65鋼斷裂原因分析

1高速材料產品規格65鋼帶主要用于加工行業的原料，其產品廣泛應用于低開口提升機、鋼絲繩、彈簧產品、絞線等的加工。盤條規格主要為?5.5mm、?6.5mm的高速線材。目前八鋼65鋼盤條制品主要生產用于電力行業的鋼芯鋁絞線,已生產銷售近千噸,總體質量能滿足標準的要求,但在制品的生產和檢驗中存在一些問題,主要反映在拉拔斷裂和絞線單絲的1d纏繞試驗檢測不合格,因此,新疆鋼鐵研究所和生產廠對此問題進行了研究分析,尋找解決辦法。2鑄機——高速材軋制——收集打包技術70t超高功率直流電弧爐——LF精煉爐——連鑄機——高速線材軋制——冷卻控制——收集打包——10/600直進式拉絲機拉拔(機械除鱗)——垂鍍線鍍鋅——管式絞線機——收集打包3芯鋁絞線單絲執行的標準依據GB1179—83制定的八鋼生產鋼芯鋁絞線單絲執行的標準見表1,表1中只列出了生產的主要規格。2004年3月～6月生產的鋼絞線檢驗統計情況見表2。44.1優質材料的測定鑒于目前八鋼的檢測條件,對斷口尚不能做定量分析,僅對八鋼65鋼盤條微量元素、氣體、組織、低倍四個方面進行檢測,并與國內某大型鋼廠的優質65鋼盤條數據進行對比,找出不足。試驗設備:德國產斯派克公司M5型光譜,美國力克公司TC-436型氧氮測定儀,美國力克公司RH-404定氫儀,北京產AMMAYKYKY1000B型電子顯微鏡。取樣:隨機在不同批次取樣,分別抽取10個試樣,八鋼規格為?5.5mm,某大型鋼廠規格為?6.5mm。4.1.1al,ti、v殘余(1)微量元素檢測結果見表3。八鋼與大型鋼廠的Al、Ti、V殘余情況相當,Al為0.0025%～0.006%,Ti為0.015%～0.016%,V為0.006%左右。氣體檢測結果見表44.1.2廢鋼加入量的影響試驗結果表明:八鋼70t電爐以廢鋼為主要原料的冶煉殘余元素明顯偏高,八鋼殘余Cr是某大鋼廠的3倍,殘余的Ni是其的7.3倍,殘余的Cu基本是其的2.2倍,P含量與其在一個水平上,S的含量是其的2倍,Mo、Al、Ti、V元素含量基本相當,這與目前70t電爐冶煉65鋼兌鐵水比較少,加入廢鋼量較多有直接的關系。YB/T170.4—2002《制絲用非合金鋼盤條第4部分:特殊用途盤條》中4.3.7規定的Cr+Cu+Ni≤0.30%,八鋼65鋼的Cr+Cu+Ni的含量平均值為0.275%,接近標準要求的邊緣。如果Ni集中在氧化鐵皮中,會增加氧化鐵皮和金屬基體的纏結而不易去除銅元素的抗氧化性比鐵元素強,在鋼坯加熱過程中易沉積在鋼的表面,造成晶界富銅脫溶物使晶界變弱,其后果是使表面塑性迅速降低氣體檢測的情況:八鋼T[H]含量與某大型鋼廠基本一致,含量都很低,但T[O]含量存在不小的差距,平均差距在18ppm,說明八鋼線材氧化物夾雜與其相比有比較大的差距,這是1d斷裂的又一個主要原因。對T[N]氣體含量的比較,八鋼產品平均值比某大型鋼廠超出9ppm,且波動大,由于N本身降低熱軋狀態的塑性,同時N與晶界的結合力強,阻礙金屬的滑移變形,在拉拔中加速冷加工硬化的速率,加劇鋼材的塑性喪失,對拉拔和制品成品的塑性十分不利。4.1.3用材料的混合和組織的試驗比較(1)比檢驗方法確定檢測結果:兩個鋼廠的夾雜物主要為C類和D類,級別在1～1.5級,某鋼廠個別試樣存在A類夾雜,級別在0.5～1級。八鋼C+D類夾雜為:2～2.5級,某鋼廠A+C+D夾雜為:2～2.5級,二者均無粗系夾雜和B類氧化鋁夾雜,分布形式為細小顆粒彌散狀。從抽檢夾雜物的情況看:在100×條件下二者水平相差不大。但因存在取樣的隨機性,不能說在氧化物夾雜上與某大型鋼廠相當,照片略。(2)索氏體比例隨高代表性金相組織(500×,100×)照片略。分析其抽檢結果:某大型鋼廠的線材直徑大于八鋼線材直徑所得到的索氏體比例仍高出0.5級,說明八鋼線材索氏體比例未達到最優狀況,線材中的珠光體片間距小(珠光體球直徑小)的比例與之相比有一定的差距,由于珠光體球直徑小能提高斷裂應力,同時提高加工硬化率,綜合影響拉拔用鋼的塑性指標,說明其線材在吐絲后的冷卻強度(過冷度)控制上優于八鋼,這與目前八鋼高線的風冷強度不足有直接有關。4.2總面縮率對絞線塑性的影響從表2的性能表統計來看:1d的不合格主要集中在線材?6.5mm,線材生產?2.72mm的單絲規格的絞線,占該項目不合格總比例的80%。將三種規格的單絲總面縮率(名義尺寸計算)和強度進行對比,見表6。從表6可以看出如下規律:隨著總面縮率的增加,絞線的強度不斷增加,塑性指標明顯下降(因共554個試樣的平均值統計對比,可以不考慮母材性能波動的影響)。簡單估算為:面縮范圍在75%～79%,平均每增加1%的面縮率,強度值提高17.5MPa;在79%～82.5%時,每增加1%的面縮率,強度值提高35MPa;在達到80%的面縮率時,強度急劇提高,而塑性急劇降低。表6中規格為?2.72mm的強度比標準要求高出許多,而塑性明顯不足,目前八鋼制品公司在生產一些面縮率接近80%的制品產品時,強度偏高,而垂鍍線目前無法對絞線的強度和塑性進行調節,也是1d不合格的一個主要原因。4.3氧化鐵皮的預處理目前八鋼制品公司在硬線拉拔過程中無酸洗工序,僅靠機械彎曲的辦法除鱗,不易將氧化鐵皮去除干凈,而氧化鐵皮的存在阻礙潤滑粉與鋼基體的有效結合,并且在除鱗后的預處理——俗稱皂化處理的效果不好,不能起到很好的載體作用,使鋼材表面局部產生干摩擦,鋼絲表面劃傷,在進入下一步拉拔時易產生斷裂。5減少氧、氮含量,降低拉拔性能(1)八鋼線材中Ni元素的殘余較多,增加鋼基體與氧化鐵皮的粘著,機械除鱗效果不理想,影響潤滑效果,造成拉拔斷裂。(2)八鋼線材中殘余元素明顯偏高,尤其是Cu元素偏高的幅度較大,對鋼的塑性十分不利,是拉拔斷裂和1d試驗不合格的一個主要原因。(3)目前八鋼65鋼盤條的氧、氮控制水平有待提高,減少夾雜物含量是解決斷裂的有效途徑。(4)八鋼線材索氏體比例未達到最優狀況,使鋼材的拉拔塑性未達到最佳,這與目前八鋼高線的風冷能力不足有關。(5)面縮率接近或大于80%的制品產品,由于其強度的急劇上升,塑性指標急劇下降,而在鍍鋅生產線上還無法對其性能進行調節,導致纏繞試驗的不合格。為此提出幾點建議:(1)冶煉中應增加入爐鐵水量,達到35t/爐。因為進口廢鋼中有色、合金等物不能徹底篩選,建議采用八鋼自產切頭或疆內廢鋼,以減少殘余元素,同時可降低氮的含