角钢俗称角铁,是两边互相垂直成角形的长条钢材,有等边角钢和不等边角钢之分;Q355B、Q420B是角钢[1−4]比较常用的钢材,在使用中具有很高的强度、良好的抗疲劳性能;可按结构的不同需求组成各种不同的受力构件,也可作构件之间的连接件,广泛地用于各种建筑结构和工程结构,如房梁、桥梁、输电塔、起重运输机械、船舶、容器架、电缆沟支架、仓库货架等。大规格角钢是制造输电铁塔的重要材料,其质量直接影响铁塔的安全[5]。
唐钢新区长材事业部中型产线在2021年投产,全年设计产能50万t/a,其中角钢产品占总量的1/3,约15万t,160 mm以上角钢年产量在5万t左右,从工艺和效益上也是非常重要的产品类型。
由于角钢在表面质量方面和几何形状尺寸方面要求都比较高,2021年投产后160 mm以上规格角钢出现较多尺寸不合、重皮、开裂、结疤等不合格品,一检合格率偏低,普遍在95%以下,产生大量返工成本和废品损失。
1. 角钢缺陷影响分析
1.1 角钢缺陷统计
通过对2021年投产初期160 mm以上规格角钢废次降的原因进行统计分析,确定影响角钢废次降的缺陷共计8种,包括尺寸不合、顶角开裂、重皮、弯曲、尺寸不合、划痕、结疤及其它影响因素,具体的情况见表1,并对其所占比例进行汇总,其中尺寸不合、顶角开裂和重皮占缺陷总比例的78.2%,是影响角钢废次降的三个最重要缺陷。
1.2 钢坯质量影响
由于唐钢新区长材事业部在2021年投产,炼钢区域也处于新建摸索阶段,冶炼工艺与新设备磨合不够,导致连铸工序钢坯质量较差。通过调查前期生产数据,因坯料质量导致的缺陷废品率34.33%。对钢坯截面进行低倍检查(图1),发现钢坯存在角部裂纹和中间裂纹,且评级可达1.5~3.0级(表2为图1铸坯的低倍组织检验评级),主要在柱状枝晶间存在裂纹,且多集中两侧,从而判断认为中间裂纹由于铸坯通过二冷区时冷却不均、内外弧与两侧冷却强度不匹配导致;又对同批次铸坯端面进行酸洗(图2),发现铸坯端面存在气泡,而角钢在轧制过程中,角部裂纹、中间裂纹、气泡延展后易在顶角和腿部形成裂纹缺陷,这是造成角钢废次降增加的第一个原因。