高速线材生产中的产品缺陷分析

高速线材生产中的产品缺陷分析摘要2013年元月首钢长钢公司高线工程项目投产。

该生产线建成投产后，对首钢长钢实现低成本、高效益奠定了良好基础。

如何生产出优质高速线材产品，实现降低成本，提高效益，增强竞争能力，促进企业的发展和壮大，是我们关注的问题。

因此，认真对待高速线材产品在生产过程中产生的缺陷，分析引起这些缺陷的原因，并消除这些缺陷，就具有非常重要的现实意义。

高速线材产品生产中常见缺陷有外形及尺寸精度；表面质量；截面质量及金相组织；化学成分及力学性能；关键词：高速线材产品缺陷原因2013年元月首钢长钢公司高线工程项目投产。

该生产线建成投产后，对首钢长钢实现低成本、高效益奠定了良好基础。

如何生产出优质高速线材产品，实现降低成本，提高效益，增强竞争能力，促进企业的发展和壮大，是我们关注的问题。

因此，认真对待高速线材产品在生产过程中产生的缺陷，分析引起这些缺陷的原因，并消除这些缺陷，就具有非常重要的现实意义。

高速线材产品生产中常见缺陷有外形及尺寸精度；表面质量。

本文着重阐述这些缺陷的特征、形成原因及消除措施。

一、首钢长钢高速线材生产现状2012年12月18日，首钢长钢公司精品高线工程点火一次成功，高线项目工程进入烘炉阶段。

精品高线工程作为承接总公司长材产品的基础性工程项目，是长钢公司产品结构调整，实现产品升级换代的重要工程之一。

该生产线建成投产后，对首钢长钢实现低成本、高效益奠定了良好基础。

轧机选用了高刚度、短应力线轧机，采用平立交替布置，全线实行远程自动化控制，工艺装备达到了国际先进水平。

加热炉采用蓄热式高温燃烧技术，双层框架斜坡滚轮式炉底步进机械，热工自动化控制系统采用了国内先进技术，比常规加热炉节能45%。

轧机机组传动采用Siemens的SIMOREC-K全数字直流传动装置，所有传动电器均采用变频控制节能技术和无功补偿技术，节电率达35%以上，工业用水100%循环利用，实现零排放。

该工程项目于2013年元月份投产，可实现年产110万吨精品线材，主要产品品种有φ5.5—25mm全系列精品线材及中碳钢、高碳预应力钢丝及钢绞线、冷镦钢、爆破线、合金焊线等线材产品，可实现工业产值75亿元以上。

提出“高速线材生产中的产品缺陷分析”这一课题的目的是：提高高速线材产品的质量，打造优质高速线材产品，实现降低成本，提高效益，增强竞争能力，促进企业的发展和壮大的目的。

二、首钢长钢高速线材产品的主要特点2.1品种规格范围宽得宜于合理的孔型系统和高适应性的机电设备及布置形式，高速线材的产品规格范围远比普通线材要大（φ5．5 ～16 mm），配以棒材生产线，还可以生产φ20 ～60 mm的棒材（以盘条的方式收集）。

在钢种上可以生产几乎所有的钢种；在品种上，可以生产相应规格的螺纹钢、方钢、内六角钢等。

2.2 盘重线材生产中，轧制过程中轧件的温降是限制单盘重量的决定因素，而温降主要受制于轧制速度；高速线材有着数倍于普通线材生产的轧制速度，温降已不成问题，理论上讲，高速线材可以生产无限大盘重的线材。

大盘重有利于提高生产厂家的生产效率和成材率，也有利于增加用户的效益。

2.3尺寸精度精确的孔型设计、合理的轧制时张力及活套控制、单线无扭轧制方式、足够的轧机刚性和耐磨的轧辊材质，使得高速线材的断面尺寸精度达到比较高的水平，也是普通线材轧机所达不到的，一般尺寸精度可达到±0．1～±0．2 mm。

精轧机组后面如使用减定机组则尺寸精度还可以提高。

2.4内部质量控轧控冷技术的使用，可以得到所想要的内部组织形式和性能。

产品性能高度一致，同条抗拉强度波动≤±2．5 %，同牌号线材抗拉强度波动≤±4 %。

2.5 表面质量合理的孔型系统、耐磨轧辊和轧后控冷技术使得高速线材的表面质量十分优良，表面缺陷很少，表面氧化铁皮少,且是易溶于酸而被清除的FeO组织。

三、高速线材产品的种类和用途（举例长钢生产的高线产品）3.1线材种类按照用途线材可以分为两类：一类是直接使用的，多用作建筑钢筋；另一类是深加工后使用的，用于做拉丝或冷镦做钉的原料。

3.1.1软线一般指普通低碳钢热轧盘条，（有）现用的牌号主要是碳素结构钢标准中规定的Q195、Q215、Q235和优质碳素结构钢中所规定的10、15、20号钢等；3.1.2硬线一般指优质碳素结构钢类的盘条，如制绳钢丝用盘条，针织布钢丝用盘条，轮胎钢丝、琴钢丝等专用盘条，硬线一般含碳量偏高，泛指45号以上的优质碳素结构钢、40Mn~70Mn、T8MnA、T9A、T10等；3.1.3焊线指焊条用盘条，包括：碳素焊条钢和合金焊条钢；3.1.4合金钢线材指各种合金钢和合金含量高的专用钢盘条。

如轴承钢盘条、合金结构钢、不锈钢、合金工具钢盘条等。

低合金钢线材一般划归为硬线，如有特殊性能也可划入合金钢类。

3.3高线产品用途及对产品质量要求一般线材交货技术条件规定的内容有：外形及尺寸精度；表面质量及氧化铁皮；截面质量及金相组织；截面是指垂直于线材中心线的断面；化学成分及力学性能（包括深加工的工艺性能）；盘重；包装及标志。

线材的用途不同其质量要求也各有侧重，如冷墩材除对力学性能有严格要求外，最主要的是要求冷墩不开裂，而要想保证不开裂就要严格控制夹杂及表面裂纹、折叠、划伤等会造成开裂的缺陷。

焊条钢盘条的质量要求主要是对化学成分及偏析的严格控制。

1、精度高精度的线材作钢筋使用可以减少钢筋允许受力的离散差值从而节约钢材。

高精度的线材用于拉拔加工可以提高金属的拉拔性能，减少拉拔中的不均匀变形和由不均匀变形引起的模压差，从而减少断丝、改善钢丝的表面质量。

高速线材轧机的产品直径偏差达到±0.1mm毫无困难，甚至可以达到±0.05mm，但是对热轧产品要求极高的精度是不经济的。

极少量的高精度产品只能在轧机良好的状态下生产，保证高精度需要常更换轧槽。

而过高精度的要求在使用中不一定都有明显的作用。

如对软线、焊线，用直径偏差为±0.15mm与±0.25mm的原料进行拉拔比较，发现冷拉产品的质量、生产效率，加工成本几乎没有什么区别。

既是要求冷拉性能很高的制品，对线材精度的要求也不甚高。

当热轧生产高精度的产品而增加的费用高于在冷拉工序增加一次热处理的费用时，就不再要求用热轧的方法提高精度来适应拉拔需要了。

高速线材轧机产品实际交货精度表注：需要在实习中收集相关资料。

2 表面线材的表面要求光洁和不得有妨碍使用的缺陷，即不得有耳子、裂纹、折叠、结疤、夹层等缺陷，允许有局部的压痕、凸块、凹坑，划伤和不严重的麻面。

线材无论直接用于建筑还是深加工成各类制品，其耳子、裂纹、折叠、结疤、夹层等直接影响使用性能的缺陷都是绝对不允许有的。

至于影响表面光洁度的一些缺陷可根据使用要求予以控制，直接用作钢筋的线材表面光洁程度影响不大。

用于冷墩的线材对划伤比较敏感，凸块则影响拉拔。

几种线材表面缺陷的深度限量注：需要在实习中收集相关资料。

线材的表面氧化铁皮越少越好，这不仅可以提高金属收得率而且可以缩短酸洗时间，减少酸耗，甚至可以用机械除鳞取代酸洗，根除环境污染。

从易于去除可抗锈蚀性好的要求出发希望氧化铁皮的成分以FeO为主。

要求氧化铁皮的总量＜10kg/t,国外一般可达8kg/t.控制高价氧化铁皮（Fe2O3、Fe3O4）的生成要严格控制终轧温度、吐丝温度和线材在350℃以上温度停留的时间.3 截面质量及金相组织通常质量没有截面质量之称。

但将缩孔、中心疏松、夹杂等缺陷完全归于表面缺陷并不十分科学，这类缺陷不进行截面检查有时很难发现。

有些缺陷如脱碳、过热等不借助金相显微镜也不能定量正确判定。

而这类缺陷在评价线材质量中占重要的地位。

当碳含量在0.3%以上的线材，应严格控制其表面脱碳层的深度，脱碳是表面形成犬牙状的铁素体嵌入基体中，将严重影响线材的抗拉强度，尤其影响其疲劳强度。

用于冷拉的线材由于内外组织差异还会增加变形抗力。

所以重要的直接用作冷拉材和高强螺栓、冷墩的线材都要求严格控制脱碳层的深度。

下表是一些厂家实际控制脱碳层深度。

（注：需要在实习中收集相关资料）冷拉、冷墩用线材的脱碳层要求缩孔、夹杂、分层、过烧等都是不允许存在的缺陷。

过烧有可能是钢坯带来的，也可能是钢坯在加热过程中温度过高（接近熔点），氧进入金属内部，氧化并部分地溶解金属的晶粒界和其间的杂质，使晶粒之间的结合削弱，金属力学性能很差，局部过烧在加工时会造成金属部分脱落或出现严重龟裂。

过热是加热温度过高或高温停留时间长，晶粒长的过大、晶粒结合减弱的一种现象，当加热不当时可能出现，过热钢轧制时出现裂痕和龟裂。

过热虽较过烧程度轻并可经热处理予以消除，但都是线材不容许有的缺陷。

为了保证线材的力学性能特别是工艺性能必须对线材的金相组织予以控制。

因为金属材料的化学成分、晶体结构和金相组织与线材的性能存在着对应关系。

只强度化学成分与性能不了解材料的金属结构、组织状态就不能全面正确地评价材料。

有些缺陷如非金属夹杂的成分、分布、形态非借助于显微组织不能观察，所以许多重要用途的线材提出金相检查内容和判定的技术条件。

线材的金相检查项目通常包括非金属夹杂、晶粒度及显微组织。

钢中存在的非金属夹杂对拉丝的短头率、断面收缩率乃至拉拔速度都有影响，特别是在加工过程中不变的非金属夹杂对拉丝影响更大。

当拉细丝时在细小的断面上非金属夹杂就是一个断裂源，拔的愈细影响愈大、愈容易断裂。

另外，如自攻螺丝如有非金属夹杂可能造成丝扣的残缺。

非金属夹杂对线材深加工影响很大。

我国通用标准对非金属夹杂未作具体规定，只是在特别要求中提出双方协议。

国外布莱顿公司对制绳丝及弹簧钢丝用盘条的夹杂物都有严格的规定。

对优质碳素钢及制绳钢丝用盘条的晶粒度一般都有严格的规定，国际市场对晶粒度要求更为严格，只允许有一个“级”的波动，因为出现大小不均的混合晶粒，就对拉拔和冷墩非常不利。

线材的显微组织对力学性能、工艺性能影响最大。

硬线盘条、合金钢盘条不允许出现淬火组织(马氏体、屈氏体和马氏体区)。

中、低碳钢盘条不允许出现魏氏组织。

锰钢中如有较多的奥氏体组织对拉拔也非常不利。

对含碳量较高的钢来说，其游离铁素体不得大于1.5%，可分辨珠光体量不得大于20%，要求细片层珠光体即索氏体，这种组织有利于拉拔，可以省掉预处理工序。

4 化学成分及力学性能化学成分是线材质量控制的主要内容之一。

化学成分、表面缺陷、偏析、钢的洁净度是线材生产判断炼钢工序、连铸工序产品质量的四项内容。

其中化学成分要求最为严格，它是判定钢材质量的主要依据。

为了保证线材质量均匀，性能一致，其含碳量波动的范围应当尽可能少，不仅要求同一浇注批号的碳含量波动小，而且要求同一钢号的含碳量都相同，以保证同一钢号的线材质量稳定。