軋制工藝對(duì)SCM435鋼種過程軋件質(zhì)量的影響

張 杰 吳振平 朱興安

(寶山鋼鐵股份有限公司鋼管條鋼事業(yè)部條鋼部 上海：201900)

SCM435鋼種屬合金冷鐓鋼，鋼種強(qiáng)度較高，一般用于制造汽車用10.9級(jí)和12.9級(jí)高強(qiáng)度緊固件，包括六角法蘭及組合螺栓、缸蓋及貫穿螺栓等零件。SCM435鋼種含Cr、Mo、Mn、Si等化學(xué)元素，強(qiáng)度可達(dá)到1000MPa左右。由于該鋼種較硬，在軋制過程中變形抗力和軋制寬展較大，所以對(duì)軋機(jī)斷面尺寸控制有一定的要求。在軋制過程中，過程軋件表面出現(xiàn)的細(xì)線缺陷，若經(jīng)后續(xù)道次軋制消除不掉，在成品冷鐓時(shí)易產(chǎn)生開裂問題，影響下游用戶的使用質(zhì)量。本文以SCM435鋼種為研究對(duì)象，在原料質(zhì)量正常的前提下，研究不同線材軋制工藝控制對(duì)SCM435鋼種過程軋件質(zhì)量的影響。

1 試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)材料SCM435鋼種化學(xué)成分見表1。在SCM435軋制試驗(yàn)過程中，粗軋機(jī)斷面設(shè)定如表2中所示，試驗(yàn)分8組。對(duì)粗軋機(jī)之后的軋件取樣，進(jìn)行360°表面質(zhì)量磁探確認(rèn)，并對(duì)每組取樣表面缺陷進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)和形貌描述，詳見表2。

表1 SCM435鋼種化學(xué)成分及性能

2 試驗(yàn)結(jié)果

從表2中過程軋件缺陷數(shù)和形貌來看，第1組(1架放料，2架與3架收料)及第8組(1架、3架放料、2架收料)是最優(yōu)的兩組方案，缺陷數(shù)相對(duì)少且缺陷輕微，經(jīng)后續(xù)道次軋制缺陷能夠消除。其它組試驗(yàn)方案產(chǎn)生的缺陷相對(duì)較多，詳見表3。其中，較為嚴(yán)重的缺陷2條180°對(duì)稱線缺陷和3條線缺陷(兩條180°對(duì)稱和1條在天地)，該類缺陷需要進(jìn)行調(diào)整和控制。

表2 工藝調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)和過程軋件表面質(zhì)量

表3 缺陷分布及形貌特征類型

對(duì)取樣進(jìn)行酸洗和檢查，發(fā)現(xiàn)該類缺陷在軋件表面上肉眼可見。對(duì)試驗(yàn)組缺陷較嚴(yán)重的取樣做金相分析，形貌大多是底部呈鈍角狀，張口較大，底部未見氧化鐵物質(zhì)，圖1是典型的連續(xù)線及斷續(xù)線缺陷及其微觀形貌。連續(xù)線缺陷深度0.07mm-0.09mm，斷續(xù)線缺陷深度0.04mm-0.06mm，連續(xù)線缺陷深度較深些。

圖1 典型缺陷及金相分析

3 分析和討論

從缺陷產(chǎn)生的分布規(guī)律來看，缺陷主要產(chǎn)生在距離兩旁線約8mm～10mm位置，且會(huì)呈180°對(duì)稱分布，產(chǎn)生位置與鋼坯的角部在軋制變形后位置有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1架放料，軋件樣表面質(zhì)量要相對(duì)好些。相反，1架收料的情況，軋件樣質(zhì)量相對(duì)差些。同時(shí)，通過對(duì)取樣縱斷面分析發(fā)現(xiàn)，顯示軋件樣斷面也有點(diǎn)偏斜(詳見圖2)，一個(gè)對(duì)角較凸，一個(gè)對(duì)角較圓滑，而180°分布的兩條缺陷也是在兩個(gè)對(duì)角是凸的位置，判斷角部變形劇烈，從而帶來缺陷。

圖2 過程軋件縱斷面圖

一方面，從1架出來的軋件斷面來看，1架天地尺寸控制為116mm，兩旁尺寸為150mm，而天地尺寸控制為110mm，兩旁尺寸為157mm。天地尺寸變小6mm，兩旁相應(yīng)會(huì)變大7mm,如圖3所示。由于2架軋槽孔型是箱型孔，當(dāng)1架出來軋件寬度較寬且大于孔型槽底寬度時(shí)，軋件角部在2架軋槽內(nèi)變形程度也相應(yīng)會(huì)更加劇烈，加劇了坯料角部不均勻變形的程度，后續(xù)軋制會(huì)對(duì)過程軋件表面質(zhì)量產(chǎn)生影響[1]。同時(shí)，通過計(jì)算進(jìn)2架的軋件寬高比，天地尺寸為116mm的寬高比要較110mm大，整個(gè)斷面偏“正方”，而110mm斷面尺寸軋件偏“矩形”。偏“正方”的軋件，在2架與3架相同的壓下量，角部變形也要偏均勻[2]，角部變形要相比偏“矩形”斷面變形也會(huì)小。所以，1架斷面收小后，軋件兩旁變大后，軋件在后道次軋制過程中，角部變形會(huì)劇烈且不均勻，軋件表面質(zhì)量情況趨勢(shì)會(huì)不好。

圖3 不同天地尺寸和兩旁尺寸

另一方面，2架進(jìn)口滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)開口度會(huì)變大后，如不及時(shí)調(diào)整，后續(xù)會(huì)造成軋件在孔型中軋制出現(xiàn)如圖4中倒鋼現(xiàn)象[3]，軋件會(huì)出現(xiàn)一對(duì)對(duì)角圓滑(A角)，一對(duì)對(duì)角尖銳(B角)的現(xiàn)象，后續(xù)軋制也會(huì)出現(xiàn)角部變形不均勻的情況。

圖4 軋件倒鋼現(xiàn)象

4 控制措施

(1)在粗軋機(jī)軋鋼過程中，根據(jù)鋼種情況，要合理匹配粗軋機(jī)斷面尺寸控制。對(duì)于控制鋼坯軋制角部變形對(duì)過程軋件質(zhì)量造成的影響,可通過1架適當(dāng)放料，減小軋件咬入2架的軋件寬度，減緩鋼坯角部在軋槽內(nèi)的變形程度。

(2)為了控制軋制過程的均勻變形，2架軋槽孔型側(cè)壁的磨損也要控制，2架軋槽磨損偏大，會(huì)在孔型側(cè)壁磨損出現(xiàn)臺(tái)階，造成軋件在不均勻磨損的孔型中軋制。

(3)鋼坯在加熱爐中進(jìn)行燒鋼過程中，表面會(huì)生成較厚的氧化鐵皮，氧化鐵皮未有效清除，在軋制過程中對(duì)角部變形也會(huì)產(chǎn)生影響，提升加熱爐出爐口除鱗機(jī)的除鱗壓力，確保鋼坯氧化鐵皮能夠清除。

(4)對(duì)于控制軋機(jī)的過鋼狀態(tài)也非常重要，為了控制好2架軋鋼狀態(tài)，避免出現(xiàn)異常倒鋼的情況，重點(diǎn)是要控制好2架進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)的開口度,與來料斷面尺寸進(jìn)行匹配，確保導(dǎo)衛(wèi)對(duì)軋件的扶持效果。

(5)在軋鋼過程質(zhì)量控制中，要求對(duì)SCM435大類鋼種，對(duì)過程中間樣進(jìn)行取樣，對(duì)表面質(zhì)量進(jìn)行檢查和判斷，如發(fā)現(xiàn)存在對(duì)應(yīng)坯料角部位置的線缺陷，可通過上述方式進(jìn)行調(diào)整控制。

5 改進(jìn)效果

經(jīng)過對(duì)線材SCM435鋼種軋制工藝的分析和研究，得出應(yīng)重點(diǎn)控制粗軋機(jī)軋件斷面尺寸、軋槽孔型的磨損、鋼坯表面氧化鐵皮清除和2架進(jìn)口導(dǎo)衛(wèi)的開口度，不僅控制軋件在孔型中角部變形程度，而且確保軋件在孔型軋制中扶持效果好。實(shí)踐證明，在實(shí)施上述措施后,線材SCM435鋼種的質(zhì)量趨于穩(wěn)定且明顯提升，軋線停機(jī)調(diào)整時(shí)間也減少很多，成材率由97.10%提高至97.65%。

6 結(jié)論

(1)SCM435鋼種較硬，軋制變形抗力和寬展較大，該鋼種對(duì)軋件斷面尺寸的控制有一定的要求，角部變形的劇烈程度會(huì)對(duì)后續(xù)軋件表面質(zhì)量造成影響。

(2)在軋制變形過程中，粗軋機(jī)1架適當(dāng)放料，對(duì)緩解軋制過程中角部變形有利。同時(shí)，對(duì)于影響角部變形的因素，軋槽表面質(zhì)量、鋼坯表面氧化鐵皮生成和除鱗壓力等，也要進(jìn)行關(guān)注和控制。

(3)軋件倒鋼會(huì)造成軋件變形的不均勻，在軋鋼過程中，也要根據(jù)來料合理匹配滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)的開口度，進(jìn)而控制軋件倒鋼狀態(tài)。