CSP薄板表面裂纹的形成机理与预防措施

[D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2002.04.005 第24卷第4期 北京科技大学学报 Vol.24N0.4 2002年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2002 CSP 薄板表面裂纹的形成机理与预防措施 周德光”傅杰”柳得橹)康永林)王忠丙”王元立) 1)北京科技大学治金学院，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要对薄板坯连铸连轧生产线(CSP)生产的钢板出现表面裂纹及边裂进行了研究，并对 CSP钢板表面裂纹的形成机理及其影响因素进行了分析，提出了防止裂纹的措施.X-射线能谱 分析结果表明：在基体与氧化铁皮间的界面富集有铜等低熔点杂质元素，钢中残余元素含量偏 高是产生表面裂纹的主要原因 关键词CSP,残余元素；铜含量；表面裂纹 分类号T℉777.7 自1990年世界上第1条薄板坯连铸连轧生 为改进工艺提供依据. 产线(CSP)在美国投产至今10余年来，由于该 工艺具有节能、投资省、生产周期短、生产率高、 1实验方法 成本低、适应性强等优点，已引起国际冶金界的 用线切割方法在出现裂纹的钢板部位取下 重视.目前国外已投产和在建的CSP生产线有 几块小试样，尺寸约20mm×10mm,试样的平均 29条，我国引进的3条CSP生产线中，珠钢和 化学成分列于表1.将试样的横截面磨平、抛光， 邯钢已开始试生产，包钢也将于2001年6月前 仔细清洗后进行扫描电镜观察和超薄窗口X- 后投产，近几年还将建5~7条该生产线.据统计 射线能谱分析.同时用LECORO型气体分析仪 1999年CSP工艺生产的热轧板带占世界钢产 分析了钢板基体与边缘处的氧、氨含量. 总量的5%，预计2013年将上升到50%-，可 见，CSP生产线在世界范围内都有迅速发展趋 表1试样的平均化学成分（质量分数） 势，其产量的增长速度非常快.与此相应，CSP Table 1 Average chemical composition of testing specim- 薄板坯连铸连轧生产中出现的各种质量控制问 ens % 题、新品种开发问题也已提到议事日程上 Si Mn P Cu 长期以来，国内外的冶金工作者，在关于钢 0.053 0.32 0.38 0.0950.0010.26 材表面裂纹的形成原因及影响因素方面，做了 2 实验结果 一些卓有成效的研究工作，取得了很多研究成 果.文献[4,5]指出：钢中含有一定数量的残余元 2.1表面裂纹形貌 素，如Cu,Sn,Pb,Zn等，对钢的加工热脆性有着 表面裂纹形貌如图1，图2所示，从图中可 重要的影响，钢坯在加热过程中铜等低熔点杂 以看出，钢板表面呈银白色斑痕，裂纹基本上沿 质元素将在氧化铁皮与基体界面析出，富铜相 轧制方向延伸，长度约几至十几毫米，宽度在1 在加热过程中处于熔融状态，轧制时就会导致 mm以下，并有少量结疤，裂纹中夹有炉渣与氧 表面开裂.但关于CSP薄板表面裂纹及边裂的 化铁皮 形成机制还未见文献报道，有待进一步研究. 2.2边裂形貌 为了促进CSP技术的发展，本文对CSP薄 图3和图4是钢板边缘横截面的2次电子 板出现表面裂纹及边裂进行系统的分析研究， 像.从图中可以看出，裂纹基本上都是由钢板边 缘向板内延伸，其内包含有许多小颗粒，形状是 收稿日期2001-06-28周德光男，38岁，高级工程师，博士后 球形、不规则的方块形等；对裂纹及其所包含颗 *“973”基金资助项目No.G19980615) 粒物的X-射线能谱分析表明，几乎每一条裂纹

第 2 4卷 第 4 期 2 0 0 2 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv e r si yt o f S e i e n e e a n d eT e h n o l o yg B e ij i n g Vb l . 2 4 N o . 4 A u g . 2 0 0 2 C S P 薄板表面裂纹的形成机理与预防措施 周德光 ” 傅 杰 ` , 柳得槽 ” 康永林 ” 王 忠 丙 ” 王元立 ” l) 北京科技大学冶金学院 , 北京 10 0 0 8 3 2 ) 北京科技大学材料科学与工程学院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 对 薄板坯 连铸 连轧生 产线 (C sP )生产 的钢板 出现表 面裂纹 及边 裂进行 了研究 , 并对 C sP 钢板表 面裂纹 的形成机 理及 其影响 因素进行 了分析 , 提出了防止裂 纹 的措施 . 1 射线能谱 分析结 果表 明 : 在基体与氧化铁皮 间 的界 面富集 有铜等低 熔点 杂质元 素 , 钢 中残余元素含量偏 高是产 生 表面裂 纹的主 要原 因 . 关键 词 c s P , 残余元素; 铜含量 ; 表 面裂纹 分类 号 吓 7 7 .7 自 19 9 0 年世界上第 1 条薄板坯连铸连轧生 产线 ( c s )P 在美 国投产 至今 10 余 年来 , 由于 该 工艺 具有节能 、 投资省 、 生产周期短 、 生产率 高 、 成本低 、 适应性强等优点 , 已引起 国际冶金界 的 重视 . 目前 国外 已投产 和在建 的 C S P 生产线有 2 9 条 , 我 国引进 的 3 条 C S P 生产线 中 , 珠钢和 邯钢 已 开始试 生 产 , 包钢也将于 2 0 01 年 6 月前 后 投产 , 近 几年还将建 5一 7 条该生产线 . 据统计 19 9 年 c s P 工艺生产 的 热轧板带 占世界钢产 总量 的 5 % , 预计 2 0 13 年将上升到 50 % `回 , 可 见 , C S P 生产线在世界 范围内都有迅速发展趋 势 , 其产量的 增长速度非 常快 . 与此相应 , C S P 薄板坯连铸连轧生产 中出现 的各种质量控制 问 题 、 新 品种 开发问 题也 已 提到议事 日程上 . 长期 以来 , 国 内外 的冶金工作者 , 在关于 钢 材表 面裂纹的 形成原 因及影 响因素方 面 , 做 了 一些卓 有成效的 研究工作 , 取得 了很多研究成 果 . 文献 4[ ,s] 指 出 : 钢 中含有一定数量 的残余元 素 , 如 C u , s n , Pb , z n 等 , 对 钢的加工热脆性有着 重要 的影 响 , 钢坯在加热过程 中铜等低熔点杂 质元素将 在氧化铁皮与基体界面析 出 , 富铜相 在加热 过程 中处于 熔融状态 , 轧制时就会导致 表 面开 裂 . 但关于 C S P 薄板 表面裂纹及边裂 的 形成机 制还未见文献报道 , 有待进一步研究 . 为 了促进 C S P 技术的 发展 , 本 文对 C S P 薄 板 出 现表面 裂纹及边 裂进行 系统 的 分析研究 , 为改进工艺提 供依据 . 1 实验方法 用线切割方法在出现裂纹 的钢板部位取下 几块小试 样 , 尺 寸约 20 ~ 、 10 ~ , 试样的平均 化学成分列于表 1 . 将试样 的横截面磨平 、 抛光 , 仔细清洗后进 行扫描 电镜 观察 和超 薄窗 口 -x 射线能谱分析 . 同时用 L E C O R O 型 气体分析仪 分析 了钢板基 体与边缘处 的氧 、 氮含量 . 表 1 试样 的平 均化学成 分 (质 , 分数 ) aT b l e 1 vA e r a g e c h e m ic a l e o m P 0 s it o n o f et s it n g s P e c i m - e n s % C 5 1 M n P 5 C u 0 . 0 5 3 0 3 2 0 . 3 8 0 . 0 9 5 0 . 00 1 、 0 . 2 6 收稿 日期 2 0 01 一 -6 2 8 周德 光 男 , 38 岁 , 高级工 程师 , 博士后 * `勺7 3 ” 基金资助项 目(N o . G 19 9 8 0 6 1 5) 2 实验结果 .2 1 表面裂纹形貌 表面 裂纹形貌 如图 1 , 图 2 所示 , 从图 中可 以看出 , 钢板表面呈银 白色斑痕 , 裂纹基本上沿 轧制方 向延伸 , 长度约 几至 十几毫米 , 宽度在 1 ~ 以下 , 并有少量结疤 , 裂纹 中夹有炉渣与氧 化铁皮 . .2 2 边裂形貌 图 3 和 图 4 是 钢板边缘横截 面 的 2 次 电子 像 . 从图 中可以看 出 , 裂纹基本上都是 由钢板边 缘 向板内延伸 , 其 内包 含有许多小颗粒 , 形状是 球形 、 不规则的方块形等; ’ 对裂纹及其所包含颗 粒物的 -X 射线能谱分析表 明 , 几乎每一条裂纹 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2002. 04. 005

·404· 北京科技大学学报 2002年第4期 的表面都有一层氧化铁皮层，裂纹内夹着的小 颗粒有氧化铁及保护渣颗粒.氧、氨分析结果表 明：钢板边缘部分的氧质量分数为0.02%，远离 边缘区仅为46×10-%，而边缘处的氮质量分数 与钢板中部差不多，均在70×10-%~76×10‘% 之间. 2.3典型裂纹的SEM观察与X射线能谱分析 用扫描电镜对裂纹进行了仔细的观察，裂 纹处氧化铁皮与基体间界面及附近的能谱结果 图1薄板表面裂纹形貌 Fig.1 The pattern of surface crack in thin strip 如表2所示；1条典型表面裂纹的横截面及能谱 如图5，图6所示.从图表中可以看出，表面裂纹 表2裂纹及裂纹附近的能谱成分（质量分数） Table 2 Spectrum components of cracks and close-by% 编号O Al Si Cr Fe Cu Zn P Ni 1-1.052.141.0995.07 -0.771.280.7696.520.67 3 -0.762.341.7092.560.611.540.50 416.100.620.880.7281.28- 0.160.17 50.600.450.4598.49 图2薄板表面裂纹的放大像 69.520.430.930.7385.020.690.31- 2.38 Fig.2 Enlarged image of surface crack in thin strip 77.250.450.670.3690.260.480.14-0.40 86.710.670.740.5190.130.520.050.100.57 931.320.571.170.8065.280.390.170.13 1016.460.060.520.6979.621.440.350.180.67 110.030.050.450.4997.780.390.390.080.34 1221.680.071.031.0174.850.490.050.210.61 1324.770.250.490.0973.430.750.080.090.04 147.940.290.600.0689.091.660.060.070.24 154.140.230.300.0794.140.780.22 0.11 162.220.180.410.0995.860.870.07 0.29 177.970.190.460.1290.310.540.01 0.40 图3薄板边缘裂纹横断面的1幅SEM像 184.050.350.300.0694.030.71 0.49 Fig.3 The transverse section SEM picture of fringe crack 193.830.310.280.0394.100.76 0.68 in thin strip 表面 图51条典型表面裂纹的横截面 注：裂纹处氧化铁碎块与钢板基体界面处富集铜 图4薄板边缘裂纹的放大像 Fig.5 The transverse section SEM picture of a piece of Fig.4 Enlarged image of fringe crack in thin strip typical surface crack

VoL.24 No.4 周德光等：CSP薄板表面裂纹的形成机理与顶防措施 ·405· 0 4000 Fe 产生边裂的原因和上述热脆相同.但板坯 两侧氧化性气氛较强，边部氧化更严重，使铜等 3000 低熔点杂质元素在氧化皮与基体间富集，同时 士2000 薄板坯在轧制时边部受较大拉应力的作用，导 1000 致薄板坯在轧制过程中产生边裂. Ca 0 Nicu Zo 为了提高CSP钢板的质量，防止“热脆”现 0 6 P 象发生，可采用的方法大体有：(1)在钢中加人适 E/keV 量的Ni,Si,可使晶间产生熔点较高的铜镍化合 图6氯化铁碎块与钢板基体界面处（图5中箭头所指处） 物，还可以阻碍铜向奥氏体晶界渗透，提高铜在 的XEDS谱 奥氏体中的溶解度，防止钢坯加热过程中在表 Fig.6 XEDS spectrum of the interface of matrix and iron 面与铜形成Sn,Sb和As的铜合金；(2)将轧钢温 scale(showed with arrowed in Fig.5) 度降到铜的熔点(1083℃)以下，防止“热脆”缺 内除了保护渣的小颗粒和含锌的金属球外，还 陷发生；(3)采用弱氧化气氛、最好是还原性气氛 有许多小块氧化铁存在，这些氧化铁碎片被压 加热；(4)加快升温速度；(5)缩短加热时间；(6)提 入钢中，有些与钢的基体紧密相连，有的成堆夹 高加热温度，当温度达到1300℃时，在氧化层中 在裂缝内.X-射线能谱分析表明在“氧化铁”碎 将有熔融的2Fe0·SiO,相存在，它能将熔融铜 块内还含有Si,Cr,A1等，但没有检测到Cu,Zn 吸附在其中，使其不与钢基体接触，防止产生表 及其他有害元素.但是在氧化铁与钢板基体的 面裂纹. 界面有Cu的富集，铜质量分数在0.39%至1.66% 采用以上方法的目的都是从减少选择氧化 之间，大部分在0.60%以上.这里应说明：在 着手，避开临界温度，减缓铜等在界面的析出， XEDS分析时得到的是试样上直径1m以上体 减少“热脆”缺陷，但很难完全避免.因此防止热 积内的平均成分，而富铜区的宽度可能明显小 脆最有效的办法是精选原材料，多用优质铁水、 于1m,因此在这个富铜区内的含铜量可能大 生铁、海棉铁以及含残余元素量低的废钢，将钢 大高于上述分析结果 中的有害杂质元素降到较低的范围内.对于含 铜钢板，钢中需要一定量的铜，要完全防止热脆 3CSP薄板表面裂纹形成机理 有相当难度.为了防止发生“热脆”现象，国外许 多厂家都规定Cu和Sn含量须限制在一定范围 由于在EAF-CSP工艺流程中采用电弧炉 内.如美国伯利恒钢公司要求铜锡比大于4，根 炼钢，废钢是主要的炉料，其中往往含有Cu,Zn, 据具体钢种与工艺确定比值A的大小，一般控制 Cr,Sn等残余元素.当钢中的残余元素含量偏 在0.4~1.0之间；文献[46提出，为了防止薄板 高时薄板坯在加热过程中，钢中的铜、锡、锑和 及合金钢产生热脆，应满足如下公式： 碑等元素的氧化位能比铁低，氧化性气体与钢 wCu)+w(6(Sn+Sb)》<0.3%-0.4% 料发生氧化反应，铁优先氧化（铜、锡、锑和砷等 有关研究指出：为了避免真空精炼35号钢 元素在铁没氧化前是固溶在基体中的)由于选 锭锻造热脆，认为必须满足如下条件（质量分 择氧化，杂质元素必将在过渡层即氧化铁与基 数)：Sn<60x10-4%,Sb<40×10-*%,As<35×10-4 体之间析出，随着氧化反应的进行，在板坯表面 %,Cu<600×10-4%,S<80×104%才能避免热脆 逐渐富集杂质元素（富集元素主要以Cu为主， 其熔点为1083℃，如果形成铜与锡、锑和砷等 合金熔点则更低).当加热到1100℃左右，富铜 4预防措施 相处于熔融状态甚至呈液相，达到一定程度时， 在钢坯表面形成网状裂纹，即“热脆”裂纹缺陷 为了防止CSP钢板出现表面裂纹或边裂， ,有的也称其为“铜脆”.在轧制过程中处于熔 应采取如下措施： 融状态或液相的富铜相，沿着轧制方向延伸，形 (1)精选原材料，多用优质铁水、生铁、海棉 成方向性裂纹，并且未脱落的渣子与氧化铁皮 铁以及采用含残余元素量低的废钢，将钢中的 将粘在裂纹坑处 有害元素降到一个较低的范围内，对于含铜的

N o 一 4 周德 光等 : C S P 薄板 表面裂 纹 的形 成机 理与预 防措施 4 0 0 0 泞 3 D0 0 燕 卞 2 0 0 0 1 0 00 卫 怪1 5 N i犷u 一 8 U 6 瓜eV E4 , n ó à 图 ` 叙化铁碎块与 钢板基体界 面处 (图 5 中箭 头所指处 ) 的 X E D S 谱 F ig · 6 X E D S s P e e t r u m o f th e in t e r af e e o f m a t r妞 a n d i or n s c a l e ( s 卜ow e d w it h a r r o , 甲e d i n F i g . 5 ) 内除 了保 护渣的小颗粒和 含锌 的金属球外 , 还 有许多小块氧化铁存在 , 这些氧化铁碎 片被压 人钢 中 , 有些与钢的基体紧密相连 , 有的成堆夹 在裂缝 内 . -X 射线能谱分析表 明在 “ 氧化铁 ” 碎 块 内还含有 is , C r , A I等 , 但 没有检测 到 C u , Z n 及其 他有害元素 . 但是在 氧化铁 与钢板基体 的 界面有 C u 的富集 , 铜质量分数在 .0 39 % 至 1 . “ % 之间 , 大部分 在 住 60 % 以上 . 这里应说 明 : 在 x E D S 分析时得到的是试样 上直径 1 脚 以上 体 积内的平 均成分 , 而 富铜 区 的宽 度可 能明 显小 于 1卿 , 因此在这个富铜 区 内的含铜量 可能大 大高 于上述分析结果 . 3 C S P 薄板表面裂纹形成机理 由于 在 E A F 一 C S P 工艺流程 中采用 电弧炉 炼钢 , 废钢是主要的炉料 , 其 中往往含有 C u , zn , Cr , sn 等残余元素 . 当钢 中的残余 元素含量偏 高时薄板坯在加热过程 中 , 钢 中的铜 、 锡 、 锑和 砷等元 素的氧化 位能 比铁低 , 氧化 性气体 与钢 料发生氧化反应 , 铁优先氧化 (铜 、 锡 、 锑和 砷等 元素在铁没氧化前是 固溶在基体 中的) 二 由于选 择氧化 , 杂质元素必将在过渡层 即氧化铁 与基 体之间 析出 , 随着氧化反应 的进行 , 在板坯表面 逐渐富集杂质元素 (富集元 素主要 以 C u 为主 , 其熔点为 1 0 8 3℃ , 如果形成铜 与锡 、 锑和 砷等 合 金熔 点则更低 ) . 当加热到 1 10 ℃ 左右 , 富铜 相处于 熔融状态甚至呈液相 , 达到一定程度 时 , 在钢坯表 面形成 网状裂纹 , 即 “ 热脆 ” 裂纹缺陷 4[] , 有 的也称其 为 “ 铜脆 ” . 在轧制过程 中处 于熔 融状态或液相 的富铜相 , 沿着轧制方向延伸 , 形 成方 向性裂纹 , 并且未脱落 的渣子与氧化铁皮 将粘在裂纹坑处 . 产生边裂 的原 因 和 上述热脆相 同 . 但板坯 两侧氧化性气氛较强 , 边部氧化更严重 , 使铜等 低熔点杂质元素在 氧化皮 与基体间富集 , 同时 薄板坯在轧制 时边部受较 大拉应 力的 作用 , 导 致 薄板坯 在轧制过程 中产生 边裂 . 为 了 提高 C S P 钢板 的质量 , 防止 “ 热脆 ” 现 象发生 , 可采用的方法大体有 : ( l) 在钢中加人适 量 的N i , is , 可 使 晶间产生熔点较高的 铜镍 化合 物 , 还可 以阻碍铜向奥 氏体晶界渗透 , 提高铜在 奥 氏体 中的溶解度 , 防止钢坯加热过程 中在表 面 与铜形成 S n , S b 和 A s 的铜合金 ; ( 2 )将轧 钢温 度 降到铜 的熔点 ( 1 0 83 ℃ ) 以下 , 防止 “ 热脆 ” 缺 陷发生 ; (3 )采用弱氧化气氛 、 最好是还原性气氛 加热 ; ( 4 )加快升温速度 ; ( 5 )缩短加热时 间 ; ( 6 )提 高加热温度 , 当温度达到 13 0 0℃ 时 , 在氧化层 中 将有熔融 的 ZeF O · 5 10 2 相存在 `5 , , 它能将熔 融铜 吸 附在其中 , 使其不与钢基体接触 , 防止产生表 面裂纹 . 采用 以上方法 的 目的都是从减少选择氧化 着手 , 避 开临界温度 , 减缓铜等在 界面的析 出 , 减少 “ 热脆 ” 缺 陷 , 但很难 完全避免 . 因此防止热 脆最有效 的办法是精选原材料 , 多用 优质铁水 、 生铁 、 海棉铁 以及含残余 元素量低 的废钢 , 将钢 中的有害杂质元素降到较低 的范围 内 . 对于 含 铜钢板 , 钢 中需要一定量的铜 , 要完全 防止热脆 有相 当难度 . 为了 防止发生 “ 热脆 ” 现象 , 国外许 多厂家都规定 C u 和 sn 含量须 限制在一定范 围 内 . 如美 国伯利恒钢公 司要求 铜锡 比大于 4 , 根 据具体钢种与工艺确定 比值翅的大小 , 一般控制 在 .0 4 一 1 . 0 之 间 ; 文献 4[ 一 6] 提出 , 为 了 防止 薄板 及合金钢产生热脆 , 应满足 如下公式 : w ( C u) + w ( 6 ( S n + S b )) < 0 . 3 % 一0 . 4 % . 有关研究 指出 : 为了 避免真空精炼 35 号钢 锭 锻造 热脆 , 认为必须满 足 如下条件 (质量分 数 ) : S n < 6 0 x l o 一 ` % , S b < 4 o x l o 一 ` % , A s < 3 5 x l 0 一 ` % , C u < 6 0 0 x l 0 一 4 % . 5 < 8 0 x l 0 一 4 % 才能 僻龟热脆 4 预防措施 为 了防止 C S P 钢板 出现表 面 裂纹或边裂 , 应采取如下措施 : ( l) 精选原材料 , 多用优质铁水 、 生铁 、 海棉 铁 以及采 用含残余元素量低 的废 钢 , 将钢 中的 有 害元 素降到一个较低 的范围内 , 对于 含铜 的

·406· 北京科技大学学报 2002年第4期 低合金钢应精确控制其化学成分，将钢中的铜1 Fritz-Peter Pleschiutschnigg,Gunter Flemming,Wolfgang 控制在标准规定的下限，硅控制到上限，与 Hennig.The Latest Developments in CSP-Technology Cu的量可按1：1控制，同时将钢中铜、锡及锑 [C].In:CSM Annual Meeting.Beijing,1999.19 2 Bald W,Kneppe G,Rosenthal D,et al.Innovative Tech- 总量控制在w(Cu)+w(6(Sn+Sb)<0.3%~0.4% nologies for Strip Production[C].In:5th World Steel Con- 范围内；而对于不含铜的CSP钢板，残余元素含 ference.London,1999.1 量除了满足w(Cu+w(6(Sn+Sb)<0.3%-0.4% 3 Fernandez A,Nakashima J,Trevino V,et al.High-quality 以外，还应将钢中的Cu控制在0.15%以下. Ultra-thin Hot Strip Production in Hylsa's CSP Plant[C]. (2)采用“高温快烧”工艺，控制好加热期和 In:METEC Congress 1999.Dusseldorf,1999.1 4 Stephenson E T.Effect of Recycling on Residuals,Process- 均热期的温度与时间，将均热炉的温度升高到 ing,and Properties of Carbon and Low-Alloy Steels[J]. 其允许的上限，温度控制在1150℃左右，并尽 Metallurgical Transactions A,1983,14A(3):343 量缩短炉内停留时间与待轧时间， 5 Toshihiko Emi,Olle Wijk.Residuals in Steel Products-Im- (3)采用弱氧化性气氛，最好是还原性气氛 pacts on Properties and Measures to Minimize Them[C]. 加热. In:1996 Steelmaking Conference Proceedings.1996.551 将上述方案在CSP工厂进行试验，结果表 6梁英生.中国含砷钢研究的进展)钢铁，1986,21(1)： 22 明，基本上没有出现表面裂纹和边裂. 7陈学武.微量有害元素对钢锭锻造过程引起表面热 脆的影响[J.钢铁，1985,20(2)：31 参考文献 8赵秉军，钢中残存有害元素的影响与控制[)].特殊钢， 1994,15(3):17 Forming Mechanism and Preventive Measures of the Surface Crack in Thin Strip Produced by CSP ZHOU Deguang',FU Jie",LIU Delu,KANG Yonglin2,WANG Zhongbing",WANG Yuanli 1)Metallurgy School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The surface and fringe cracks in thin strips produced by CSP process were studied.The forming mechanism and involved influencing factors were analyzed and then the preventive measures were put for- ward.The test results show that the main factors causing surface crack on thin strip are the enrichment of im- purity elements(Cu,Sn,Sb et al.)in the interface of matrix and iron scale as well as the upper contents of re- sidual elements in steel. KEY WORDS CSP;residual element;copper content;surface crack

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 2 年 第 4 期 低合金钢应精确控制其化学成分 , 将钢 中的铜 控制在标准规定 的下 限 , 硅控制 到上 限 , iN 与 C u 的量可 按 1 : l 控制 , 同时将 钢 中铜 、 锡及锑 总量控制在 w ( C u) +w ( 6 ( s n + s b )) < 0 . 3 % 一0 . 4 % 范围内 ; 而对于不 含铜的 C S P 钢板 , 残余元素含 量除了 满足w ( C u ) +w ( 6 ( S n + S b )) < 0 . 3 % 一 0 . 4 % 以外 , 还 应将钢 中的 C u 控制在 0 . 15 % 以 下 . (2 )采用 “ 高温快烧 ” 工艺 , 控 制好加热期和 均热期 的温度 与时间 , 将均热炉 的温度升高到 其允许 的上限 , 温度控制在 1 15 0 ℃ 左右 , 并尽 量缩短炉内停 留时间与待 轧时间 . (3 )采用弱氧化性气氛 , 最好是还原性气氛 加热 . 将 上述方案在 C sP 工 厂进行试验 , 结果表 明 , 基本 上没有 出现表 面裂纹和 边裂 . 参 考 文 献 1 F r i t z 一 P e et r P l e s e h iut s e hn ig , G u n t e r F l e m m i n g , W Ol fg an g H e n i g . hT e L aet s t D ve e l o P m e nt s i n C S P 一 eT e ha o l o gy [C ] . I n : C SM A n n u a 1M e at i n g . B e ij ing , 1 9 9 9 . 1 9 2 B a ld W, nK叩 P e G , oR s e n th a l D , e t a l . In o v at i v e eT e h - n o l o g i e s fo r Sitr P P or d u c ti o n [C ] . nI : s ht W 6 r ld S t e e l C o n - fe er n e e . L o n d o n , 1 9 9 9 . 1 3 F e r n a n de z A , N a k a s h lm a J , T r e v in o V, et a l . Hi hg 一 q u a liyt U l t r a ~ thin Ho t Sitr P P r o d郎it o n i n yH l s a , 5 C S P P l ant I C I · In : M E T E C C o n g r e s s 1 9 9 9 . D u s s e ld o r f, 19 9 9 . 1 4 S teP h e n s o n E .T E fe ct o f eR c y e 11 n g o n eR s i du ia s , P r o e e s s - i n g , 叨d p r o P ert i e s o f C abr o n an d L ow 一 A lloy S et e l s【J』 . M e at ll u 笔i e ia T r an s叭i o n s A , 1 9 8 3 , 1 4 A ( 3) : 3 4 3 5 oT s h ih如 E m i , o ll e W Uk . eR s id u a l s in s et e l p r o du e t s 一 Im - Pac t s o n P or P e rt i e s an d M e as ur e s ot M i n im 滋 T h e m [C ] . I n : 19 9 6 Set e iln ak i n g C o n fe er n c e P r o e e e di n g s . l 9 9 6 . 5 5 l 6 梁英生 . 中国含砷 钢研究 的进展 [J] . 钢铁 , 19 86 , 21 (:l) 2 2 7 陈学武 . 微 量有 害元素对 钢锭锻 造过程 引起表 面热 脆的影响 [ J ] . 钢铁 , 1 9 8 5 , 2 0( 2) : 3 1 8 赵秉军 . 钢 中残存有害元素的影 响与控制 [J] . 特殊钢 , 1 9 9 4 , 15 ( 3 ) : 1 7 F o mr i n g M e c h an i s m an d P r e v e nt i v e M e a s uer s o f ht e Sur af e e C r a c k i n T h i n S tr iP P r o du c e d b y C S P Z H O U D 邵 , a n岁几 尸口 ieJ ,) L I U D e l u刀, 划刃 G oY n g li n )z, 恻刃召 hZ 口刀 g b i n岁气 洲刃 G l公a n l:i) 1) M e t a ll u r gy S e ho o l , U S T B e ij ign , B e ij ing 10 0 0 8 3 , C h in a Z ) M at e r ial S e i e n e e an d nE g in e e r in g S e h o o l , U S T B e ij ing , B e ij in g l 0 0 0 8 3 , C hin a A B S T R A C T T h e s ur acf e an d fr ign e c r a e k s i n ht in st r 1Ps rP o du e e d b y C S P Por e e s s w e r e s tu d i e d . T h e of n n i n g m e c h an i sm an d vom l v e d in fl u e cn ign af e ot r s w er an ly ze d an d ht e n ht e rP e v e nt ive m e a s ure s w e r e Put of r - w a r d . hT e te st r e s u it s s h o w ht at ht e m a i n af e ot r s c au s in g sur acf e e r a e k o n ht in s itr P are ht e e n r i e l l ln e in o f im - Pur ity e l e m e in s (C u , S n , S b e t a .l ) in ht e int e r fac e o f m a tr i x an d ir on s e a l e a s w e ll a s het uP Pe r c o nt e nt s o f er - s id u a l e l e m e lt s in s t e e l . K E Y W O R D S C S P; er s idu a l e l e m e lt ; e OP p e r e o n t e in ; sur fa e e e ar e k