材料专业毕业论文

学 号：10060601**8

Xingtai Polytechnic College

毕业论文

G RADUATE DESIGN

论文题目：高速线材表面结疤原因分析及控制

学生姓名：王**

专业班级：材料成型与控制技术

院 系：资源与环境工程系

指导教师：果** 刘**

2013年6月7日

邢台职业技术学院 毕业论文 目录

目 录

摘 要 . ........................................................................................................................... 1

ABSTRACT . .................................................................................................................. 2

引 言 . ........................................................................................................................... 3

1 线材表面结疤的种类 . ............................................................................................... 4

1.1点状弥散型细小结疤 . ......................................................................................... 4

1.2块状无根结疤 . ..................................................................................................... 4

1.3翘皮状有根结疤 . ................................................................................................. 5

1.4点状结疤 . ............................................................................................................. 5

1.5锯齿状结疤 . ......................................................................................................... 6

1.6周期性块状结疤 . ................................................................................................. 6

2线材表面结疤的形成过程及原因 . ............................................................................ 7

2.1 线材表面结疤的形成过程 ................................................................................. 7

2.2线材表面结疤的形成原因 . ................................................................................. 7

3预防措施及其解决办法 . ............................................................................................ 9

3.1 料废结疤的预防措施及解决办法 ..................................................................... 9

3.2轧制结疤的预防措施 . ....................................................................................... 10

3.2.1 料型控制 . ................................................................................................... 10

3.2.2 导卫安装 . ................................................................................................... 10

3.2.3 其它方面 . ................................................................................................... 11

3.3轧制结疤的解决方法 . ....................................................................................... 11

结论 . ............................................................................................................................. 13

致谢 . ............................................................................................................................. 14

参考文献 . ..................................................................................................................... 15

摘 要

线材在钢材产品中占有重要比例, 也是国民经济和基础建设中应用广泛的钢材品种。采用高速线材轧制生产技术装备, 是提升线材质量和竞争力的重要手段, 也是目前国内钢铁企业发展的热点之一。在线材生产过程中会出现表面结疤的问题。本文主要介绍了高速线材表面点状弥散型细小结疤、块状无根结疤、翘皮状有根结疤、点状结疤、锯齿状结疤、周期性块状结疤的鉴别和形成原因。并且经过研究提出预防措施以及解决办法。

关键词: 高速线材 表面结疤 预防措施 解决方法

ABSTRACT Wire plays an important than in the steel productsCases, also is the national economy and infrastructure of the widely used steelWood species. The technology and equipment of high-speed wire rolling production, is an important means of improving quality of wire rod and competitiveness, is the current One of the hot issues in the development of the domestic iron and steel enterprises. Online material production will appear in the process of surface scar problems. This paper mainly introduces the high speed wire rod surface punctate dispersion tiny scabs, block without root scarring, become warped skin with differential root scarring, punctate scarring, jagged scar, periodic massive scarring and cause of formation. And through the research to put forward the preventive measures and solutions.

Keywords: High speed wire rod Furface lap Preventive measures Solutions

引 言

在高速线材的生产过程中, 由于盘条截面积小、轧制道次多、变形量大、精度要求高, 所以给产品的表面质量控制带来了较大难度, 对于线材轧制中常见的轧制缺陷的产生的原因, 以及相应的控制方法是本文讨论的重点。高速线材表面点状弥散型细小结疤、块状无根结疤、翘皮状有根结疤、点状结疤、锯齿状结疤、周期性块状结疤的鉴别和形成原因, 提出稳定连铸坯拉速、降低钢水过热度、提高钢水质量及连铸操作水平, 使铸坯的表面和内在质量全面提高, 是解决高速线材表面结疤缺陷的关键所在。线材表面的结疤缺陷, 是高线产品一次合格率偏低的主要原因, 影响轧机的正常生产和经济效益。为了提高正常生产和经济效益本文对表面结疤进行了研究，提出预防措施一接解决方法。通过对这类缺陷进行生产跟踪、调查分析和技术攻关, 有了一个比较完整、全面的认识和了解。下面对结疤缺陷的分类、产生原因及解决方法做初步分析和探讨。

1 线材表面结疤的种类

1.1点状弥散型细小结疤

线材表面弥散着0. 5~2mm的细小薄层结疤, 在成品盘卷上几十圈或上百圈无规律断续分布, 用手触摸略刮手, 用劲擦拭会脱落, 留下疤痕, 如图1所示。这种缺陷往往成批出现, 数量很大。

1.2块状无根结疤

线材表面附着大块结疤, 其边缘清晰, 而形状、大小不一, 结疤底部与基体不粘连, 在成品表面分布无规律, 如图2所示。

1.3翘皮状有根结疤

在线材表面出现的块状结疤一侧翘起, 另一侧与基体相连, 是有根结疤, 其

形状和大小不一致, 在成品上一般相对集中出现1圈至10多圈, 如图3所示。

1.4点状结疤

在线材成品辊缝处单侧或双侧附着点状细小结疤, 或连续或断续。这种缺陷外貌 上与铸坯点状弥散结疤相似, 区别在于轧制点状结疤一般只出现在成品辊缝处, 并且通常在某一条精轧线上连续出现, 而铸坯点状结疤则弥散分布于线 材表面, 没有固定位置, 如图4所示。

1.5锯齿状结疤

线材表面出现很长一条结疤, 其一侧与基体相连, 另一侧翘起或压合在线材表面, 这部分翘起或压合的边缘呈锯齿状。这种缺陷往往十几圈甚至上百圈连续出现, 但盘卷其它部分表面良好。或者在线材表面一侧或两侧连续出现结疤, 结疤的一边与基体相连, 另一边翘起或不压合在线材表面, 其边缘呈锯齿状。

1.6周期性块状结疤

线材表面上有块状结疤, 有时被完全压入线材表面以内, 表面可见较清晰

的结疤边缘曲线; 有时略凸起在表面之上, 成为凸块。结疤外貌形状和大小基本一致, 在盘条上周期性发生, 此种结疤为有根结疤, 一般在某一轧线上连续发生, 直至停机为止。

2线材表面结疤的形成过程及原因

2.1 线材表面结疤的形成过程

结疤是线材表面与线材基体部分结合或完全分离的金属翘皮。从线材的生产工艺分析, 结疤的形成主要分三个阶段:

(1)结疤源的生成, 主要包括坯料自身存在的缺陷以及轧制过程中产生的过热、严重脱碳、耳子、拉丝、划伤等;

(2)结疤源在轧制过程中扩展延伸, 最终有的粘合, 有的脱落;

(3)结疤在轧后的水冷过程中翘起

2.2线材表面结疤的形成原因

(1)坯料自身存在缺陷

润忠高线使用的坯料为电炉冶炼连铸140方坯, 主要缺陷有结疤、夹杂、皮下气泡、缩孔等。这类缺陷在轧制过程中一部分经过回复再结晶得到修复, 一部分则暴露在轧件表面, 最终形成结疤。润忠高线因此产生的结疤占绝大多数。

(2) 坯料加热不当

①坯料局部过热, 会造成晶粒粗大, 晶间结合力下降, 塑性降低; 在轧制过程中很容易产生裂纹源, 最终形成结疤。

②润忠高线主要以生产硬线为主, 而硬线的加热温度大多在1000℃以上, 如果温度过高或高温状态下停留时间过长, 坯料表面将严重脱碳, 并形成大量的氧化铁皮; 在轧制过程中, 由于部分氧化铁皮不易去除, 结果被压人轧件表面, 最终形成结疤。

⑶耳子

轧制过程中不规则的条形是结疤源产生的重要因素之一, 主要表现为耳子、倒钢等。

①耳子在轧制中的变化有两方面:一是在下道次的变形中可能形成折叠, 进一步轧制时部分延伸并粘合形成结疤; 二是耳子在形成过程中边部受拉应力, 易产生微裂纹, 在下道次的轧制中微裂纹进一步扩展形成结疤。润忠高线各规格IH 一10V 的条形尺寸相同, 当更换规格时, 只调整11H 和12V 的辊缝以保证12V 的条形尺寸。但实际生产当中, 由于中高碳钢所占比例较大, 前道次轧槽磨损严重, 以致IZV 的条形尺寸通常很难控制; 尤其是生产中5.5mm 、中7mm 、中12mm 等规格时,

因12V 条形要求控制更小, 此问题显得更为突出。

②倒钢现象形成结疤的过程与耳子大致相同。润忠高线的ZV 采用箱孔型、3H 采用椭圆孔型, 而ZV 条形控制为105mm 只120mm, 两旁尺寸大于天地尺寸, 具有不稳定性, 加上3H 的压下量较大, 结果ZV 一3H 之间经常出现倒钢现象。 ⑷ 轧件的拉丝、划伤

轧件的拉丝、划伤是结疤源形成的主要原因。润忠高线生产中的拉丝主要是由于椭圆轧件过充满进而在圆孔前滚动导卫内产生; 而划伤主要是在坯料与炉内出钢辊道之间以及轧件与导卫板、导辊导轮之间的过度摩擦过程中产生。

3预防措施及其解决办法

3.1 料废结疤的预防措施及解决办法

原料的缺陷对于产品来说是先天性的不足, 做为下道工序只能采取一些补救的措施

(1)加强检查:对硬线钢坯严格检查, 对于不合格的区分为可清理及判废两种。

(2)适当的清理:对存在缺陷并可清理的钢坯进行火焰清理, 去除不合格的部位, 但在清理时, 深宽比要大于1∶6。

(3)当缺陷较轻时, 炉内气氛采用强氧化性气氛操作, 煤气、空气配比为1∶2.4, 对缺陷较深的可减轻缺陷的产生。

(4)当成品出现结疤时, 如产生量较少, 可对成品有结疤的部份进行剪除处理。

3.2轧制结疤的预防措施

3.2.1 料型控制

轧制结疤的预防主要体现在轧制缺陷的预防, 从轧制工艺上讲有以下几方面: ⑴适当增加压下量, 由于硬线变形抗力大, 轧机弹跳大。因此硬线调整应在普线压下量的基础上适当增加, 以保证各道次料型尺寸。

⑵为减少轧机的弹跳, 确保料型尺寸, 交接班期间必须对压下螺丝和机盖螺丝进行紧固。生产过程要随时检查轴向螺丝的固定情况, 确保轧辊不窜动。 ⑶关键架次的料型尺寸必须严格控制, 随时进行抽查。

3.2.2 导卫安装

为减少轧制过程中导卫刮丝和粘钢现象, 避免轧件耳子、刮丝等缺陷, 对导卫设计和安装, 轧制线的控制应做到以下几点:

(1)加强对导卫质量的检查, 对于尺寸不合格, 表面有棱角、毛刺的导卫件不准上机使用。

(2)导卫安装适当[5]。

(3)对各架导卫的磨损情况常进行检查, 磨损严重的及时更换。对各架入口导卫随时检查粘钢情况, 出口扭转导卫检查刮丝情况, 如发现有异常及时处理。

(4)修改设计不合理的粗、中轧出口导卫扭转板的角度。修改前后扭转角度情况如表3

(5)将关键架次的滑动导卫改为滚动导卫。

3.2.3 其它方面

(1)设置高压水除鳞装置。

(2)将中轧区域(包括粗八架) 的孔型由原椭—方孔型改为椭圆—圆系统, 避免方轧件棱角冷却快及易被刮丝的缺点。

(3)控制好轧辊轧槽的轧制量, 避免因轧槽老化掉肉。

(4)交接班检查轧槽的冷却水, 避免因冷=却不当使辊掉肉或碎裂。

3.3轧制结疤的解决方法

当成品产生轧制结疤时, 可根据结疤的形态, 产生的部位及连续性, 判定其产生的原因, 并加以解决, 具体方法如表4:

第1~5种缺陷主要是由铸坯的缺陷造成的, 虽然缺陷4有些是由轧制原因造成, 但在实际工作中往往无法严格地区分开来。由于铸坯角部的横裂纹或纵裂纹及其表面的小块结疤等缺陷深度较大, 从而导致铸坯从加热炉出来经高压水除鳞时无法消除, 铸坯的这些缺陷不可避免地表现在成品表面, 形成点状细小结疤, 随着轧件的延伸而弥散分布。原料上的大块无根结疤和有根结疤或铸坯内部夹杂, 经多道次轧制后, 随着轧件延伸和细化逐渐暴露出来, 由于结疤部分冷却较快, 比轧件的变形系数小, 不会细化得更小, 因此作为大块结疤轧入轧件或在线材表面显现出来, 形成块状无根结疤和翘皮状有根结疤。锯齿状结疤则是在轧钢过程中, 坯料上的裂缝、折叠和耳子或轧制过程中形成的折叠和耳子, 经过几道轧制后呈折叠状, 再经过多次轧制, 折叠顶部较薄的部分出现撕裂, 呈锯齿状粘附在成品表面, 较厚的部分仍与基体相连; 或铸坯内部气囊在轧制过程中, 没被压合的部分被拉长, 经过多次轧制后被移至轧件表面, 破裂后呈折叠状, 较薄的部分被撕裂呈锯齿状粘附在成品表面, 较厚的部分仍与基体相连。有时细小点状结疤缺陷在整批号、整炉号出现, 而铸坯的表面未见明显的缺陷, 化学成分也无异常, 这可能是由于钢坯在连铸过程中出了问题, 或者钢水中的夹杂较多等内在质量原因造成的。周期性块状结疤的形成是由于精轧机组辊环轧槽部分脱落或辊环轧槽横向断裂, 在轧件上造成凸块, 被后续轧机压入轧件表面所致。根据辊环缺陷或断裂处机架不同, 结疤的大小和深浅及边缘清晰程度也不相同。靠近成品道次的结疤较为明显, 反之则结疤较大, 压入较深, 只可见边缘曲线。如果是成品孔辊环缺陷或断裂, 则在线材上只留下与缺口外貌极相似的凸块。结疤发生的周期与该辊环直径和后道次的延伸系数成正比。

从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。那种感觉就宛如在一场盛大的颁奖晚会上，我在晚会现场看着其他人一个接着一个上台领奖，自己却始终未能被念到名字，经过了很长很长的时间后，终于有位嘉宾高喊我的大名，这时我忘记了先前漫长的无聊的等待时间，欣喜万分地走向舞台，然后迫不及待地开始抒发自己的心情，发表自己的感想。这篇毕业论文的就是我的舞台，以下的言语便是有点成就感后在舞台上发表的发自肺腑的诚挚谢意与感想：我要感谢，非常感谢我的导师果晶晶、刘藏者老师。她们为人随和热情，治学严谨细心。 对我的论文写作给予了很大的帮助。

参考文献

[1] 乔德庸. 高速轧机线材生产[M].北京:冶金工业出版社, 1995: 391-400.

[2] 线材生产编写组. 《线材生产》. 冶金工业出版社,1983

[3] 高速轧机线材生产编写组. 《高速轧机线材生产》. 冶金工业出版社,1995

[4] 华 刚. 《高线盘条表面结疤初探》. 《轧钢》,1997.6

[5] 李 苹. 《高速线材盘条结疤缺陷判定探讨》. 《冶金标准化与质量》,1999.5

[6] 刘 俭、施一新. 《优质硬线轧制时的工艺控制》. 《轧钢》,1998.6

[7] 《高速轧机线材生产》编写组. 高速札机线材生产. 北京:冶金工业出版

社,1995.

[8] 房世兴主编. 《高速线材札机装备技术》. 北京:冶金工业出版社,1997.

[9] ．Kazeminezhad M ，Taheri A K ． The effect of controlled cooling after

hot rolling on the mechanical properties of a cooling after hot rolling on the mechanical properties of a commercial high carbon steel wire rod ［J ］． Materials and Design ，2003，24: 415-421．and Design ，2003，24: 415-421．

[10] Xiong Yi ，Sun Shuhua，Li Yong，et al． Effect of warm cross-wedge

rolling on microstructure and mechanical property of high carbon steel rods［J ］． Materials Science and Engineering A，2006，431: 152-157