电渣钢与钢包精炼钢轧辊的缺陷定性问题

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现代带钢冷轧辊的材质通常为含Cr2～5%的高碳合金锻钢。由于对冷连轧工作辊及中间辊的性能要求很高，冷轧辊坯必须采用电渣重熔法(ESR)冶炼的钢锭或钢包精炼工艺炼成的钢锭来锻造。 　　
     由于锻造对铸锭原始缺陷的消除和改善以及热处理对锻件内部缺陷的影响，锻钢冷轧辊的超声检测主要采用直探头沿径向探测的方法，通常不采用轴向检测和斜角探测。
　　冷轧辊超声探伤时，对所发现的缺陷定位和定量均容易完成。对缺陷的定性则要在综合了解轧辊的铸、锻、热处理工艺的基础上进行。根据广大检测人员多年的工作实践，对冷轧辊进行缺陷定性分析时应注意以下几点：
　　a.不同的冶炼和铸锭方式会形成各自容易发生的冶金缺陷,因此对缺陷定性时应了解锻坯所用的钢锭的熔炼及铸造特性。常用的ESR锭的金属纯净度高，特别是当自耗电极由锻造制成时，其合金偏析小，高倍夹杂物少。由于ESR偏析小，高倍夹杂物少。
　　由于ESR锭身是自下而上顺序凝固的，基本不存在中心疏松问题。故ESR锭锻坯是优质冷轧辊的最佳原料。但是ESR锭也有缺点。除了能源消耗高、成本昂贵外，工艺本身不利于钢水脱气。特别是电渣料含水分高时，〔H〕有可能从电熔渣扩散到钢水中去，使钢中含〔H〕量升高。
　　另一方面，对于含C在0.9％左右的高碳铬钢，在ESR锭钢水结晶时，因离异共晶作用，在铸造组织中形成伪共晶液析碳化物。这些碳化物如在加热锻造过程中如未得到充分扩散、固熔及锻造破碎，则可能在锻件中存在较大块的碳化物块和偏聚的碳化物团。在UT声程相近或相同时，会发生偏聚碳化物反射声压的叠加，形成缺陷反射回波。偏聚的液析碳化物的反射声压的平底孔当量可达φ2以上,位置通常在直径较大而锻比较小的辊身部位，分布深度常在直径的三分之一左右。在锻件含〔H〕量较高时，钢中的氢原子容易聚集到液析碳化物边界处，锻造后可能在这些部位引发微裂纹。
　　此种微裂纹性质与合金结构钢的白点相似。在锻坯以后的热处理工艺中可能会发生微裂纹连接、扩展长大，在探伤时一旦发现则将予以判废。当钢中液析碳化物的偏聚程度低，锻件的含〔H〕量低，而这种碳化物在热处理过程中因奥氏体化高温而发生进一步固溶，较大而长的碳化物块溶断、细化，使偏聚得到改善，这种情况在热处理后的UT中碳化物反射声压会比原先降低。
　　上述两种情况都使UT发现的缺陷当量在热处理前后发生明显变化。这种变化不能用灵敏度波动来解释，恰恰说明了这种回波波形酷似夹杂物回波的“夹杂性缺陷”的性质是上述偏聚液析碳化物。实际上在电渣钢冷轧辊中真正的夹杂性缺陷是很罕见的。
　　b.冷轧辊的另一种常用锻坯锭料是采用吹氩精炼、真空除气的钢包精炼炉冶炼的钢锭。采用这种工艺路线制造的冷轧辊有效地克服了钢中〔H〕含量过高带来的危害，钢中其他气体和各种夹杂物也较少，成本也较ESR为低。
　　钢包精炼辊UT中的一个主要问题是由铸锭中心低倍铸造缺陷在锻造中未能很好改善形成的中心缺陷。这些缺陷信号通常表现为单个的、密集的、线性的甚至连续性的夹杂性回波，当量大小一般在Φ2左右或稍大。在GB/T 13315标准中对此类缺陷有明确的质量控制要求。这种缺陷主要与铸锭及锻造工艺(包括锭型、锭模、铸造温度、锻造温度、锻比、砧形)等有关。
　　采用斜度较大的锭型，适度变化的上薄下厚的锭模壁厚和上厚下薄的锭模涂料，适度降低钢水浇铸温度，改善钢锭的顺序凝固条件,将对此类缺陷的消除起明显效果。因此了解铸锭和锻造工艺是对缺陷进行定性分析的必要条件。