DOI:10.3969/j.issn.l006-110X.2021.01.017
热轧圆钢皮下“裂纹”形成原因分析及改进措施
包石磊1,2，刘和家1
(! 天津荣程联合钢铁集团有限公司，天津300352；2.钢铁研究总院华东分院江苏223000)
［摘 要］热轧圆钢经酸洗检查发现，表面和近表面存在一处或多处细小“裂纹”缺陷，多处缺陷在圆周方向呈现
岀90$或1,0$
角分布特征，这与方坯两个相邻或对角线角部位置相对应。采用放大镜对“裂纹”观察，“裂纹”呈现为一
系列细小孔洞沿径向的分布特征。对缺陷密集处沿纵向高倍观察,“裂纹”为硫化物经酸洗腐蚀剥落而成孔洞的排 列。通过调整连铸二冷喷嘴喷射角、改进足辊段冷却工艺、提高扇形段设备精度等措施，有效减轻了热轧圆钢类似缺
陷的发生。
［关键词］低倍裂纹；角部裂纹；硫化物
The reason for the formation of subsur^ce crack on hot rolled round steel and improvement measures
BA 0 Shi-lei 1,2 and LIU He-jic*
(l.QocCcCecC Sted Gronp Co. L u U, TIANJIN 300352;2.Ent Chin BrancO of CISRI, JIANGSU 223000)
Abstract It is found that when we finished the hot rolled round steel pickle inspection, there is one or
more small "cracks" defects on the hot rolled round steel surface and near surface, many defects in the circular direction of 90 degrees or 180 degrees angle distribution, this corresponds to the position of the
two adjacent or diagonal corners of the square billets. Using a magnifier to obrve "cracks", they are prented as a ries of small holes along the radial distribution. By microscope obrving the defect intensive area along the vertical, we can find that the "cracks" is the arr
angement of the pores formed
by the acid washing corrosion of the sulfide. By measures to adjusting the injection angle of the continuous casting cond cooling nozzle, improving cooling process of the continuous casting foot roller gmen, improve the precision of ctor gment equipment, the similar defects are effectively reduced.
Key words macroscopic crack, corner crack, sulfide
0引言
随着我国连铸比的不断提高，国内采用连铸方 坯或矩形坯轧制圆钢的厂家越来越多。经走访调查
了解，某些钢厂采用连铸方坯或矩形坯轧制圆钢
膝时，经常会出现表面和近表面皮下裂纹，严重的甚
至被降级或判废，引起较大损失。本文重点针对某 钢厂采用连铸方坯轧制圆钢产生的类似问题进行 8分析研究，通过圆钢皮下“裂纹”的宏观和微观形貌
的观察和判断，发现了引起该“裂纹”的深层次原
因，并提出了一系列的改进措施。
收稿日期：2021-01-13
作者简介：包石磊(1730—)，高级工程师，主要从事特种钢研发和 质量攻关工作。
1热轧圆钢生产流程及其工艺要点
1.1热轧圆钢生产流程
某钢厂生产热轧圆钢工艺流程如下：100吨顶
底复吹LD 转炉!100吨LF 钢包精炼炉!100吨
VD 真空脱气炉！方坯/矩形坯连铸机！侧进侧出步
进梁式加热炉！三辊往复式轧机！短应力连轧机
组！钢材锯切分定尺！钢材缓冷。利用该工艺流程
生产的连铸坯主要规格有:F150 mm x 150 mm 、F180
mm x 220 mm 、F260 mm x 300 mm 等方坯和矩形坯。
连铸坯采用热装或冷装加热后直接轧制圆钢，热轧 圆钢主要钢种有：20、45、40Cr 、20CrMnTiH 、42Cr -
MoA 、GCr15等优特钢种，圆钢的主要规格为！20
mm 〜!120 mm 。
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热轧圆钢皮下“裂纹”形成原因分析及改进措施
1.2热轧圆钢生产工艺要点
热轧圆钢生产的主要工艺要点有：转炉采用高 拉补吹杜绝钢水过氧化、出钢过程采用挡渣锥挡渣 杜绝下渣、出钢采用A1饼+电石复合脱氧剂脱氧与
专用精炼渣渣洗、精炼过程造高碱度渣（终渣碱度
R ：3~5）、长时间白渣操作、软吹氩去除夹杂物、连铸 采用整体水口保护浇注。
采用上述工艺生产出的优特钢钢水纯净度高，
磷、硫含量不大于0.015%，产品质量指标远远优于
国标的要求。
2圆钢“裂纹”形貌观察与分析
2.1圆钢“裂纹”断面低倍观察与分析
2.1.1 “裂纹”断面低倍形貌
在生产40Cr 圆钢时，质量检测人员在进行常规 热酸洗低倍检查时发现，圆钢横截面靠近表面的位 置存在细小“裂纹”，质检人员将该缺陷判定为“内 裂”，产品判为降级品，“内裂”严重的做判废处理。
后经仔细检查发现，在碳素结构钢（20、45）、合金结 构钢（20Cr 、40Cr ）、齿轮钢（20CrMnTiH ）、铬钼钢 （42CrMoA 、B7）、轴承钢（GCr15）等钢种热轧圆钢酸 洗检查过程中，同样在圆钢表面和近表面发现类似
缺陷,“裂纹”呈一条或多条平行态分布，或模糊不
明显或清晰，长度多在0.5~3.0mm 。“裂纹”低倍形 貌如图 1 所示。
经大量调查统计发现，出现“裂纹”缺陷的圆钢 均为连铸方坯和矩形坯所轧制。当一个试片上存在 两条或以上了“裂纹”时，“裂纹”表现出近乎90。或
假借字180°角的位向分布特征。
2.1.2 “裂纹”宏观分析
为进一步认识该“裂纹”缺陷真实特征，笔者选 择典型试片采用普通放大镜放大观察，低倍“裂纹”
实质上由一系列断续分布的微小孔洞组成的，孔洞 及周边区域因盐酸腐蚀原因颜色明显暗于周边区
域，具体特征如图2所示。由于钢材表面经过50~70
摄氏度热盐酸长时间腐蚀，材料中某些夹杂物或夹 渣在热腐蚀作用下同基体脱离脱落而形成孔洞。一
些数量较为密集、排列呈线性规律的孔洞在目视下 被判定为“裂纹”。
从碳素结构钢、合金结构钢、齿轮钢、铬钼钢等 各钢种热轧圆钢均存在类似问题，可以推断，这种 缺陷与钢种、材质和生产工艺无直接必然的联系。 为找到形成这种“裂纹”的更深层次原因，需对缺陷 位置进行纵向磨制金相样进行高倍分析。
2.2圆钢“裂纹”纵向高倍观察与分析图1 ""纹”低倍&貌 图2 ""纹”放大&貌
2.2.1 “裂纹”纵向高倍形貌
选择多个上述典型“裂纹”缺陷样品，垂直“裂 纹”方向切割并磨制高倍试样。利用光学显微镜对 “裂纹”纵向附近位置进行多次磨制、多次观察发现, 在纵向试样缺陷位置附近存在一条或多条“带状”
偏析条，而在“带状”偏析条横截面位置端则对应着 一个孔洞。“裂纹”纵向形貌及“偏析带”形貌如图3
所示。
图3 ""纹”纵向&貌及"偏析带”&貌
2.2.2 “裂纹”微观分析
从上述低倍与高倍“裂纹”分析看出,“裂纹”处 纵向位置上对应着一定长度（毫米级）且非常细小
的“带状”组织。对“带状”组织进一步仔细观察分
析，发现“带状”组织中间均有断续或连续存在的细 小硫化物夹杂物，笔者推测，所谓“带状”偏析组织 正是由这些硫化物夹杂物先期析出或偏聚导致的。
由此可见，低倍钢材上腐蚀出现的“裂纹”跟较
为密集的硫化物夹杂物有直接对应关系。这些孔洞 则是硫化物在热酸洗腐蚀的作用下剥落而形成的,
自私的近义词
也就是孔洞实际为硫化物被热盐酸腐蚀而脱落形 成的痕迹。
2.3连铸坯低倍质量评价与追溯
为进一步追溯并证实“裂纹”缺陷产生的深层
次原因，笔者重点加大了连铸坯低倍质量的酸洗比 对检查。经过重点跟踪发现，碳素结构钢、合金结构
钢、齿轮钢、铬钼钢等多钢种连铸坯存在临近或对 角分布的角部裂纹，这与圆钢“裂纹”呈现90°或
180°分布有惊人的对应关系，如图4、图5所示。同
心〈理化检测与分析〉心 -59
多宝鱼图片-我哭得好无力
时发现，大多缺陷发生处铸坯的角部存在凹陷或尺
寸不良等尺寸问题。图4连铸方坯对角线-角部(纹
图5方坯两对角部(纹放大图
从图4、图5可以看出，钢坯上存在角部裂纹， 裂纹处角部存在一定凹陷或铸坯尺寸变形。分析认带云字的古诗
为铸坯存在冷却不均，角部因存在凹陷或喷嘴间距 与喷射角设计存在欠缺，扇形段设备精度不良等,
导致角部冷却较慢，硫化物偏聚程度加大等综合因 素影响，在应力作用下形成角部裂纹。
3 “裂纹”缺陷成因分析与改进措施
3.1 “裂纹”缺陷成因分析
周末图片综合碳素结构钢、合金结构钢、齿轮钢、铬钼钢 等多钢种低倍“裂纹”的分析，得出以下结论:
(1) “裂纹”处纵向位置上对应着一定长度且细
小的“硫化物”偏析；
(2) 较密集分布的硫化物经热腐蚀后，形成一
系列间距较小、线性排列的不连续孔洞，表观判断 为“裂纹”；
(3) 从“裂纹”位向统计分析看，“裂纹”与方坯
角部裂纹有对应关系；
(4) 方坯角部裂纹形成与连铸足辊冷却不均、 喷嘴喷射角较小有直接的关系，同时钢水硫含量较 高对角部裂纹形成也有一定的促进作用；
3.2避免“裂纹”缺陷的改进措施
通过对钢材“裂纹”缺陷的深入分析探究以及 产生原因的分析，有针对性制定以下改进措施：
(1) 提高炼钢精炼脱硫效果，进一步降低钢中
硫含量，有效减少因“硫化物”偏析富集引发“裂纹” 出现的比例和严重程度；
(2) 适当增大 F150 mm x 150 mm 、F180 mm x 220
mm 和F260 mm x 300 mm 断面方坯足辊段冷却强
度，足辊段配水比例在原来基础上提高10-15%；
(3) 调整和优化二冷段喷嘴的喷射方向和喷射
角，保证角部冷却效果，定期检查喷嘴与铸坯质检位 置，杜绝铸坯角部冷却不均与冷却不良现象发生；
(4) 提高二冷室扇形段设备精度，建立足辊、扇
形段各段辊排列精度校核制度，定期做好支撑辊润
侗族的节日滑保养，杜绝死辊与严重偏离现象。
4结语
通过对圆钢“裂纹”缺陷宏观及微观的观察与
分析，发现和总结了圆钢“裂纹”缺陷成因，并制定
了改进措施。生产实践表明本文对圆钢“裂纹”缺陷 成因分析准确，改进措施科学有效。经后期质量检
验人员跟踪与反馈，热轧圆钢低倍质量明显改善, 酸洗试样上类似“裂纹”缺陷的现象比例大幅减少,
严重程度明显降低，未在发生因此类缺陷而判废的穿过迷雾
现象。
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»叶
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