圆钢表面裂纹的原因分析及解决措施

　第32卷　　第3期　Vol 132　　No 13金　　属　　制　　品Steel W ire Pr oducts 2006年6月

June 2006

圆钢表面裂纹的原因分析及解决措施

戚新军

(安阳钢铁股份公司第一轧钢厂　455004)

关键词　圆钢; 表面裂纹; 轧制原因中图分类号　TG335. 6

　　随着冶金产品加工业的迅速发展, 利用棒、线材

通过挤压、冷镦、拉拔等工艺制造标准件, 比起传统机加工方法, 具有成材率高、尺寸精度高和加工硬化强度高等优点, 因此, 圆钢采用拉拔后冷镦方法制造标准件的比例越来越高。安阳钢铁集团公司圆钢产品以碳结圆钢、优质碳素圆钢、低合金圆钢、为主, 规格 6～28mm 钢产品质量要求的提高, , 面裂纹异议占1　原因分析

部分冶炼过程带来的缺陷。从轧制工艺上进行原因

分析, 主要有以下几个方面1. 1　降低变形抗力外, , 为了高产、降低消耗, 加热工, 造成两个后果:(1) 钢坯表面易产生过热、过烧、严重脱碳等缺陷, 对产品表面质量影响较大, 对高碳钢尤其不利; (2) 加热时间短, 钢坯原始应力不能消除, 钢坯原始缺陷不能得到有效愈合, 缺陷在轧制过程随着断面减小, 逐渐过渡到表面形成裂纹。这种因加热质量造成的缺陷是圆钢产品表面裂纹产生的一个重要原因。1. 2　孔型系统不合理

在线材生产中, 由于轧制道多, 产品规格宽, 为了提高轧槽共用性, 在孔型设计中常使用六角-方孔型。六角-方孔型具有延伸系数大的优点, 但是表面金属流动剧烈, 易使原始缺陷集中到槽口处,

在

圆钢表面裂纹缺陷主要与冶炼和轧制工艺有关。当浇铸出现问题时易造成心部裂纹和皮下气泡; 拉速不合适时易形成表面和心部裂纹。这些缺陷在轧制过程中随轧件断面缩小最终会延伸到表面, 形成表面裂纹。另外轧制工艺不当, 也易产生表面裂纹, 并且能使冶炼带来的裂纹扩大。如果轧制工艺较好, 不但能避免轧制过程出现裂纹, 还能消除

光体, 晶粒度为9级; 图1c, 1d 是试样2的金相组织, 为铁素体+珠光体, 晶粒度为8. 5级。由图1可见, 铌微合金元素细化晶粒的作用比较强。2. 4　铌合金化的特性在钢筋材料中铌的加入量很少, 小于0. 10%, 可在钢中形成铌的碳化物、氮化物、碳氮化物, 具有溶解-析出行为; 通过细化晶粒和二次析出, 对钢的力学性能产生强化作用; 国内外都有用铌、钒、钛等生产400MPa 级钢筋的成功经验。2. 5　不同微合金工艺成本对比

和铌元素含量, 计算可得:Fe -Nb (65) 合金工艺生

产成本比Fe -V (50) 合金工艺生产成本降低97元/t 。3　结语

通过对冶炼和轧制的控制, 采用铌微合金化工艺开发的HRB400热轧带肋钢筋, 各项性能均达到G B 1499—1998的要求。从生产成本看, 在用铌元素代钒元素生产HRB400热轧带肋钢筋不仅是可行的, 而且其经济效益十分明显。

(收稿日期:2005-12-14)

添加不同合金, 生产成本存在着较大的差别。由于不同微合金化生产工艺区别仅在于添加微合金的不同, 其它工艺条件并无变化, 可视为等同, 因此成本对比计算只考虑合金元素。根据表1中钒元素

作者简介

孙小桦　1963年生, 新疆八一钢铁集团有限公司工程师。

　第3期戚新军:圆钢表面裂纹的原因分析及解决措施

・2

7・

后道次轧制时形成裂纹(如图1所示) 。另外六角-方孔型在断面方向上尖角突出, 冷却较快, 断面温差较大, 造成中间料形内外延伸不一样, 表面受拉, 在轧制时形成表面裂纹。这种表面裂纹一般呈横向, 是圆钢表面产生裂纹的主要原因

。

图2　修改后的椭圆-圆孔型结构

　　对椭圆孔增加宽高比和压下量, 宽高比由常规1. 8～2. 2提高到2. 4以上。圆孔型增加扩张角

图1　六角-方孔型轧制裂纹位置图

1. 3　粗轧辊材质不合适

为提高初轧辊强度, 降低生产成本, 其材质采用

70Mn2Mo 进行堆焊。此材质强度高, 但是耐磨性较差, 且磨损后产生凸起, 凸起反应到中间料上, 使中间料表面出现凹坑, 延伸后形成长短不一的裂纹也是造成圆钢表面裂纹的主要原因。

在生产过程中, 的划伤, 2　解决措施

2. 1　改善钢坯加热质量

度, 平均在32°以上, 用切线代替常规的扩张角圆

弧。通过修改初、中轧孔型结构, 有效增加了槽口宽度, 消除了产生耳子的因素, 为提高延伸系数创造了条件。实施后椭系数达到1. 4～1. ～1. 42, 提高了

, 消除了六角-方孔, 初轧压下量有较大提高, 使钢坯表面裂纹的愈合能力显著增加。通过截面酸洗试样检查, 初轧后钢坯表面裂纹率仅为改进前的33%。2. 3　改变初轧辊组织

把初轧辊70Mn2Mo 堆焊的组织改为珠光体, 并针对珠光体组织强度低和不易咬入的现象, 通过改变轧机结构, 增加轴承座高度和内孔尺寸, 改进后轧辊辊颈和辊身直径均提高了25mm , 有效地提高了轧辊压下和咬入能力。对轴承座内孔尺寸加大, 截面积减小, 强度降低的问题, 通过改进轴承座材质进行解决。轧辊金相组织改进后, 消除了因轧辊表面凸起造成的细微裂纹, 提高单槽轧制量, 减少了换辊次数, 提高了作业率。3　效果

采用以下措施可优化加热工艺, 有效提高钢坯

加热质量, 严格控制炉气温度。加热段炉温由1320℃降到1280℃, 均热段炉温由1280℃降到1260℃; 控制各个规格的轧制节奏, 限制大规格的产量, 要求产量不大于120t/h ; 提高热装比例和热装温度, 通过优化生产组织, 热装比由80%提高到97%, 热装温度由平均600℃提高到750℃。通过这些措施, 不但避免了因加热造成的表面质量问题, 而且钢坯原始缺陷的愈合能力也有较大提高。2. 2　修改孔型

针对六角-方孔型在实际生产中存在的缺陷, 以及椭圆-圆孔型在加工钢坯表面质量的优势和金属流动均匀的特点, 把所有六角-方孔型改为椭圆-圆孔型。针对椭圆-圆孔型延伸系数小, 易出现耳子, 不易在初轧延伸系数较大的道次间使用的缺点, 通过优化孔型结构, 打破常规设计方法, 改进初、中轧椭圆-圆孔型结构(如图2所示) , 取得了较好效果

。

通过改进轧制工艺和孔型优化, 达到了较好的效果, 在半年多的生产中, 圆钢表面质量比改前有较大提高, 表面裂纹大幅度降低, 自查表面裂纹缺陷比例由改前的0. 57%下降到0. 17%, 质量异议由改前的每万吨0. 543起下降到每万吨0. 117起。

(收稿日期:2005-12-22)

作者简介

戚新军　1976年生, 工程师, 安阳钢铁集团公司第一轧钢厂

技术质量科副科长。