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65号盘条拉拔断裂原因分析

2012-4-22 09:44| 发布者: 花瓣七七| 查看: 4368| 评论: 0|原作者: 焦安杰,阎丰兵,安宝林,何力国|来自: 中国电镜网

摘要: 摘要:对质量异议批次的65号盘条拉拔断裂试样进行缺陷分析,采用光学金相显微镜、扫描电镜、化学分析法等手段对其在拉拔过程中产生“杯锥”状断裂的试样进行分析,结果表明“杯锥”状断口的形成主要是铸坯缩孔、盘条 ...

摘要:对质量异议批次的65号盘条拉拔断裂试样进行缺陷分析,采用光学金相显微镜、扫描电镜、化学分析法等手段对其在拉拔过程中产生杯锥状断裂的试样进行分析,结果表明杯锥”状断口的形成主要是铸坯缩孔、盘条组织异常、索氏体化程度低、内部中心偏析等原因造成。

关键词:65号盘条;断裂;原因分析

文献标志码:A    文章编号:1001-0777201103-0059-04

 

No.65 Rod Fracture Analysis of Drawing

 

JIAO An-jieYAN Feng-bingAN Bao-linHE Li-guo

(Quality Control DepartmentRizhaosteel Co.Ltd.Rizhao 276806ShandongChina)

 

AbstractThe objections to some of the quality of batches of No.65 wire rod drawing fracture defect samples were analyzed by optical microscopescanning electron microscopychemical analysis by means of its production in the cold drawing process “cup cone” shaped fracture of the samples analyzedthe results show that the “cup cone” is a slab fracture of the formation of the main shrinkageabnormal rod organizationssorbite low level of segregation within the center and other causes.

KeywordsNo.65 wire rodfaultanalysis

 

65号硬线盘条主要用于制作低松弛预应力钢丝、钢丝绳、钢绞线、弹簧等金属制品,对原始盘条要求化学成分均匀、钢水纯净度高、内部组织均匀,表面质量良好,不得有裂纹、结疤、耳子等有害缺陷。然而,生产中由于工艺控制点多,容易因为工艺波动引起质量问题,日照钢铁于20106月生产的某些批次的65号盘条客户在冷拉拔过程中产生断裂,断口形貌以杯锥状居多,影响下游客户的使用。为此,笔者通过对14批次因拉拔断裂 产生的质量异议盘条取断口试样进行分类检验和分析,以其找到了断裂产生的原因,并采取控制改进措施,使盘条拉拔质量明显改善。

1.       拉拔断口形貌

14起异议60余支拉拔断裂试样根据形貌进行分类,其中95%的样品断口为杯锥状断裂,其形貌,(图1)。因此解决本次拉拔断裂的关键是消除杯锥状断裂。

1  杯锥状断口形貌

Fig. 1  “Pen point” fracture shape

 

2.       原因分析

经过取样分析,盘条拉拔断裂主要是铸坯缩孔、盘条组织异常、索氏体化程度低、内部中心偏析等原因造成。

2.1.       连铸方坯质量

追查同期生产的65号方坯低倍酸蚀试样,发现个别试样有较严重的中心疏松和缩孔,(图23)。中心疏松和缩孔主要是由于柱状晶过分发展,形成搭桥”现象所引起的缺陷,中心疏松和缩孔周围常伴有严重的偏析。铸坯中的缩孔在轧制过程中不能完全焊合,导致轧后盘条内部存在裂纹和偏析,严重的会造成盘条心部孔洞。在随后的拉拔过程中就会出现拉拔断裂的现象。

2  中心疏松

Fig. 2  Center porosity

 

3  缩孔

Fig. 3  Pipe

 

2.2.       盘条组织异常,索氏体化程度低

通过对14起异议60余支拉拔断裂试样进行高倍检验,因盘条异常组织导致拉拔杯锥”状断裂的占异议总量36%。异常组织主要是索氏体含量低及铁素体含量过高。高倍检验,部分拉拔断裂样中心索氏体体积分数大于50%,大块状铁素体含量明增多,(图4);断裂试样网状铁素体明显,(图5),网状铁素体的存在会导致抗拉强度下降,拉拔时承受变形能力差[1]。由于在拉拔初始道次变形深入不到盘条芯部,盘条芯部所受到的附加拉应力和拉拔时的基本拉应力的迭加超过一定的数值,在先共析铁素体内部产生微裂纹形成裂纹源[2]。由于盘条中心质点速度大于周边,裂纹由内向外扩展形成对偶状断口。随着拉拔道次的增加,外层金属硬化现象愈明显,断口愈尖,形成杯锥状。

4  异常组织(SEM

Fig. 4  Abnormal structure(SEM)

 

5  正常组织(SEM

Fig. 5  Normal structure(SEM)

 

2.3.       中心偏析

部分拉拔断裂试样中心可以看到明显的中心偏析,且在偏析周围有较多的铁素体,严重偏析级别达到3.5级,且在偏析处形成内部裂纹和孔洞(图67)。中心偏析的线材在进行拉拔时,影响了盘条的延伸性,其承受的拉力极不均匀,从而使塑性变形不能在偏析的地方产生,首先会在心部形成多条裂纹;而偏析周围铁素体含量的增多(图8),使盘条的延伸性进一步降低,等进入了最终拉拔时很快导致杯锥形断裂,严重时发生脆断[3]。经高倍检验,因偏析造成拉拔断裂 占异议总量64%

6  明显网状铁素体

Fig. 6  Netshaped ferrite

 

7  严重偏析

Fig. 7  Division segregation

 

2.4.       盘条化学成分

在对20余炉次断裂盘条母材的检验,其化学成分基本符合控制要求,检验过程中只发现一炉65号钢碳质量分数为0.69%,稍超于0.68%的上限要求,说明本次盘条拉拔断裂与成分超标相关性不大。

2.5.       盘条显微夹杂

检验了30余支拉拔断裂样品的纵向夹杂,夹杂较少,主要以球状氧化物类夹杂为主,未发现2.0级以上的夹杂,说明本次盘条拉拔断裂与夹杂相关性不大。

8  空洞

Fig. 8  Hole

 

3.       控制措施

3.1.       连铸方坯质量控制

1)        连铸坯中心疏松、缩孔、成分偏析对造成盘条拉拔断裂影响较大。要减

少铸坯中的中心疏松和缩孔,应在铸坯凝固过程中适当降低铸坯温度,使其容易形成数量较多的结晶核心,增加铸坯的等轴晶率,阻止柱状晶的长大,减少柱状晶比例。同时合理控制钢水过热度,使用电磁搅拌和轻压下装置,改善铸坯内部质量,减少铸坯中心疏松、缩孔缺陷。

2)        钢水过热度是影响偏析的主要参数,铸坯拉速、二冷水控制对铸坯凝固

质量影响较大。过热度波动造成拉速波动频繁,从而影响铸坯凝固质量,加重缩孔、疏松、偏析等缺陷,从根本上稳定中包温度,减少偏析,主要从以下几方面控制:

      钢包使用全镁碳双氩气透气砖钢包,强化钢包烘烤时间,确保红包出钢。

      转炉严格执行高拉补吹操作,稳定到LF温度及精炼时间,采取全程吹氩。精炼结束前5min不允许加入渣料、碳粉及合金。适当提高精炼石灰和保温剂的加入量,减少因渣层太薄和保温剂覆盖不足造成的钢包上部钢液散热较多,而造成的浇注后期低温,导致水口结瘤现象。

      减少精炼渣重复利用次数。

      避免后期升温。结晶器电磁搅拌,确保温度均匀,做好全程的保护浇注。过热度控制在20~30;保证拉速稳定,减少因拉速波动造成的卷渣和铸坯缩孔、偏析缺陷的产生。

      加强连铸钢包回转台包盖升降系统维护。生产前必须检查结晶器铜管内部质量及喷淋系统,优化配水,适当减少结晶器水量,合理控制二冷水各段分配比例,减少铸坯偏析和缩孔。

3.2.       轧制工艺控制

严格控制加热温度、开轧和终轧温度、吐丝温度以及相变区冷却速度等。加热的时间应控制在90min以内,预防加热时产生脱碳,合理控制加热温度和出炉温度,炉内保持还原气氛。开轧温度和吐丝温度决定了奥氏体的晶粒尺寸[4],轧钢开轧温度为950~1000,精轧入口的温度不大于950,吐丝温度为860~900。散卷冷却,合理控制各段风冷辊道速度,使盘条搭界点与非搭界点有序错位,以确保通长盘条均匀冷却,实现等温处理效果,目的是控制钢中以索氏体为主的组织,获得高的索氏体比例,以利于提高拉拔性能。风机开启1~6号,风量控制在90%左右,保湿罩全部打开,强制冷却,使组织中铁素体尽可能少且以块状均匀分布,减少渗碳体的析出。

4.       控制效果

通过采取优化炼钢及连铸工艺,采用合理的浇铸温度、电磁搅拌及结晶器低幅高频振动等,以减轻或消除中心偏析和缩孔;在轧制和空冷环节中合理控制工艺参数,加大冷却速度,降低开轧和吐丝温度,从而获得体积分数大于80%索氏体;从组织和偏析等各方面消除了65号盘条拉拔断裂的应力集中源,满足了终端用户的拉拔要求。

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