SK85鋼胚熱軋斷裂成因與機械燒除研究

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1、*SK85鋼胚熱軋斷裂成因與機械燒除研究BrokenMechanismofSK85SlabduringHotRollingandtheRelevant*StudyonMachineScarfingProcess1234陳明宏■林冠儒■楊清潮■黃凱亮1234M.H.ChenK.J.LinC.C.YangK.L.HuangJISSK85(SK5)高碳工具鋼為中JISSK85steelisanewly-developedhigh-gradeproduct鋼公司新開發之高品級產品，生產初inChinaSteel.Intheearlystageofproductiondev

2、elopment,期曾發生熱軋鋼胚斷裂事故，嚴重影slabhotrollingfailuresoftenoccurredthatseriouslydelayed響生產。經製程追蹤調查發現，鋼胚theproduction.Afterdetailedproductionprocessreviews,精整過程中之機械燒除作業導致鋼胚itwasfoundthattheslabsfailuresoftenoccurredafter表面開裂為事件的主因。研究顯示，machinescarfingthatinducedthetime-delayedcracksonSK85鋼胚經機

3、械燒除後，表層因材theslab.Afurtherstudyrevealedthatthetime-delayed料特性生成硬脆的麻田散鐵相，加上crackswerecausedbythehard,brittlemartensitelayerin熱震後的應力作用導致嚴重的延遲性theslabsurfaceandthestressinducedbythehotshock裂紋，最後造成軋斷。利用數值分析aftermachinescarfing.Anumericalsimulationshowedthat發現，鋼胚溫度高於200℃以上的燒machinescarfingop

4、eratingattheslabtemperaturehigher除作業可避免麻田散鐵層生成並同時than200℃canavoidtheformationofmartensitelayerand減緩熱震衝擊。lowertheimpactofhotshock關鍵字：SK85、高碳鋼、熱軋斷Keywords:SK85,High-carbonsteel,Slabbroke,Machine裂、斷胚、機械燒除、熱震scarfing,Thermalshock壹、前　言為順應市場需求與精進公司技術能力，中鋼公司近年來致力於開發各類高品質與高品級之鋼種，譬如方向性電磁鋼、汽車外板用

5、鋼、高強度鋼板、工具鋼⋯等等。而在開發JISSK85（舊制SK5M）碳工具鋼時，曾發生SK85鋼胚在熱軋製程中產生裂斷的案例，形成SK85工具鋼開發量產的重大障礙。為儘速解決此重大生產問題，調查工作全力展開。從裂斷胚分析開始展開追查，進行SK85高溫機械性質測試、連鑄製程參數比對分析，以及鋼胚精整製程追蹤等項目。以下針對此次調查所做分析進行說明，以及後續相關研究結果。貳、軋裂胚成因分析Fig.1為兩起SK85鋼胚在熱軋過程中發生裂斷的開裂形貌，其中fig.1(a)為軋裂成兩段後下線，fig.1(b)則因線上偵測到開裂而停機下線。兩起軋裂發生時間相差兩個月，而且都在

6、粗軋階段發生軋裂。距頭端2公尺範圍內鋼胚上、下表面皆產生嚴重龜裂裂紋，且在距頭端約30公分處具有一個橫貫胚寬的連續橫裂。*九十六年十月二十六日在本會九十六年年會宣讀之論文Paperpresentedat2007CIMMEAnnualConvention,October26th,2007,Kaohsiung.中鋼公司1鋼鋁研究發展處煉鋼製程組工程師2鋼鋁研究發展處煉鋼製程組副研究員3冶金技術處煉鋼品管組工程師4設備處機械設備技術組工程師鑛冶52/3－107－(2)(3)比對SK85軋裂胚開裂的特徵與先前S50C碳鋼以及50A600電磁鋼軋裂特徵並不相同，因此逐項展開

7、下列調查工作以釐清軋裂成因。Fig.1兩起SK85鋼胚在熱軋製程中發生裂斷之主要開裂形貌2-1裂縫形貌與金相分析Fig.1(b)的軋裂胚取樣後，首先進行形貌觀察與巨觀金相分析。分析顯示開裂口附近並無氣孔或內裂存在、樹枝狀晶的分佈無任何異常、上下表面與裂紋周圍亦無硬化組織或巨大團聚物Fig.2fig.1(b)開裂裂口形貌與截面巨觀金相Fig.3fig.1(b)上表面橫裂裂紋形貌與金相特徵－108－九十七年九月存在，如fig.2所示。其他部分之橫向與直向開裂裂紋亦呈現相同的結果，顯示鋼胚本身材質與內部品質皆無問題。但橫向裂紋的開裂特徵呈現表層脆性開裂，而裂紋底部組織則具有

8、明顯塑性變