质量：从连铸工艺控制铸坯内部质量控制，将内部偏析控制在B1.5级以下；不断优化动态轻压下调节，同时降低过热度。(2) 板坯加热温度高：出钢温度均匀控制，保证第一阶段轧制结束温度控制在1050~1080度。制定合理的加热工艺，增加下表温度检测仪表，制定板坯实际温度监控制度，采用二级系统自动烧钢，开发一阶段结束温度自动采集系统。(3) 道次压下量/终轧温度：据不同客户对冲击功的不同要求，制定不同的终轧温度控制目标，将终轧温度最低可控制在770度。制定合理的轧制工艺，开发双刚度曲线板形控制系统，轧制力预测软件优化，降低二阶段开轧温度，合适的待温坯厚度选择，控轧卷轧工艺开发。4.2 针对控制方案的细节控制4.2.1 优化动态轻压下调节、降低过热度(1) 中包典型温度钢水过热度20℃，控制在1528-1538（T液相线=1513℃）(2) 结晶器保护渣采用中碳钢保护渣(3) 开浇前须对设备仔细检查，保证铸机状态良好,辊缝开口度良好。(4) 全程氩气保护浇注。(5) 目标浸入深度145mm，液渣层目标8～15mm。(6) 拉坯速度0.9-1.1m/min(7) 二次冷却水：0.7-0.8l/kg,矫直温度〉1000℃。(8) 动态轻压下使用继续跟踪，不断改进。4.2.2 采用二级系统自动烧钢：(1) 三级提供不同钢种的目标出钢温度、在炉时间、温度均匀性。(2) 二级据不同钢种化学成份、特性及三级传达的工艺要求计算出合理的加热曲线，指导一级对烧嘴、炉内气氛等进行调整并及时进行修正。(3) 轧件出炉后二级据检测到的轧件实际温度进行反馈控制，达到实际的工艺要求温度值。4.2.3 控轧卷轧工艺开发(1) 升高卷取炉温度到1000~1050℃，将转鼓温度提高到950度左右，保证转鼓温度不小于轧件头尾温度，使轧件与转鼓接触时转鼓对轧件起到加热的作用，提高轧件头尾的温度，从而缩小轧件本体与头尾的温度。(2) 针对下置AGC的特点，取消轧件进卷取炉道次的头尾AGC补偿，取消的长度为2s，大约3m左右，这样可以有效解决穿带时轧件扣头的问题，保证轧制过程顺利。(3) 针对薄规格产品，对二级程序进行优化，加大了待温坯倍数，保证第二阶段有足够的总压下量和道次压下量，从而减少钢板浪形的产生。4.2.4 开发偶道次轧制技术(1) 二级对精轧道次的计算方法进行调整。(2) 二级对轧制结束方向、空过道次处理，温度计算准确。(3) 调整倒数第二道次及最后道次的速度。(4) 一级对轧件跟踪进行调整，对空过道次的设定和判断进行改进。(5) 一级对数据传输进行改进。(6) 模拟轧制、试轧、投入使用。4.3 进一步提高操作者技术水平加大对操作工的技术培训，提高操作工的技术操作水平。掌握轧制中的关键操作点，尤其是偶道次的操作规范、操作画面及规程对比，充分发挥轧机轧制力，在压缩比小的条件下实现道次大压下。对重点工艺数据进行采集、监控、分析，提高温度控制的准确性。