影响湘钢冷镦钢质量的主要因素

第39卷　第2期2004年2月

钢　铁

I RON AND ST EEL

V o l.39,N o.2

Feb ruary2004影响湘钢冷镦钢质量的主要因素

和前进1　潘金焕1　姜钧普1　尹志强2

王明斌2　田树生2　林国庆2

(11北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;

21湘潭钢铁集团公司科技开发中心,湘潭411101)

摘　要　以实验室工作为基础,结合湘钢冷镦钢生产工艺对影响湘钢冷镦钢质量的两个主要工艺因素即连铸结晶器卷渣与线材轧制过程中不均匀冷却进行了分析讨论。结晶器卷渣形成大型夹杂,破坏了钢的连续性;线材轧制过程中不均匀冷却造成线材内部晶粒尺寸相差悬殊,力学性能不均匀,这些都是造成冷镦开裂的重要影响因素。关键词　冷镦钢　结晶器卷渣　不均匀冷却　冷镦开裂

中图法分类号　T F77712 文献标识码　A

T WO I M PORTANT FACT ORS INFL UENC ING QUAL IT Y OF COLD

HEAD ING STEEL AT X I ANGTAN STEEL

H E Q ian jin1,PAN J inhuan1,J I AN G Junp u1,Y I N Zh iqiang2,

W AN G M ingb in2,T I AN Shu sheng2,L I N Guoqing2

(11Schoo l of M etallu rgical and Eco logical Engineering,U n iversity of Science and T echno logy Beijing,Beijing 100083;21T echno logy D evelopm en t Cen ter,X iangtan Iron and Steel Group Co1,X iangtan411101)

ABSTRACT　B ased on labo rato ry study and the co ld heading steel p roducti on p ractice at X iang2 tan Steel,tw o detri m en tal facto rs on the quality of co ld heading steel w ere investigated1M o ld flux en trapm en t du ring the b illet casting gives som e m acro2and large m icro2inclu si on s to ru in the con tinu ity of the steel1T he inhom ogeneou s coo ling du ring w ire rod ro lling m akes a b ig difference in grain size distribu ti on in the rod to cau se un2un ifo rm m echan ical p rop erties1T hese are the tw o i m po rtan t facto rs to cau se crack ing du ring the co ld heading test1

KEY WORD S　co ld heading steel,m o ld flux en trapm en t,inhom ogeneou s coo ling,crack ing du r2 ing co ld heading

1　前言

冷镦钢是一种在室温条件下,利用冷镦工艺生产紧固件的钢种。湘钢早在1997年就开始了冷镦钢盘条的试制工作,采用工艺流程为:高炉铁水—80 t顶底复吹转炉—钢包吹氩—L F精炼—方坯连铸—高线轧制—检验入库。在试制过程中遇到过盘条试样冷镦开裂的问题。本文仅就湘钢冷镦钢质量研究过程中发现的连铸过程中的结晶器卷渣和冷镦钢盘条内部的晶粒度差别现象及两者对湘钢冷镦钢质量的影响做一概述。

2　冷镦裂纹观察

研制初期湘钢盘条的冷镦开裂有3种情况,图

收到修改稿日期:2003204208

联系人:姜钧普,教授,jj p1504@ 1所示为<14mm盘条试样冷镦后产生的星形裂纹(图1(a))、与轧向平行的裂纹(图1(b))及与轧制方向呈45°的裂纹(图1(c))。

在星形裂纹和与轧制方向平行的裂纹处均发现过有大型非金属夹杂物存在。与轧制方向成45°的裂纹处未发现有任何夹杂。

对上述冷镦开裂试样金相组织的研究未发现金相组织与晶粒度异常,没有发现马氏体、贝氏体等异化组织;对裂纹处及正常处组织的对比未见明显不同。

3　结晶器卷渣产生的问题

与轧制方向平行的裂纹处发现的夹杂如图2所示,夹杂的成分也一并列出。在星形裂纹和与轧制方向平行的裂纹处发现的夹杂物中均含有一定的

图1　S W RCH 35K 钢种盘条的冷镦裂纹

F ig 11　C rack s in w ire rod of S W RCH 35K grade steel du ring co ld heading

N a 2O ,分析后认为这一成分只能为结晶器保护渣所

带入。湘钢中碳钢小方坯连铸使用的保护渣的成分列于表1。

同时,在对湘钢2001年生产的S W RCH 35K 盘条样品进行的研究中发现了部分样品存在比较严重的结晶器保护渣卷入现象,尤其值得注意的是贴近盘条表皮类似图3(a )所示的结晶器卷渣形成的夹杂(长度达1500Λm ),与图3(b )所示的盘条表面裂纹对应。此类夹杂会对盘条的冷镦性能造成极为不利的影响。通过对冷镦开裂盘条试样裂口内夹杂物的研究,试样冷镦后产生的星形裂纹和与轧制方向平行的裂纹均与结晶器内卷渣现象有直接关系。连铸过程中的卷渣问题此前已经有很多人研究过,一般认为结晶器保护渣卷入坯壳有两种途径。途径之一是钢水由弯月面内部向上涌出,

由外面将保

图2　冷镦试样与轧制方向平行裂纹根部的扫描电镜照片

F ig 12　SE M pho to of roo t po in t of the crack parallel

w ith ro lling directi on

夹杂成分(%):N a 2O 4150,M gO 3132,A l 2O 313190,

Si O 24010,CaO 31182,M nO 1189,FeO 4155

竖线左边为裂纹,右边为夹杂

表1　湘钢连铸结晶器保护渣的成分

T ab le 1　Compo siti on of the mo ld flux at X iangtan Steel

%

Si O 2A l 2O 3Fe 2O 3CaO M gO K 2O +N a 2O

F C H 2O L i O 233

6101

1191

30100

3192

7123

419

15102

0112

1120

图3　12号样品横截面卷渣金相照片(a )及其对应的盘条表面裂纹照片(b )

F ig 13　SE M pho to of samp le N o 112show ing slag en traped in cro ss secti on (a )and the op tical

pho to of su rface crack ing of the sam e samp le (b )

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