SWRH82B 有害組織形成原因及控制措施研究

王宏剛，惠宏智，樊寶華

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責(zé)任公司，陜西 勉縣 724200）

陜鋼集團漢中鋼鐵有限責(zé)任公司（全文簡稱漢鋼） 根據(jù)市場需求情況，從2017 年開始研發(fā)試產(chǎn)SWRH82BΦ12.5 mm 規(guī)格，截至目前，已經(jīng)實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。鋼絲鋼絞線主要用于橋梁、建筑、水利、能源及巖土等大型工程，在提高工程質(zhì)量減少鋼筋的使用量方面作用明顯。在生產(chǎn)過程中，SWRH82B 顯微組織容易出現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體等有害組織出現(xiàn)。因此，技術(shù)人員結(jié)合檢驗結(jié)果，生產(chǎn)工藝，理論分析，提出了一系列措施，并通過驗證。

1 SWRH82B 生產(chǎn)工藝簡介

工藝流程：120 t 轉(zhuǎn)爐冶煉→12 t LF 精煉爐→8機8 流小方坯連鑄→摩根六代高速線材軋制→斯太爾摩風(fēng)冷線冷卻→性能、金相、外觀檢測→打包入庫。

工藝參數(shù)：加熱爐均熱段溫度1 080 ℃，吐絲溫度870 ℃，終冷溫度580 ℃，鋼坯化學(xué)成分w（C）=0.82%，w（Si）=0.25%，w（Mn）=0.74%，w（V）=0.020%，w（Cr）=0.025%。

2 生產(chǎn)過程中SWRH82B 金相組織控制情況

在SWRH82B 生產(chǎn)過程中，為提高鋼材的質(zhì)量及使用性能，漢鋼公司對每批鋼材均進行金相組織檢測，檢測結(jié)果顯示部分鋼材存在網(wǎng)狀滲碳體及心部馬氏體。

經(jīng)鋼材金相組織檢測，顯示網(wǎng)狀滲碳體基本在4.0 級，大部分存在1.5 級心部馬氏體，其他金相檢測項目結(jié)果符合要求。

表1 漢鋼公司對每批鋼材均進行金相組織檢測結(jié)果表

3 SWRH82B 有害組織性能分析

3.1 網(wǎng)狀滲碳體性能分析

如圖1，圖2 所示直徑12.5 mm SWRH82B 鋼卷頭部尾部30 圈樣品顯微組織，圖片中黑色組織為索氏體，呈現(xiàn)白色且為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的為網(wǎng)狀滲碳體組織，SWRH82B 屬于過共析鋼，軋制后在冷卻過程中，冷速過慢，二次滲碳體在奧氏體晶界上析出，形成網(wǎng)狀滲碳體，網(wǎng)狀滲碳體的脆性很大，塑性幾乎為零，在組織中分割晶粒，并且削弱晶粒之間的作用力，使SWRH82B 盤條的塑性急劇下降，影響盤條的深加工性能，在拉拔過程中斷裂頻繁，無法滿足工程的使用要求。

圖1 SWRH82B 鋼卷頭部30 圈樣品

圖2 SWRH82B 鋼卷尾部30 圈樣品

3.2 心部馬氏體性能分析

如圖3，圖4 所示也是直徑12.5 mm SWRH82B鋼卷頭部尾部30 圈樣品顯微組織，索氏體占比90以上，白色帶狀組織為心部馬氏體，為了進一步確定，對試樣的心部白色組織及其他部位進行硬度測試，其中心部白色組織硬度HRC 600，其他部位HRC 340～HRC 360，就硬度值來分析白色帶狀組織符合典型馬氏體組織特征，基體組織符合索氏體組織特征，由此可以確定心部白色組織為馬氏體組織。

圖3 SWRH82B 鋼卷頭部30 圈樣品

圖4 SWRH82B 鋼卷尾部30 圈樣品

SWRH82B 在深加工過程中，未達到相應(yīng)的強度，減面率在70%～80%，在較高的應(yīng)力作用下，盤條的任何缺陷或者異常組織均會成為斷裂的成因。拉拔過程中，最大軸向拉應(yīng)力和最大應(yīng)變速率均在鋼材心部，若心部存在難以發(fā)生塑性變形的馬氏體組織，將會引起鋼絲的斷裂。

4 SWRH82B 有害組織生成的原因

4.1 網(wǎng)狀滲碳體生成原因

SWRH82B 屬于過共析鋼，冷卻速率過慢對網(wǎng)狀滲碳體的產(chǎn)生提供便利條件，漢鋼公司2 號高線采用斯太爾摩風(fēng)冷線，由于風(fēng)機設(shè)備使用時間過長，未曾系統(tǒng)性的檢修，風(fēng)機中的佳靈裝置擋板無法控制，阻擋住吹向鋼材的風(fēng)量。使鋼材冷卻速率過緩，風(fēng)冷強度不能滿足要求，致使網(wǎng)狀滲碳體的產(chǎn)生。

4.2 心部馬氏體生成原因

經(jīng)前人研究并且結(jié)合自身的生產(chǎn)實踐及鋼材元素偏析檢驗，發(fā)現(xiàn)心部馬氏體的產(chǎn)生均和元素偏析存在一定聯(lián)系。

為提高鋼材的淬透性及盤條的抗拉強度，在SWRH82B 盤條生產(chǎn)中添加w（Cr）為0.20%～0.30%，以及w（Mn）為0.75%～0.80%。由于Mn、Cr 元素的富集，將提高過冷奧氏體在轉(zhuǎn)變區(qū)，尤其是低溫轉(zhuǎn)變區(qū)的穩(wěn)定性，使連續(xù)冷卻曲線向右移動，導(dǎo)致馬氏體的臨界冷速降低，這樣雖然盤條心部的冷速低于邊部，受Mn、Cr 元素偏析的影響，也會出現(xiàn)邊部組織正常，而心部出現(xiàn)馬氏體組織的現(xiàn)象。

5 控制有害組織產(chǎn)生的工藝改進措施及效果

經(jīng)分析SWRH82B 產(chǎn)生的原因，漢鋼公司利用檢修時間對風(fēng)機進行修復(fù)，設(shè)定合理的參數(shù)并固定佳靈裝置擋板，后期生產(chǎn)增開9 號、10 號風(fēng)機，現(xiàn)場檢測鋼材冷速可以達到11 ℃/s，邊部鋼材冷速8 ℃/s。為杜絕心部馬氏體的產(chǎn)生，連鑄工序增加末端電磁攪拌設(shè)備，降低Mn.Cr 元素的偏析，并且優(yōu)化結(jié)晶器電磁攪拌參數(shù)，確定末端電磁攪拌參數(shù)電流360 A，頻率4 Hz。

經(jīng)過一系列工藝改進，后期生產(chǎn)的SWRH82B鋼卷頭部尾部30 圈樣品基本上消除了網(wǎng)狀滲碳體及心部馬氏體的產(chǎn)生，如圖5，圖6 所示。

圖5 SWRH82B 鋼卷頭部30 圈樣品

圖6 SWRH82B 鋼卷尾部30 圈樣品

6 結(jié)語

SWRH82B 盤條在冷速低于10 ℃/s 冷速時容易產(chǎn)生網(wǎng)狀滲碳體，Mn、Cr 元素的偏析容易產(chǎn)生心部馬氏體組織。在軋制生產(chǎn)過程中加強風(fēng)冷線冷卻強度，冷速保持在10 ℃/s 以上，連鑄工序優(yōu)化結(jié)晶器電磁攪拌參數(shù)，增加末端電磁攪拌設(shè)備，提高SWRH82B 盤條質(zhì)量。