天鐵集團棒線廠45#硬線盤條研發(fā)

王 震

（天津天鐵冶金集團棒線廠，河北涉縣 056404）

天鐵集團棒線廠45#硬線盤條研發(fā)

王 震

（天津天鐵冶金集團棒線廠，河北涉縣 056404）

天鐵棒線廠為增加線材產(chǎn)品的新品種,研發(fā)出45#硬線盤條。對研發(fā)過程中存在的脫碳、晶粒粗大、混晶現(xiàn)象等缺陷的原因進(jìn)行分析，改進(jìn)了原生產(chǎn)工藝方案，采用新方案軋制，消除了原工藝生產(chǎn)過程中的幾種缺陷，成功生產(chǎn)出了符合國標(biāo)要求的45#硬線盤條，滿足了市場對硬線鋼的需求，提高了經(jīng)濟效益。

硬線盤條；控制冷卻；金相組織；研發(fā)

1 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，市場對硬線鋼的需求也在逐漸增加。為適應(yīng)市場發(fā)展形勢，促進(jìn)天鐵棒線廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，創(chuàng)造利益增長點，我公司決定開發(fā)45#硬線盤條產(chǎn)品。

在研發(fā)45#硬線鋼盤條的過程中，針對產(chǎn)品性能檢測出現(xiàn)的脫碳、晶粒粗大、混晶等缺陷原因進(jìn)行深入分析，找出了缺陷產(chǎn)生的根本原因，通過制定合理的工藝生產(chǎn)方案，解決了原工藝生產(chǎn)過程中的幾種缺陷，成功研發(fā)出合格的硬線盤條產(chǎn)品，為公司45#鋼硬線盤條的批量生產(chǎn)和其它硬線盤條產(chǎn)品的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

2 45#硬線盤條產(chǎn)品研發(fā)關(guān)鍵

45#硬線鋼盤條的軋制不僅要滿足表面質(zhì)量和力學(xué)性能要求，還要滿足產(chǎn)品對金相組織晶粒的大小和組織成分的要求。為滿足以上條件，要求我們在原料、加熱、軋制過程、控制冷卻等工序制定嚴(yán)格的工藝制度，確保滿足其要求。

2.1 原料

連鑄坯中的夾雜物、有害元素偏析、盤條通條性能不均勻及中心疏松，是造成硬線產(chǎn)品深加工拉拔過程中斷絲的主要原因。為此，研發(fā)45#硬線盤條的連鑄坯必須是經(jīng)過精煉爐，且成分要求嚴(yán)格控制的合格連鑄坯。本廠對45#鋼連鑄坯化學(xué)成分控制執(zhí)行GB/T699-1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)，45#硬線鋼的化學(xué)成分應(yīng)滿足表1的要求。

表1 45#鋼化學(xué)成分要求

2.2 加熱

45#鋼含碳量較高，加熱的重點是解決好脫碳的問題，脫碳會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的硬度、耐磨性、疲勞強度、沖擊韌性等，拉拔過程中易斷且成品性能達(dá)不到要求。因此，為嚴(yán)防脫碳現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)制定合理的加熱制度，嚴(yán)格控制加熱溫度過高和鋼坯在高溫區(qū)的停留時間。

2.3 軋制過程

45#鋼被廣泛應(yīng)用與拉拔加工，為了使拉拔過程中均勻受力，減少應(yīng)力集中和減少模耗，就要求產(chǎn)品有較好的表面質(zhì)量和較高的尺寸精度。除此之外，要注意細(xì)小的均勻組織，在保證低溫開軋的同時，對軋制過程中軋件的溫升也要進(jìn)行嚴(yán)格控制，以便獲得細(xì)小的晶粒組織。本廠對此次?6.5規(guī)格45#硬線盤條的尺寸精度嚴(yán)格按照國標(biāo)C級控制要求執(zhí)行。

2.4 控制冷卻

控制冷卻可以說是整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的最重要一環(huán)。45#鋼是中碳鋼，冷卻時間過短，對鋼材冷卻效果不明顯，易造成晶粒粗大；冷卻時間太長，又容易引起脆斷，產(chǎn)生貝氏體、馬氏體等其他組織，對鋼材的拉拔加工變形帶來不利影響。因此，對鋼材的冷卻既要保證必要的強制冷卻，以達(dá)到吐絲溫度的要求，又要保證組織轉(zhuǎn)變過程中不會產(chǎn)生除鐵素體和珠光體之外的其它組織。

3 軋制工藝控制及檢測結(jié)果分析

軋制45#鋼盤條規(guī)格為6.5 mm，連鑄鋼坯均為過精煉爐且表面質(zhì)量良好的鋼坯，軋制爐號為L1-01832、L1-01830兩爐，所選取爐次化學(xué)成分符合GB/T699-1999要求。

3.1 改進(jìn)前工藝控制及檢測結(jié)果分析

改進(jìn)前的工藝分兩組：（1）鋼坯爐內(nèi)加熱二段溫度控制（960±20）℃，均熱段溫度控制（1060±20）℃，爐內(nèi)控制弱氧化氣氛；進(jìn)精軋溫度控制在（900±20）℃；吐絲溫度控制在（930±20）℃；輥道速度因受末段輥道速度影響，首段輥道速度設(shè)定為0.5 m/s,末段輥道速度0.72 m/s；風(fēng)機開啟量為：1～4臺風(fēng)機開啟100%；保溫罩全開。（2）其它加熱制度同第一組，吐絲溫度控制改為（880±20）℃；風(fēng)機開啟量改為：1臺風(fēng)機開啟50%，2臺風(fēng)機開啟30%，3臺開啟30%；其他工藝制度不變。

抽檢試樣結(jié)果顯示：兩組試樣屈服強度、抗拉強度和斷面收縮率均滿足國標(biāo)要求，但伸展率接近或略低于國標(biāo)要求（國標(biāo)要求伸展率不低于16%）；兩組試樣均存在邊部或心部晶粒度較粗大，局部晶粒度低于8級；邊部檢測均能發(fā)現(xiàn)有不同程度的脫碳現(xiàn)象；需要注意的是，第二組試樣在組織中發(fā)現(xiàn)除鐵素體和珠光體外，還含有極少量的魏氏組織。力學(xué)性能參數(shù)見表2。

試樣2金相組織見圖1。

表2 力學(xué)性能參數(shù)

圖1 試樣2金相組織 100X

檢測結(jié)果分析：因加熱二段溫度控制偏高，鋼坯在加熱二段和均熱段兩段高溫區(qū)停留時間較長，導(dǎo)致鋼坯邊部發(fā)生脫碳現(xiàn)象；鋼坯在高溫區(qū)停留時間較長和較高的終軋溫度，會引起軋件內(nèi)部晶粒組織粗大，粗大的晶粒間結(jié)合力減弱，造成軋件延伸率偏低的現(xiàn)象；另外，試樣2檢測邊部含有極少量的魏氏說明，通過兩組試樣對比，發(fā)現(xiàn)鋼坯在高溫區(qū)加熱溫度過高和停留時間較長，造成晶粒粗大，粗大的晶粒在快速冷卻的條件下，易發(fā)生先共析的鐵素體或滲碳體從奧氏體晶界上沿著奧氏體的一定晶面向晶內(nèi)生長，呈針狀析出，即形成了魏氏組織，這種組織會使鋼的力學(xué)性能，尤其是塑性和沖擊韌性顯著降低，同時使脆性轉(zhuǎn)折溫度升高，該組織對拉拔加工會產(chǎn)生極其不利的影響?？傊?，較高的加熱溫度、較長的在爐時間、較高的終軋溫度及快速的冷卻控制工藝是產(chǎn)生上述缺陷的直接原因。

3.2 改進(jìn)后工藝控制及檢測結(jié)果分析

改進(jìn)后工藝控制：鋼坯爐內(nèi)加熱二段溫度控制（910±20）℃，均熱段溫度控制（1030±20）℃，爐內(nèi)控制弱氧化氣氛；進(jìn)精軋溫度控制在（900±20）℃；吐絲溫度控制在（880±20）℃；輥道速度相同；風(fēng)機開啟量為：1臺風(fēng)機開啟50%，2臺風(fēng)機開啟30%，3臺開啟30%；保溫罩全開。

抽檢試樣結(jié)果顯示：屈服強度、抗拉強度、伸展率和斷面收縮率均達(dá)到GB/T699-1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》的要求，且指標(biāo)良好；試樣金相組織顯示組織結(jié)構(gòu)為鐵素體和珠光體，無其它組織出現(xiàn)；試樣邊晶粒度較細(xì)小，級別為9.5級或10級；邊部檢查沒有脫碳現(xiàn)象的發(fā)生。力學(xué)性能參數(shù)見表3，金相組織見圖2。

表3 力學(xué)性能參數(shù)

圖2 金相組織 100X

檢測結(jié)果分析：通過以上可以看出，通過降低加熱二段和均熱段溫度，減少了鋼坯通過高溫區(qū)的時間，降低了開軋溫度，有效地控制了鋼坯在爐內(nèi)脫碳現(xiàn)象的發(fā)生；較低的開軋溫度和較低的終軋溫度也有效地控制了晶粒的粗大化，保證了成品內(nèi)部晶粒組織細(xì)小化，保證了產(chǎn)品有較良好力學(xué)性能。另外，通過改變加熱溫度和終軋溫度，合理地控制了冷卻速度，有效避免了魏氏組織的產(chǎn)生，改善了產(chǎn)品的組織和性能。

4 結(jié)論

45#鋼含碳量較高，加熱過程中極易造成鋼坯脫碳現(xiàn)象，在加熱的過程中應(yīng)對其鋼坯表面的脫碳進(jìn)行一定的控制，減少加熱爐的正壓，降低加熱爐溫度和減少鋼坯在高溫區(qū)的停留時間是控制鋼坯脫碳的有效辦法。

45#硬線盤條的軋制過程中冷卻速度的控制是得到良好組織的關(guān)鍵，對冷卻速度的控制既要保證能得到細(xì)小的珠光體，又要防止冷卻速度過快，產(chǎn)生馬氏體、魏氏體等其他對拉拔加工影響不利的組織。

45#硬線盤條的成功研發(fā)，為天鐵棒線廠線材產(chǎn)品增加了新品種，開拓了市場，也為今后繼續(xù)研發(fā)其它硬線盤條提供了寶貴的經(jīng)驗。

Research and Development of 45 Graded High Carbon Wire Rod at Tiantie Group Wire and Rod Mill

WANG Zhen

(Wire and Rod Mill,Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province056404,China)

In order to add a new grade to wire product,Tiantie Wire and Rod Mill developed 45 graded high carbon wire rod.The defects of decarburization,coarse grain and grain mixing in product development were analyzed.The mill improved original production process,adopted new rolling plan,eliminated the defects in the original process and successfully produced 45 graded high carbon wire rod which was in accordance with national standard.The requirement of market on high carbon steel was met and economic benefit increased.

high carbon wire rod;controlled cooling;metallographic structure;research and development

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.03.006

2014-01-11

2014-01-30

王震（1984—），男，主要從事冶金工藝技術(shù)管理工作。