北營(yíng)軋鋼廠冷鐓鋼生產(chǎn)實(shí)踐(6-14更改)

1、田偉陽(yáng)（本溪鋼鐵集團(tuán)北營(yíng)公司軋鋼廠， 遼寧 本溪117017）摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了北營(yíng)鋼鐵公司軋鋼廠在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)冷鐓系列用鋼期間，通過(guò)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程關(guān)鍵工序及實(shí)物質(zhì)量的分析，發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，并提出了改進(jìn)措施，完善了生產(chǎn)工藝，使產(chǎn)品質(zhì)量得到了提高。關(guān)鍵詞：冷鐓鋼；控制工藝；新品種開(kāi)發(fā)Cold Heading Steel Production Practice of BeiyingSteel Rolling MillTian Weiyang（Benxi Iron and Steel Group Beiying Steel companyrolling mil，Liaoning Benxi 11701

2、7）Abstract：This paper briefly introduces the Beiying Steel company rolling mill cold heading series in development and production of steel during the production process.Through series of practical production process critical process and product quality analysis,and puts forward improving measures to

3、 perfect the production process, improves the product quality.Keywords：coldheadingsteel;controling technology;new species developing1 前言冷鐓鋼盤(pán)條一般為低、中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼,用來(lái)冷鐓成型制造各種機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件和緊固件。因冷鐓工藝要求該鋼具有高的潔凈度,在煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中控制鋼中Si、Al的含量,軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中采用控制軋制和控制冷卻工藝,避免出現(xiàn)馬氏體、貝氏體和魏氏體組織,使鋼材具有細(xì)晶和碳化物球化組織,以提高鋼材的塑性和冷頂鍛性能1。冷鐓鋼盤(pán)條對(duì)表

4、面質(zhì)量要求較高，因此在保證產(chǎn)品性能指標(biāo)的同時(shí)應(yīng)特別加強(qiáng)對(duì)其成品尺寸及運(yùn)輸、打包過(guò)程的控制，以保證表面質(zhì)量。2鋼坯的化學(xué)成分及質(zhì)量2.1 鋼坯的化學(xué)成分及其對(duì)質(zhì)量的影響2.1.1 鋼坯化學(xué)成分鋼中碳含量一般按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的中下限控制為宜。鋼中硅含量超過(guò)0.10%，隨硅含量增加，鋼的抗拉強(qiáng)度、硬度有所提高，但延伸率、斷面收縮率下降更顯著，不利于冷變形。鋼中錳含量適中，可改善鋼中硫的存在形態(tài)和分布，有利于提高鋼的冷成型性。國(guó)內(nèi)其他廠家冷鐓鋼化學(xué)成分表如表1;北營(yíng)鋼鐵公司冷鐓鋼化學(xué)成分控制情況,如表2。表1國(guó)內(nèi)其他廠家冷鐓鋼化學(xué)成分生產(chǎn)廠家牌號(hào)CSiMnPSAls寶鋼SWRCH35K0.32-0.380.

5、10-0.350.60-0.900.0300.035-湘鋼SWRCH35KC0.32-0.370.12-0.200.45-0.600.0300.035-天鋼SWRCH18A0.15-0.200.100.60-0.900.0300.0350.02SWRCH22A0.18-0.230.100.07-0.100.0300.0350.02馬鋼SWRCH18A0.15-0.200.100.09-0.600.0300.0350.0210B180.15-1.200.100.09-0.600.0300.035-包鋼SWRCH18A0.15-0.200.100.60-0.900.0300.0350.02表2北營(yíng)

6、鋼鐵公司冷鐓鋼化學(xué)成分牌號(hào)CSiMnPSAlsSWRCH8A0.100.100.600.0250.0250.02-0.055SWRCH10A0.08-0.130.30-0.60SWRCH12A0.10-0.15SWRCH15A0.13-0.18SWRCH16A0.13-0.180.60-0.90SWRCH18A0.15-0.200.60-0.90SWRCH22A0.18-0.230.70-1.00SWRCH10K0.08-0.130.10-0.350.30-0.60-SWRCH12K0.10-0.15SWRCH15K0.13-0.18SWRCH18K0.15-0.200.60-0.90SWRC

7、H35K0.32-0.38SWRCH45K0.42-0.482.1.2鋼坯化學(xué)成分對(duì)質(zhì)量的影響(l)硫的影響硫只能溶于鋼液中，在固態(tài)鐵中幾乎不能溶解，而是以FeS夾雜形式存在固態(tài)鋼中。硫的最大危害是引起鋼在熱加工時(shí)開(kāi)裂，即熱脆現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)冷鐓鋼盤(pán)取樣分析，發(fā)現(xiàn)硫含量越高，冷頂鍛性能有變差的趨勢(shì)。(2)磷的影響磷在鐵中具有較大的溶解度，所以鋼中的磷一般都固溶于鐵中。磷具有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，它使鋼的強(qiáng)度、硬度顯著提高，但強(qiáng)烈地降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性，稱(chēng)為冷脆。由盤(pán)條力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，P含量高會(huì)使冷鐓鋼盤(pán)條冷頂鍛性能有較明顯的降低，冷鐓合格率有所降低。(3)AI的影響鋼中鋁能形成難熔的AIN

8、質(zhì)點(diǎn)在晶界上彌散析出，阻礙加熱時(shí)奧氏體晶界的遷移，從而可以細(xì)化晶粒。若進(jìn)一步升高溫度(>900)AIN取質(zhì)點(diǎn)溶入奧氏體中，將使奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大。因此，控制合適的Al加入量，可以得到本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。2.2 鋼坯的質(zhì)量及軋前檢查當(dāng)鋼坯有發(fā)紋和裂縫時(shí)，經(jīng)再軋制加工變形也能形成發(fā)紋。鋼坯表面舌狀結(jié)疤過(guò)深時(shí)，在軋制中可能演變成“Y”字形的裂縫。鋼坯火焰清理溝痕過(guò)陡或加熱溫度不均、鋼溫過(guò)低、以及軋后鋼材冷卻不當(dāng)，也可能形成發(fā)紋。鋼坯檢驗(yàn)由于表面裂紋會(huì)導(dǎo)致冷頂鍛開(kāi)裂，因此冷頂鍛用鋼對(duì)盤(pán)條表面質(zhì)要求嚴(yán)格。冷鐓鋼采用入庫(kù)前和入爐前兩面次檢查方式，凡表面量不佳的鋼坯，不得進(jìn)入下道工序。3冷鐓鋼盤(pán)條的生產(chǎn)軋制

9、3.1 鋼坯加熱工藝加熱爐控制參數(shù)如表3所示。表3 加熱爐控制參數(shù)入爐狀態(tài)爐膛溫度1架入口溫度第一加熱段第二加熱段均熱段冷裝800950103011301080-1150940980 備注均熱段溫度根據(jù)1架入口溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。3.2 軋制及冷卻工藝北營(yíng)軋鋼廠第二、三四高速線材生產(chǎn)區(qū)都有能力生產(chǎn)冷鐓系列用鋼，以四高線為實(shí)例。北營(yíng)軋鋼廠第四高速線材生產(chǎn)區(qū)使用150×150mm2連鑄方坯試軋盤(pán)圓。加熱爐為三段式，步進(jìn)式加熱爐，加熱能力為160t/h；粗中軋14架軋機(jī)，預(yù)精軋4架，精軋為意大利達(dá)涅利進(jìn)口10架軋機(jī)。3.2.1各溫度控制要點(diǎn)(l)開(kāi)軋溫度范圍控制在940980 。(2)進(jìn)精軋

10、溫度控制為850890。(3)吐絲溫度。由于軋制速度較高,線材在精軋機(jī)組軋制時(shí)其溫度不會(huì)降低,反而會(huì)有一定的升高,所以高速線材的終軋溫度較高。一般通過(guò)穿水冷卻的方式,將產(chǎn)品溫度降低到合理的溫度,即線材的吐絲溫度,奧氏體開(kāi)始向工藝要求的組織轉(zhuǎn)變。線材吐絲溫度主要從兩個(gè)方面影響產(chǎn)品的冷鐓性能。最終確定吐絲溫度為：910950。(4)集卷溫度。高速線材的集卷,使線材由散圈吹風(fēng)冷卻變成堆冷方式,很大程度地降低了線材的冷卻速度,標(biāo)志著線材相變過(guò)程的結(jié)束,進(jìn)入應(yīng)力退火狀態(tài)。較高的集卷溫度可使材料內(nèi)部應(yīng)力得到徹底消除,同時(shí)又可以避免馬氏體和魏氏體組織的產(chǎn)生,有利于提高線材產(chǎn)品的冷鐓性能。3.2.2風(fēng)冷冷卻控

11、制情況線材在相變溫度附近的不同冷卻速度,可以得到不同的奧氏體轉(zhuǎn)變組織。冷卻速度過(guò)快,出現(xiàn)過(guò)冷奧氏體之后,高溫轉(zhuǎn)變會(huì)產(chǎn)生上貝氏體,低溫轉(zhuǎn)變會(huì)產(chǎn)生馬氏體組織。異常長(zhǎng)大的高溫奧氏體組織,在冷卻速度較快時(shí),還會(huì)促進(jìn)魏氏體組織的生成。這些不良組織的出現(xiàn),會(huì)嚴(yán)重化材料組織,降低材料的塑性和韌性,從而影響高線產(chǎn)品的冷鐓性能。最終確定風(fēng)冷輥道速度為：1.5m/s，保溫罩子全扣上，風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉。3.2.3盤(pán)條直徑允許偏差及不圓度表4盤(pán)條直徑允許偏差及不圓度盤(pán)條直徑直徑允許偏差不圓度5.5-10.0±0.300.4010.0-13.0±0.300.40注：不圓度是盤(pán)條在同一截面內(nèi)最大直徑與最小

12、直徑之差4成品的表面質(zhì)量控制4.1成品表面質(zhì)量4.1.1由鋼坯及軋鋼設(shè)備而引起的成品表面缺陷由盤(pán)條表面質(zhì)量問(wèn)題引起的冷鐓開(kāi)裂最為突出。盤(pán)條表面質(zhì)量問(wèn)題主要有鑄坯和軋制引起的。其中由軋鋼引起的盤(pán)條表面質(zhì)量問(wèn)題更為嚴(yán)重,因?yàn)橛设T坯帶來(lái)的問(wèn)題是局部的,而由軋鋼引起的問(wèn)題通常是整批的。因此解決由軋制引起的盤(pán)條表面問(wèn)題就顯得非常重要。由軋制引起的表面質(zhì)量問(wèn)題有:熱劃傷,單側(cè)折疊,雙側(cè)折疊,耳子等表面缺陷2。圖1 鋼坯表面缺陷 圖2 由鋼坯表面缺陷造成的成品裂紋缺陷圖3 嚴(yán)重磨損的軋槽 圖4 軋槽對(duì)軋件的劃傷4.1.2軋制壓下量調(diào)整在軋制過(guò)程中,如果軋制壓下量調(diào)整不當(dāng),使軋件延伸率分配不均勻,在某一道次由

13、于軋制壓下量過(guò)大而造成過(guò)充滿,軋件上就會(huì)出現(xiàn)如圖5所示雙側(cè)耳子的現(xiàn)象。耳子在經(jīng)過(guò)后續(xù)道次軋制之后,在成品上形成折疊,影響冷鐓鋼產(chǎn)品的冷鐓性能。冷頂鍛檢驗(yàn)時(shí)缺陷表現(xiàn)為雙側(cè)對(duì)稱(chēng)通長(zhǎng)縱裂或雙側(cè)對(duì)稱(chēng)斷續(xù)微裂。圖5 軋件雙側(cè)耳子示意圖 圖6 軋件單側(cè)耳子示意圖4.2對(duì)冷鐓鋼產(chǎn)品頂鍛開(kāi)裂的控制措施4.2.1 嚴(yán)格控制坯料表面質(zhì)量(1)對(duì)冷鐓鋼的坯料表面要進(jìn)行酸洗或磁粉探傷檢查。(2)建議用砂輪進(jìn)行表面修磨,徹底消除表面缺陷。(3)提高表面清理質(zhì)量,避免嚴(yán)重的尖銳棱角出現(xiàn)。4.2.2 嚴(yán)格控制生產(chǎn)調(diào)整,避免中間道次軋件表面缺陷的產(chǎn)生(1)在生產(chǎn)中,對(duì)軋輥、軋槽和導(dǎo)衛(wèi)要及時(shí)更換,防止軋槽磨損程度過(guò)大或備件損壞

14、對(duì)軋制調(diào)整帶來(lái)的不利影響;適當(dāng)加大孔型邊部的圓角,減小孔型過(guò)充滿或錯(cuò)輥造成的軋件表面缺陷處的尖銳程度,有利于提高線材產(chǎn)品的冷鐓性能3。(2)合理分配各架軋機(jī)的軋制延伸率。(3)精心調(diào)整各架軋機(jī)的孔型中心和軋制中心線及軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)與軋機(jī)孔型的對(duì)中情況,避免單側(cè)耳子的現(xiàn)象。(4)在保證軋制穩(wěn)定性的前提下,盡量提高軋制張力,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的張力軋制。5冷鐓鋼盤(pán)條的力學(xué)及冷鐓性能5.1冷鐓盤(pán)條的力學(xué)性能對(duì)成品取力學(xué)性能試樣進(jìn)行檢驗(yàn)，表5-1為SWRCH35K的力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果。表5 為SWRCH35K的力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果規(guī)格樣數(shù)RmRelAZ8.010380-420600-64025-3045-5510.0104

15、00-440610-65028-3545-50從上表可以看出盤(pán)條力學(xué)性能良好，能很好的滿足GB6478一86冷鐓鋼技術(shù)條件或 JISG3507一91冷頂鍛用碳素鋼盤(pán)條的標(biāo)準(zhǔn)要求。5.2冷鐓盤(pán)條的冷鐓性能對(duì)成品取樣做1/2、1/3冷頂鍛性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5-2。表6 冷頂鍛試驗(yàn)合格率試驗(yàn)號(hào)樣數(shù)1/2冷頂鍛1/3冷頂鍛1005F011020100%100%1005F011130100%100%1005F011230100%100%5.3冷鐓鋼盤(pán)條的金相顯微組織為了檢查SWRCH35K盤(pán)條微觀質(zhì)量，對(duì)每爐取樣，檢查顯微組織、晶粒度及脫碳層深度，結(jié)果見(jiàn)表5-3，金相組織照片見(jiàn)圖7和圖8。表7 SW

16、RCH35K盤(pán)條微觀質(zhì)量試驗(yàn)號(hào)規(guī)格金相組織晶粒級(jí)別脫碳層1005F011012鐵素體+珠光體80.011005F011110鐵素體+珠光體8-100.011005F01128鐵素體+珠光體8-100.01圖73%硝酸酒精溶液腐蝕×500圖83%硝酸酒精溶液腐蝕×500從圖7和8可以知道晶粒度平均達(dá)8級(jí)以上，晶粒較細(xì)，同時(shí)幾乎不存在脫碳層，可見(jiàn)，該產(chǎn)品的金相顯微組織為鐵素體和珠光體，產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良。6 結(jié)論通過(guò)與國(guó)內(nèi)其他廠家在此鋼種成分上的對(duì)比，在煉鋼方面控制鋼中Si、Al的含量，保證鋼的純凈度。軋鋼方面，不斷經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、分析，制定出有效可行的一套工藝參數(shù)，保證冷鐓鋼盤(pán)條的力學(xué)性能穩(wěn)定及其表面質(zhì)量的合格。北營(yíng)軋鋼廠現(xiàn)階段已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了多個(gè)規(guī)格牌號(hào)的冷鐓系列盤(pán)條產(chǎn)品，例如：6.5、8.0、10.0、12.0規(guī)格，SWRCH15A、SWRCH18A、SWRCH22A、SWRCH35K及ML08AL、ML15AL、10B18A、10B10A等多個(gè)鋼種，生產(chǎn)出來(lái)的冷鐓系列盤(pán)條產(chǎn)品表面質(zhì)量及各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到較高水平。但同時(shí),還必須不斷優(yōu)化工藝參數(shù),生產(chǎn)出更高