余国松
（杭州钢铁集团公司技术中心 ，浙江 杭州 ３１００２２）
摘 要：针对连续 ４批 １２１５ＭＳ盘条均存在翘皮缺陷的现象 ，首 先调查了该 ４ 批盘条对应浇次连铸坯投轧盘条情 况 ，排除了整个浇次钢坯均存在质量问题的可能 。接着对化学元素 、皮 下气泡 、炼钢工艺和轧制工艺等翘皮影响因 素进行了排查 ，筛选出产生本次翘皮的重点嫌 疑因 素 ：轧 制 温 度 、钢 坯 表 面 质 量 、夹 杂 物。 然后通过生产试验和实 验室研究 ，确定了产生翘皮的主要因素 ，最后通过生产实践进 行了验证。 结果表明 ，本 次 １２１５ＭＳ 易切削钢盘条翘 皮与轧制温度 、钢的洁净度相关 ，与 钢坯针孔 、振痕无明显相关性 。适当提高轧制温度可避免产生盘条翘皮。 关键词 ：１２１５ＭＳ易切削钢盘条翘皮 ；轧制温度；钢的洁净度 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１００６－９３５６（２０１４）０４－００２６－
０５ Ｃａｕｓｅｓｏｆ１２１５ＭＳＦｒｅｅＣｕｔｔｉｎｇＳｔｅｅｌＷｉｒｅＲｏｄｅＷａｒｐｉｎｇ
ＹＵ Ｇｕｏ－ｓｏｎｇ
（ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒｏｆＨａｎｇｚｈｏｕＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２２，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，
Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅａｒｅｗａｒｐｉｎｇｉｎ４ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅｂａｔｃｈｅｓｏｆ１２１５ＭＳｆｒｅｅｃｕｔｔｉｎｇｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｄｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｉｎｖｅｓｔｉ－ ｇａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｏｔｈｅｒｂａｔｃｈｅｓｏｆｗｉｒｅｒｏｄｅｍａｄｅｆｒｏｍｔｈｅｓａｍｅｃａｓｔｎｕｍｂｅｒｂｉｌｌｅｔｓｗｈｉｃｈｔｈｅ４ｂａｔｃｈｅｓｂｅｌｏｎｇｔｏ ｅｘｃｌｕｄｅｓｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｃａｓｔｂｉｌｌｅｔｓｗｉｔｈｑｕａｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｆａｃｔｏｒｓｗａｒｐｉｎｇｃｏｎｃｅｒｎｅｇ．ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｒｉｍｈｏｌｅ，ｓｍｅｌｔａｎｄｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｆｒｏｍ ｗｈｉｃｈｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｂｉｌｌｅｔｓｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙ，ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｈａｓ ｂｅｃｏｍｅｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｃｔｅｄｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｉｒｄｌｙ ，ｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄｃｏｎ－ ｆｉｒｍｅｄｂｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｉｎａｌｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ１２１５ＭＳｆｒｅｅｃｕｔｔｉｎｇｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｄｅｗａｒｐｉｎｇｉｓｃａｕｓｅｄ
ｂｙｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍ－ ｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｕｒｉｔｙｏｆｓｔｅｅｌ，ｔｈｅｒｅｉｓｎｏｅｖｉｄｅｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｒｐｉｎｇａｎｄｂｉｌｌｅｔｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔｓａｓｂｉｎ－ｈｏｌｅ，ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｍａｒｋ．Ｈｉｇｈｅｒｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｎａｖｏｉｄｔｈｅｗｉｒｅｒｏｄｅｗａｒｐｉｎｇｄｅｆｅｃｔｏｃｃｕｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：１２１５ＭＳｆｒｅｅｃｕｔｔｉｎｇｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｄｅｗａｒｐｉｎｇ；ｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｐｕｒｉｔｙｏ
ｆｓｔｅｅｌ 翘皮是存在的夹杂物（氧化物）、皮下气泡、表面钍燃料
缺陷使金属表面局部与基体断开 ，在伴随基体延展 过程 中 形 成 的。 它 与 残 余 元 素、连 铸 冷 却 强 度、拉
速、过热度、轧制温度等因素相关［
１－５
］。 杭钢采用“１００ｔ电 炉 →１００ｔＬＦ 精炼炉 →
半径 为９ｍ 六机六 流 方 坯 连 铸 →１５０ｍｍ×１５０ｍｍ 连 铸 坯→轧制”生产工艺路线开发了 １２１５ＭＳ易切 削钢， 其成分（质量分数）为：Ｃ≤０．０９％，Ｓｉ≤０．１５％，Ｍｎ １．１０％ ～１．４０％，Ｓ０．３３％ ～０．４２％，Ｐ０．０４％ ～ ０．０９％。２０１３年２月生产 １２ｍｍ１２１５ＭＳ盘条过程 中，发生一起连 续 ４ 批均存在翘皮的质量问题，翘 皮 呈间断、不规则分布，有的翘皮剥落形成凹坑。因此， 笔者对翘皮成因进行调查和试验分析。
１ 翘皮影响因素排查
盘条翘皮形貌如图１所示。本次翘皮问题存在
ccenter２ 个 现 象：１）
轧 制 过 程 连 续 出 现 翘 皮 ，批 号 为 ０４１３０２００６５，０４１３０２００６６，０４１３０２００６７，０４１３０２００６８；
２）４ 批 盘条对应的钢 坯 炉号分别 为 ６６１２１２０３２９，
６６１２１２０３３０，６６１２１２０３３２，６６１２１２０３３３，属 于 连 铸 同 一中间包 浇 次 ６６１２１２０３２６～６６１２１２０３３３ 炉。 该 现 象产生有２种可能：第一为该浇次钢坯全部存在质 量问题；第二为轧制工艺存在问题 。为此，对该浇次
钢坯投轧盘 条 的 情 况 进 行 了 调 查 ，结 果 见 表 １。 由 表１可见，该 浇 次 ６６１２１２０３２７ 和 ６６１２１２０３３１
炉 已 全部投料轧制盘条 ，其表 面质量全部良好。 由此可 排除整个浇次钢坯存在质量问题的可能。
图 １ １２１５ＭＳ盘
条翘皮形貌 Ｆｉｇ〃１ Ａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆ１２１５ＭＳｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｄｅｗａｒｐｉｎｇ
作者简介：余国松（１９６７—），男 ，硕士，教授级高级工程师； Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕｇｕｏｓｏｎｇ＠ｈ
ｚｓｔｅｅｌ．ｃｏｍ； 收稿日期 ：２０１３－０７－２４
（ａ）有 翘皮的； （ｂ
）翘皮脱落以后的凹坑 。
第４期余国松：１２１５ＭＳ易切削钢盘条翘皮成因２７
表１涉嫌翘皮浇次钢坯投料轧制盘条和余坯情况
Ｔａｂｌｅ１Ｗｉｒｅｒｏｄｒｏｌｌｉｎｇｗｉｔｈｓｕｓｐｅｃｔｅｄｂｉｌｌｅｔｓａｎｄ
ｒｅｓｉｄｕａｌｂｉｌｌｅｔｓ
炉号轧制批次规格／ｍｍ轧材表面剩余钢坯／ｔ
６６１２１２０３２６未投——８９．０１
０４１２１２０９９５ １２
把轧材表面良好的炉号６６１２１２０３２７和６６１２１２０３３１编为Ａ组；把轧材存在翘皮的炉号６６１２１２０３２９，６６１２１２０３３０，６６１２１２０３３２，６６１２１２０３３３编为Ｂ组。为查清翘皮产生的化学成分和生产工艺因素，对Ａ组和Ｂ组的化学成分、低倍组织、连铸
６６１２１２０３２７
０４１３０１０００２ １１
良好０冷却强度、过热度、拉速、轧制温度做了对比，结果如
６６１２１２０３３１０４１３０１０００３ １１良好０６６１２１２０３２９０４１３０２００６５ １２有翘皮０６６１２１２０３３００４１３０２００６６ １２有翘皮０６６１２１２０３３２０４１３０２００６７ １２有翘皮０６６１２１２０３３３０４１３０２００６８ １２有翘皮２１．１下。
１〃１化学成分
Ａ组和Ｂ组化学成分对照见表２。由表２可见，两者化学成分几乎相同，因此可排除Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ａｓ，Ｓｎ，Ｐｂ等元素的影响。
表２Ａ组和Ｂ组化学成分（质量分数）对比
Ｔａｂｌｅ２ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｇｒｏｕｐＡａｎｄｇｒｏｕｐＢ％编组ＣＳｉＭｎＰＳＡｓＳｎＰｂ平均０．
０６０．
０２１．
２３０．
０５４０．
３８０．
０１１０．
００７０．
０２２
Ａ
磁疗鞋范围０．
０６～０．
０７０．
多媒体集中控制器
０１～０．
０３１．２１～１．２７０．
０４９～０．
０５４０．
３８～０．
３９０．
０１１０．
０６～０．
０８０．
０２１～０．０２３平均０．
多聚甲醛配制
０６０．
０２１．
２６０．
０５００．
３８０．
０１２０．
００７０．
０２１
Ｂ
范围０．
０６０．
０１～０．
０２１．
２４～１．
２７０．
０４６～０．
０５３０．
３６～０．
３９０．
０１１～０．
０１３０．
０７～０．０８０．
０２０～０．０２２
１〃２连铸工艺
由表３所示，Ａ组和Ｂ组的冷却强度相同，拉速、过热度波动相近，因而可排除冷却强度、过热度、拉速的影响。
表３Ａ组和Ｂ组连铸冷却强度、过热度、拉速对比
Ｔａｂｌｅ３Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｃｏｏｌｉｎｇ，ｓｕｐｅｒｈｅａｔ，ｃａｓｔｉｎｇｓｐｅｅｄ
ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｇｒｏｕｐＡａｎｄｇｒｏｕｐＢ
编组项目冷却强度过热度／℃拉速／（ｍ·ｍｉｎ－１）范围曲线３２４～３５２．０～２．３Ａ
平均曲线３２８２．０
范围曲线３２４～２７２．０～２．１Ｂ
平均曲线３２６２．０注：连铸二冷冷却强度按４条目标冷却曲线控制，分别为最强冷（曲线１）、强冷（曲线２）、中冷（曲线３）、弱冷（曲线４）。
１〃３轧制工艺
如表４所示，Ｂ组温度范围比Ａ组大，而平均温度比Ａ组低。
表４Ａ组和Ｂ组开轧温度对比
Ｔａｂｌｅ４Ｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆ
ｇｒｏｕｐＡａｎｄｇｒｏｕｐＢ
编组轧制批次开轧温度／℃平均温度／℃
０４１２１２０９９５１０８０～１１１０１〃４产生翘皮直接因素排查
６６１２１２０３２６～６６１２１２０３３３炉连铸坯低倍组织检验结果为均无皮下气泡，且本次盘条翘皮不具有皮下气泡形成的翘皮密度较大、皮较薄的特征。因此，可排除连铸坯皮下产生翘皮的可能。
该浇次的钢坯表面质量、夹杂物等情况不清楚，为嫌疑因素，有待于进一步调查。
通过上述排查，可知产生本次翘皮的重点嫌疑因素有：轧制温度、钢坯表面质量、夹杂物，为了验证这些因素对盘条表面翘皮的影响，笔者策划了轧制工业试验。
２盘条轧制试验
２〃１试验方案
选６６１２１２０３３３炉剩余的１０支１５０ｍｍ× １５０ｍｍ×１２０００ｍｍ连铸坯为原料。为了排除变形率因素的干扰，投轧 １２ｍｍ规格盘条。温度控制在１０９０～１１００℃，为减少风险，先投５支，安排在１２１５ＭＳ批量生产中。为了验证钢坯表面缺陷对盘条翘皮的影响，轧前对该１０支钢坯进行抛丸检查。２〃２试验结果
６６１２１２０３３３炉１０支钢坯表面总体良好，但表面局部存在针孔、较深振痕，如图２所示。先投轧的５
Ａ０４１３０１０００２１０８０～１１１００４１３０１０００３１０８０～１１１０
０４１３０２００６５１０５０～１１００
Ｂ０４１３０２００６６１０６０～１０９５
０４１３０２００６７１０６０～１０９５
１０９５
１０７５
支，批号０４１３０３００１８钢坯开轧温度为（１０９５±１０）℃，
结果盘条表面质量良好。决定再投剩余５支，批号为
０４１３０３００２３，钢坯开轧温度保持在（１０９５±１０）℃，结０４１３０２００６８１０５０～１０８５果盘条表面质量也良好。
（ａ）表 面针孔； （ｂ
）深 振痕。 图 ２ １２１５ＭＳ连铸坯表面针孔
、深 振痕 Ｆｉｇ〃２ １２１５ＭＳｂｉｌｌｅｔｓｕｒｆａｃｅｂｉｎｈｏｌｅａｎｄｄｅｅｐｏ
ｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｍａｒｋ
轧制试验结果表明，适当提高轧制温度 ，可消除
图１所示盘条翘皮，两 者相关性显著。 本浇次钢坯 表面针孔、较明显 的振痕与盘条的翘皮相关性不明 显。这就排除了连铸坯表面质量的因素。
３ 盘条翘皮微观机制研究
６６１２１２０３３３炉投轧的２批 １２ｍｍ 盘条：０４１３０２００６８
批表面存在严重 翘 皮 ，而 ０４１３０３００１８
批 表 面 良 好。 为研究其微观机理 ，以该２批料为研究对象，进行金 相分析、电镜扫描和能谱分析 。 ３〃１ 结果
金相分析钢种硫化物形态如图 ３ 所示，由 图可 见，０４１３０２００６８批 硫 化 锰 相 对 细 长，而 ０４１３０３００１８
批硫化锰相对粗短。
（ａ）０４１３０３００１８批 ； （ｂ）０４１３０３００６８批
。 图 ３ １２ｍｍ１２１５ＭＳ盘条夹杂物形态
Ｆｉｇ〃３ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏ
ｆｔｈｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｏｆ １２ｍｍ１２１５ＭＳｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｄ
运用图像分析方法进行定量分析 ，结 果如表 ５
和图４所示。由表５ 和图 ４ 可见，０４１３０３００１８ 批夹 杂物 平 均 长 宽 比 为 １．８６，长 宽 比 不 超 过 ６
的 占 ７９．８４％；而 ０４１３０３００６８ 批 夹 杂 物平均长宽比为 ２．２４，长宽比不超过６的占５６．３７％。
表５ ０４１３０２００６８和０４１３０３００１８批１２１５ＭＳ夹杂物长宽比对比 Ｔａｂｌｅ５ Ｌｅｎｇｔｈ－ｗｉｄｔｈｒａｔｉｏｏｆｉｎｃｌｕｓｉｏｎｏｆ０４１３０２００６８ ａ
ｎｄ０４１３０３００１８ｂａｔｃｈ１２１５ＭＳｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｄ
０４１３０２００６８
０４１３０３００１８
序号 长宽比范围
比 例／％ 平均长宽比 比 例／％ 平均长宽比
图 ４ 同炉不同批夹杂物长宽比对比 Ｆｉｇ〃４ Ｌｅｎｇ
ｔｈ－ｗｉｄｔｈｒａｔｉｏｏｆｉｎｃｌｕｓｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔ １ ≤
３ ２３．１６ ２ ３～６ ３３．２１ ３ ６～９ ２４．２４
２．２４
３７．８４ ４２．００ １５．００
１．８６
ｂａｔｃｈｅｓｗｉｔｈｓａｍｅｈｅａｔ
锰。从图中清淅可见 ，硫化锰轧制过程延伸，破断。
４
＞
９ １９．３９
５．１５
采用电镜扫描和能谱方法对夹杂物做进一步分 析，结果如图５和６所示。由图可见，夹杂物为硫化
胎角
０４１３０２００６８批翘皮侧面能谱分析如图７所示；
翘 皮掀开后凹坑处能谱分析如图 ８ 所示。 从图 ７ 和 ８ 可见，翘皮内存在镁、硅、钙、铝等复合氧化夹杂物。
（ａ）扫描电镜图；（ｂ）能谱图。
图５０４１３０３００１８批盘条１２１５ＭＳ夹杂物形态
Ｆｉｇ〃５Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｏｆｂａｔｃｈ０４１３０３００１８１２１５ＭＳｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｄ
（ａ）扫描电镜图；（ｂ）能谱图。
图６０４１３０３００６８批盘条１２１５ＭＳ夹杂物形态
Ｆｉｇ〃６Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｏｆｂａｔｃｈ０４１３０３００６８１２１５ＭＳｓｔｅｅｌｗｉｒｅｒｏｄ
（ａ）扫描电镜图；（ｂ）能谱图。
图７０４１３０２００６８批１２１５ＭＳ盘条翘皮侧面
Ｆｉｇ〃７１２１５ＭＳｗｉｒｅｒｏｄｗａｒｐｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｏｆ０４１３０２００６８
（ａ）扫描电镜图；（ｂ）能谱图。
图８０４１３０２００６８批１２１５ＭＳ盘条翘皮内表面
Ｆｉｇ〃８１２１５ＭＳｗｉｒｅｒｏｄｗａｒｐｉｎｇｉｎｎｅｒｓｕｒｆａｃｅｏｆ０４１３０２００６８
３０中国冶金第２４卷
３〃２讨论
影响钢材中硫化物形态的因素有化学成分、轧制温度、变形量等。氧的作用最显著，随着钢中氧浓度增加，硫化物尺寸增大［９］。在不同变形温度下，硫化锰夹杂物的碎化过程随变形量呈周期性变化，周期点和碎化程度与变形温度有关［１０］。
钢坯中氧低，在轧制过程中硫化锰呈细长状，各向性能差异较大；反之，硫化锰则呈纺锤状，各向性能较好。对同一钢坯而言，轧制温度低，则硫化锰塑性较好，易延展伸长而呈细长状，使盘条的各向异性加剧；反之，轧制温度高，则硫化锰塑性较差，破断率提高，呈粗短状，减轻盘条的各向异性［６－１１］。
当钢中近表面存在大型夹杂物，它直接提供了微裂纹或孔洞，或者因应力集中及膨胀系数不同产生内应力，促进了裂纹的形成和扩展，从而形成开裂。
本次盘条翘皮产生与轧制温度相关，温度偏低使钢中硫化锰呈细长分布，使钢的各向异性加剧。在轧制过程首先在薄弱环节如在夹杂物处应力集中形成微裂纹，然后拓展，最终导致开裂，形成严重的翘皮。
４轧制生产验证
根据上述分析结果，对涉嫌翘皮钢坯６６１２１２０３２６投料轧制，开轧温度控制为１０９０～１１００℃，结果轧成的盘条表面质量均良好。
５结语
通过上述调查、分析和轧制试验可见：
１）本次盘条翘皮与轧制温度和钢坯的洁净度相关。温度偏低使钢中硫化锰呈细长分布，使钢的各向异性加剧，在轧制过程首先在夹杂物等薄弱环节应力集中，形成微裂纹，然后拓展，最终导致开裂，形成严重的翘皮。
２）本次翘皮与钢坯针孔、振痕无明显相关性。
３）适当提高温度可防止盘条翘皮的产生。
参考文献：
［１］巨建涛，折媛，张朝晖，等．管线钢起皮原因探讨［Ｊ］．钢铁，２０１０，４５（７）：３６．
［２］陈书浩，王新华，黄福祥，等．热轧钢板表面翘皮缺陷的特征和形成机理［Ｊ］．特殊钢，２０１１，３２（５）：４７．
［３］许俊贻，张雪松，支建华．冷轧６５Ｍｎ优质带钢表面起皮分析［Ｊ］．安徽工业大学学报，２００１，１８（３）：２１７．
［４］王国栋，朱鲁玲，张作贵，等．热轧钢板表面翘皮缺陷分析［Ｊ］．物理测试，２００９，２７（１）：４６．
［５］李积鹏，马杰，张有余，等．ＨＰ２９５焊瓶钢铸坯皮下气泡的成因分析及防止措施［Ｊ］．中国冶金，２００６，１６（１０）：２０．
［６］矶部浩一，草野祥昌，前出弘文，等．氧浓度对低碳含硫易切削钢ＭｎＳ系硫化物生成过程及其切削性能的影响［Ｊ］．铁と
钢，１９９４，８０（１２）：８９０．
［７］夏云进，王福明，王金龙，等．氧含量对易切削钢中硫化物生成行为的影响［Ｊ］．北京科技大学学报，２０１０，３２（１０）．
［８］段飞虎，朱荣，林腾昌．硫系易切削钢中氧含量对硫化物形成的影响［Ｊ］．钢铁研究学报，２０１２，２４（１）：３６．
［９］刘克俭，王祖宽，杨桂荣，等．钢中硫化物夹杂的产生及其形态控制［Ｊ］．河北理工学院学报，２００１，２３（１）：２２．
［１０］娄德春，崔昆，吴晓春，等．硫化锰夹杂物的热变形行为［Ｊ］．钢铁研究学报，１９９６，８（６）：１１．
［１１］梁皖伦．易切削钢热加工工艺参数的确定［Ｊ］．钢铁，２００３，３８（１０）：３９．
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议