冷鐓鋼頂鍛開裂原因分析與改進(jìn)方法

摘 要：冷鐓鋼是一種室溫成型用鋼，廣泛用于生產(chǎn)螺釘、銷釘、螺母等標(biāo)準(zhǔn)件?；诖耍瑢溏呬摰募庸ば阅芴岢隽烁叩囊?，不允許出現(xiàn)開裂等問題，本文從冷鐓鋼頂鍛開裂問題出發(fā)，分析了冷鐓鋼質(zhì)量要求，展開冷鐓鋼頂鍛開裂問題及其原因分析，并就具體案例探討了冷鐓鋼頂鍛開裂改進(jìn)方法，以期可為相關(guān)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：冷鐓鋼；質(zhì)量要求；開裂問題；原因；改進(jìn)方法

中圖分類號(hào)：TG316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0212-01

1 引 言

目前，我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展迅猛，冷鐓鋼生產(chǎn)規(guī)模增大、種類增多，多數(shù)鋼廠均可生產(chǎn)此產(chǎn)品，如：湘鋼：XSWRCH10K、SWRCH35K等。目前，我國冷鐓鋼質(zhì)量與國外依舊存在一定差距，如：工藝性能不穩(wěn)定，出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，本文針對冷鐓鋼頂鍛開裂問題展開具體論述。

2 冷鐓鋼質(zhì)量要求

冷鐓鋼，也稱為是冷頂鍛鋼，其主要是利用金屬塑性，冷鐓加工成型，為有效控制冷鐓鋼質(zhì)量，需對其開展冷頂鍛試驗(yàn)檢查工作，即：在室溫條件下，對檢驗(yàn)金屬承受規(guī)定程度的頂鍛變形能力，并顯示其缺陷，是產(chǎn)品質(zhì)量檢測的一個(gè)重要內(nèi)容，根據(jù)GBT6478-2015《冷鐓和冷擠壓用鋼》的要求，冷頂鍛試驗(yàn)不得出現(xiàn)裂紋。

3 冷鐓鋼頂鍛開裂問題及其原因分析

在冷墩鋼的生產(chǎn)過程中，頂鍛開裂是一個(gè)常見問題，根據(jù)調(diào)查日本神戶制鋼、臺(tái)灣中鋼產(chǎn)品質(zhì)量最佳，其開裂率分別為7%、0.9～1.0%，湘鋼等均約為1%。

根據(jù)國內(nèi)鋼廠生產(chǎn)情況可知，冷頂鍛開裂問題較為常見，如：湘鋼某型號(hào)冷墩鋼，客戶在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)墩頭開裂，經(jīng)研究其主要原因是表面缺陷，具體原因分析如下：

（1）鋼坯存在皮下氣泡、縱裂，軋后鋼材表面發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)裂紋；

（2）料型有折疊，主要是因?yàn)閴合铝窟^大/軋件溫度偏低，以致于展寬量增大，在軋件形成耳子，軋制時(shí)折疊；

（3）鋼材表面存在密集發(fā)紋，是孔型磨損，翻鋼后壓下量過大，或是出現(xiàn)不均勻變形的情況；

（4）鋼材表面存在劃痕，是因?yàn)閷?dǎo)衛(wèi)、軋槽等質(zhì)量不佳，軋制過程中出現(xiàn)劃傷。

根據(jù)相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，冷墩鋼墩頭開裂主要原因有表面質(zhì)量缺陷、鋼中存在夾雜物、組織結(jié)構(gòu)不善等，對此必須在生產(chǎn)中控制好鋼材表面質(zhì)量、鋼中夾雜物，全面改善鋼組織結(jié)構(gòu)。

4 實(shí)例探析冷鐓鋼頂鍛開裂改進(jìn)方法

4.1 開裂情況

湘鋼冷鐓鋼生產(chǎn)中，某次常規(guī)冷頂鍛檢測發(fā)現(xiàn)20%的產(chǎn)品均存在冷頂鍛開裂問題，情況較為嚴(yán)重，必須深入分析頂鍛開裂原因，明確改進(jìn)對策。冷墩鋼冷頂鍛試驗(yàn)按YB/T5293-2006《金屬材料頂鍛試驗(yàn)方法》進(jìn)行，冷頂鍛試驗(yàn)機(jī)型號(hào)YQ2000，校直試樣，截取2倍直徑高度試樣，冷頂鍛至試樣高度1/3。

本次冷頂鍛試樣裂紋沿著軋制方向呈直線狀開裂，均為新鮮白亮色，此類裂縫的分布不存在規(guī)律性，部分較大的裂口內(nèi)側(cè)粗糙，根部則較為尖銳。通過觀察分析，可將本次出現(xiàn)的冷頂鍛裂紋分為兩種不同的類型（圖1）：第一種是平坦鋼材弧面上直接出現(xiàn)的（樣1）；第二種則是沿鋼材原始缺陷底部出現(xiàn)的（樣2）。

4.2 開裂原因

根據(jù)檢測結(jié)果分析：

根據(jù)檢測分析顯示，樣1冷頂鍛開裂是由于表層存在夾雜物所致，具體原因分析如下：①結(jié)晶器液面急劇波動(dòng)，保護(hù)渣卷入嵌在坯殼上；②保護(hù)渣性能不佳，存在較多的渣條，卷入后嵌在坯殼上；③鋼水不純凈，夾雜物多，流動(dòng)性差，中包水口壁上高熔點(diǎn)的大塊附著物突然脫落，落入結(jié)晶器鋼水。

樣2中部開裂位置取金相樣觀察發(fā)現(xiàn)，缺陷周邊組織是珠光體，無脫碳（圖2），判斷為裂紋或劃傷，通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)此翻邊位置的缺陷是由頂鍛鼓肚位置缺陷繼續(xù)發(fā)展而來，因?yàn)橹苓厽o脫碳，判斷是劃傷，原因如下：①鋼材軋制時(shí)，導(dǎo)衛(wèi)、過鋼通道存在加工不良的情況，導(dǎo)致鋼件表面熱劃傷；②導(dǎo)衛(wèi)粘鋼，有氧化鐵皮堆積；③軋鋼通道上滾動(dòng)裝置失靈，出現(xiàn)滑動(dòng)摩擦，引發(fā)熱劃傷。

4.3 改進(jìn)方法

（1）冷頂鍛開裂的一大重要原因是存在夾雜物，為減少淺層夾雜，需做好以下改進(jìn)措施：穩(wěn)定結(jié)晶器液面操作，采用專用保護(hù)渣，提高保護(hù)渣質(zhì)量，規(guī)范操作保證鋼水純凈。

（2）鋼材表面質(zhì)量差，會(huì)導(dǎo)致冷頂鍛時(shí)在原始缺陷位置出現(xiàn)裂紋，由此保證鋼材表面質(zhì)量良好是控制裂縫的重要措施，具體操作如下：導(dǎo)衛(wèi)、過鋼通道均需加工平滑，若是存在氧化鐵皮，必須清除干凈，及時(shí)更換存在質(zhì)量問題的裝置，做好成品取樣的酸洗試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果改進(jìn)生產(chǎn)。

5 結(jié) 語

綜上所述，冷鐓鋼目前在各種零配件加工中得到了廣泛應(yīng)用，為保證其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，避免冷鐓鋼頂鍛開裂，必須要嚴(yán)格控制鋼材表面質(zhì)量，控制鋼中夾雜物，確保冷鐓鋼在冶煉過程中具有高的潔凈度，加強(qiáng)生產(chǎn)控制，針對不同的原因采取針對性的改進(jìn)措施，防止出現(xiàn)頂鍛開。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-3-25

作者簡介：楊 勇（1982-），助理工程師，本科，主要從事材料成型及控制工程工作。