冷鐓鋼盤條線性缺陷分析及控制

徐　杰　田海濤　孫學偉　楊曉奇　李杰武

(安陽鋼鐵股份有限公司)

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冷鐓鋼盤條線性缺陷分析及控制

徐杰田海濤孫學偉楊曉奇李杰武

(安陽鋼鐵股份有限公司)

對冷鐓鋼盤條線性缺陷進行分類，分別為劃傷、折疊和線性裂紋。通過酸洗表面和金相觀察，分析其形貌及產生原因，并針對這些缺陷進行相應質量改進，效果較為明顯。

冷鐓鋼線性缺陷冷鐓開裂

0　前言

冷鐓鋼，又稱鉚螺鋼或冷頂鍛鋼，是利用金屬的塑性，采用冷鐓加工成型工藝生產互換性較高的標準件用鋼[1]。冷鐓鋼因冷成型性能良好，在機械加工行業用冷拔代替熱軋材冷切削機加工，這種工藝的優點是在節約大量工時的同時，金屬消耗可以降低10%～30%，而且產品尺寸精度高，表面光潔度好，生產率高，廣泛用于制造螺栓、螺母、螺釘等各類緊固件。

冷墩用鋼易出現的主要質量問題是冷鐓開裂。筆者結合用戶反映的冷鐓鋼質量問題，對由線性缺陷引起盤條冷鐓開裂進行了分類和分析，并采取有效的控制措施，減少質量問題發生，以滿足用戶要求。

1　生產工藝流程

100 t轉爐→LF精煉→150 mm×150 mm方坯連鑄→高速線材軋機生產冷鐓鋼盤條。

2　線性缺陷的形貌特點與分類

盤條酸洗后，可以看到沿盤條縱向分布一條或多條裂紋缺陷，該缺陷一般具有一定的連續性，稱之為線性缺陷。在后續的冷鐓變形過程中，容易在缺陷處形成應力集中，從而導致開裂，影響使用。通過大量的低倍、高倍缺陷斷面檢驗和酸洗表面觀察發現，其主要形貌特點有3類，分別是劃傷、折疊和線性裂紋。

2.1劃傷

第一類是劃傷，是由于軋件被尖銳物體劃過，表面像溝槽一樣沿縱向延伸，一般呈直線狀、深淺不等、連續或斷續分布于盤條表面的劃痕，與盤條表面垂直的“U”形缺陷，該類缺陷低倍下觀察底部圓滑，高倍下觀察底部也圓滑，盤條表面酸洗觀察主要表現形式為通長(或者局部較長)單道或者多道密集黑線。根據劃傷產生的原因可以分為兩類，分別是盤條在生產過程出現的熱軋劃傷和在改制的過程中出現的冷拔劃傷。

2.1.1熱軋劃傷

規格8 mm冷鐓鋼盤條SWRCH35K，經酸洗磷化→拉拔→冷鐓，發現螺帽開裂如圖1所示。開裂螺栓經酸洗后，桿部存在明顯線狀缺陷，該缺陷與螺栓開裂部位相連。對螺栓桿部未變形區表面做金相，經觀察(如圖2所示)，缺陷呈凹坑形態，深204.8 μm 寬99.0 μm深度明顯大于寬度，凹坑尾部較鈍，周圍組織與正常部位相同，無夾雜，無氧化脫碳特征。

根據以上觀察結果分析，熱軋過程中，軋槽表面及在線導衛、導輥、導槽和夾送輥、下彎管吐絲管等與紅鋼接觸的地方，由于粘鋼、有氧化鐵皮堆積或加工不良、損傷等，使高溫高速的盤條表面劃傷，成為冷鐓開裂的裂紋源[2]。

圖1螺帽開裂圖2邊部缺陷

2.1.2冷拔劃傷

2.2折疊

規格16 mm的SWRCH35K在冷鐓過程中出現開裂現象，對開裂螺栓和拉拔材料進行熱酸洗后觀察表面，發現表面存在線性缺陷(如圖5所示)。對螺栓桿部未變形區域做橫截面金相觀察(如圖6、圖7所示)，發現深度310.8 μm的缺陷，缺陷兩側和底部存在輕微脫碳現象，說明缺陷在熱處理之前就存在。 在軋制過程中，由于上游機架來料過大或料型不正，導衛、導槽安裝不正，或輥環出現輥錯等因素，使軋件出現過充，從而使軋件產生條狀的耳子或飛邊，經下游軋機軋制后，形成折疊[3]。

圖5熱酸洗后表面缺陷形貌

圖6邊部缺陷放大200倍

圖7邊部缺陷放大500倍

2.3線性裂紋

最后一類是線性裂紋，與部分折疊、劃痕在宏觀上很相似。引起軋材產生裂紋的因素很多，諸如構成材料的成份、組織、受力狀態、形變速率、形變溫度、冷卻速度等。微觀上，金相觀察帶裂紋軋材，實驗積累表明，晶界、孿生晶界、夾雜物或第二相變點的界面等位錯易于塞積的地方，往往是裂紋的策源地。

ML35盤條在經退火→酸洗磷化→拉拔→冷鐓成螺栓后，發現部分產品開裂(如圖8所示)，經鹽酸水溶液侵蝕后觀察到螺栓桿部存在線性缺陷(如圖9所示)，與螺帽開裂處相對應，因此由于存在線性缺陷導致盤條在冷鐓過程中出現開裂。對螺桿做橫截面金相組織觀察(如圖10、圖11所示)，低倍下發現邊部有一處開裂，將缺陷放大200倍，該缺陷形貌呈“V”型，底部尖銳，并伴有脫碳現象，說明該缺陷來源于連鑄坯表面縱裂紋。鑄坯經高溫加熱后，表面裂紋被氧化，在線材的生產過程中，裂紋縫隙內氧化鐵不能被消除，它破壞變形金屬的連續性且隨著加工形變而延伸，導致表面產生線狀缺陷[4]。

圖8樣品酸洗前

圖9樣品酸洗后

圖10邊部缺陷處

圖11邊部缺陷處放大

3　改進措施

根據線性缺陷產生的原因，結合高線機組冷鐓鋼的生產特點和設備條件，制定了以下改進措施：1) 嚴格控制方坯質量，方坯表面不得有可見的裂紋、結疤、夾雜等缺陷；2) 軋制前要對軋輥、軋槽、導衛等生產部件的裝配及安裝質量進行檢查，防止出現導衛扭轉角不當或安裝位置不正的情況，避免折疊的產生；3) 對軋槽表面及在線導衛、導輥、導槽和夾送輥、下彎管、吐絲管等與鋼接觸的構件嚴格檢查和清理，防止劃傷盤條；4) 在軋制過程中，加強對各道次軋件的檢查，如發現盤條出現耳子、劃傷等表面缺陷，要及時進行調整，保證盤條的表面質量。

4　結語

冷鐓鋼盤條線性缺陷主要分為三類，分別為劃傷、折疊和線性裂紋。針對這些缺陷，結合自身生產特點和設備條件，制定了相應的改進措施，產品質量有了顯著提升，由此類缺陷導致的高線質量異議同比大幅下降，提高了客戶滿意度，進一步穩定冷鐓鋼市場。

[1]先越蓉.冷鐓鋼的生產和發展[J].特殊鋼,2005(3):31.

[2]李云超.冷鐓鋼冷鐓開裂原因分析及改進措施[A]. 2006年河北省軋鋼技術與學術年會論文集(上冊)(C). 石家莊: 河北省冶金學會,2006:187.

[3]汪先虎，姜洪剛，吳東明.熱軋盤條常見表面缺陷分析[J].鞍鋼技術，2014(3):59.

[4]龔桂仙，陳士華，浦紹康，等.鋼鐵產品缺陷與失效實例分析圖譜[M].北京：冶金工業出版社,2012:136.

ANALYSIS AND CONTROLL OF LINEAR DEFECTS OF COLD HEADING STEEL WIRE ROD

Xu JieTian HaitaoSun XueweiYang XiaoqiLi Jiewu

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd )

Linear defects of cold heading steel wire rod mainly includes stamp, lapping and linear crack. Through the surface pickling and metallographic observation, its morphology and causes are analyzed, and the corresponding quality improvement for these defects is carried out, the effect is more obvious.

cold heading steellinear defectscold heading cracking

，助理工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司技術中心；

2016— 5—3