影响81MnCrV钢热轧盘圆冶金质量的因素.pdf

总 第 2 4 4期 2 0 1 6年第 4期 河 北冶全 HEB EI M E TAL LUP - GY Tota l N O ． 2 4 4 2 0l 6． Numb e I 4 影 响 8 1 Mn C r V钢热轧盘 圆冶 金质 量的 因素 段 喜 海 ， 孙福 振 ， 梁 新维 ， 杨坤 ， 房超 河钢集 团承钢公 司 长材事业二部 ， 河北 承德 0 6 7 0 0 2 摘要 为提高 8 1 Mn C r V高强度 预应 力钢 绞线 的产 品质量 ， 经 过多 年 的经验 积累和 不断 学 习， 从成 分偏 析 、 钢 中的气 体 、 钢坯 的缩孔 和疏松 、 线材 的表 面质量 、 线 材 内部 粗大 的非金属 夹杂 物 、 线 材金 相组织等 方面 ， 对 影响 8 1 Mn C r V钢 热轧 盘圆冶金质量的因素进行 了分析 ， 给出 了一些改进建议 。 关键词 热轧盘圆 ； 冶 金质 量 ； 因素 ； 分析 中图分类号 T G 3 3 5 ． 6 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 5 0 0 8 2 0 1 6 0 4 0 0 6 1 0 3 d o i 1 0 ． 1 3 6 3 0 ／ j ． c n k i ． 1 31 1 7 2 ． 2 0 1 6 ． 0 4 l 6 FACTORS TO AFFE CT THE M ETALLURG．I CAL QUALI T Y OF HoT ROL LE D 8 1 Mn Dr v S T EE L COI L Dua n Xi ha i ，Su n Fu z h e n，Li a n g Xi nwe i ，Ya n g Ku n，Fa n g Cha o No ． 2 Lo n g S t e e l s Bu s i n e s s ，He s t e e l Gr o u p Ch e n g s t e e l Co mp a n y，Ch e n g d e ，He b e i ， 0 6 7 0 0 2 Abs t r a c t Ba s e d o n t h e y ea r s o f e x pe rie n c e a c c u mul a t i o n a n d c on t i n uo us s t u dy．t o i mp r ov e t he q u a l i t y o f 8 1 M n Cr V h i ghs t r e n gt h p r es t r e s s e d s t e e l s t r a nd。t h e f a c t o r s t 0 a f f e c t i t a r e a na l yz e d i n t h e a s pe c t sc o m po s i t i o n s e g r e g a t i on，a i r i n s t e e l ，s hr i n ka g e c a v i t y a nd po r os i t y i n s t e e l b l a n k，s ur f a c e q ua l i t y o f wi r e，r o u gh no nme t a l i n c l u s i o n i n wi r e a n d wi r e me t a l l og r a p hi c s t r u c t u r e，s o me s u gg e s t i o ns pr o po s e d o u t ． Ke y W or d sho t r o l l e d c oi l ；me t a l l ur gi c a l q u al i t y；f a c t o r s；a na l y s i s 0 引言 8 1 Mn C r V高强度 预应 力钢绞线是一种 经济高 效钢材 ， 具有抗拉强度 和屈服强度高 、 塑性好 ， 松弛 性能低等特点 ， 广泛应用于水泥制品、 桥梁 、 核电站 、 高层大跨度房屋 、 高速公路和高铁等建设。承钢公 司生 产 的 8 1 Mn C r V 钢原 料为 大规 格 的高碳 钢盘 条 ， 具有 良好力学性能的最终产 品的要求， 盘条应具有 高精度尺寸 、 稳定 的化学成分 、 纯净的钢质、 良好 的 力学性能以及索氏体化的金相组织等要求。由此可 见， 对 热轧 盘 条 的要 求 非 常苛 刻， 本 文针 对影 响 8 1 Mn C r V钢盘圆冶金质量 因索进行研究 ， 为提高产 品质量找到依据。 由于用户使用前 不再对盘条进行铅浴处理 ， 还要满 1 产品技术要求 足现代化拉拔设 备高速度 、 自动化连续生产并获得 表 1～ 6为 8 1 Mn C r V钢盘圆的技术要求参数。 表 1 8 1 Mn C r V钢 的化学成分 ％ Ta b． 1 Ch e mi c a l c o mp o s i t i o n o f 8 1 Mn Cr V s t e e l ％ 收稿 日期 2 0 1 6 0 1一O 9 作者简介 段喜海 1 9 8 2一 ， 男 ， 助理 工程师 ， 2 0 0 7年毕 业于河 北理 工大学钢铁冶金系 ， 现在河钢集团承钢公 司长材事 业二部从 事转炉 炼钢技术工作 ， Em a i l 1 5 8 3 1 4 8 3 6 4 6 1 6 3 ． c o rn 表 2 8 1 Mn C r V钢铸坯 的低倍质量 Ta b ． 2 M a c r o s t r u c t u r e q u a l i t y o f 8 1 M n Cr V s t e e l bl a n k 6l 总 第 2 4 4期 表 3 8 1 Mn C r V钢 盘圆的力学性能 Ta b． 3 M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f 8 1 M n Cr V s t e e l c o i l 表 4 8 1 Mn C r V钢盘 圆的中心偏析与金相组级别 Ta b． 4 Ce n t r a l s e g r e g a t i o n a n d me t a l l o g r a p h i c g r o u p l e v e l o f 8 1 M n Cr V s t e e l c o i l 表 5 8 1 Mn C r V钢盘圆的非金属夹杂物 Ta b ． 5 N0 nme t a l i n c l u s i o n o f 8 1 M n Cr V s t e e l c o i l 注 金相组织 的索 氏体化率 不得低 于 8 0 ％ ， 检验方 法参考武钢 商碳 过共析钢热轧盘 条中心偏析金相测试 方法中相关 内容。 表 6 8 1 Mn C r V钢盘圆 的 成铸坯 气体含量 ％ T a b ． 6 A i r c o n t e n t fi n i s h e d b l a n k c o i l ％ T[ O] N ≤0． 0 0 3 ≤0 0 0 5 2 影 响 8 l Mn C r V 钢盘 圆冶 金质量 的因素 2 ． 1 成分偏析 成分偏析 即钢材内部存在的化学成分不均匀 现象 如 图 1所 示 ， 会 使 钢 丝 的力 学 性 能 不 均 匀 。 微观偏 析 程度 用金 相组 织分 析 和显微 硬 度或 电 子探 针测定 。宏观偏 析 用剥 层方 法测 定 ， 例如 钢 材碳 偏 析严 重时 可达 到 心 部 碳 0 ． 9 8 ％ ， 中部 碳 0 ． 8 1 ％ ， 表 层碳 0 ． 7 8 ％ 。正常时钢材心部 与外层 碳含量相 等 ， 或 者差 异较 小 。含碳 量 0 ． 7 5 ％ ～ 0 ． 8 5 ％ 的钢 材 对偏析最为敏感 ， 容易 因偏析在晶界处 出现薄 的脆 性渗碳体膜 ， 导致拉拔时钢丝在出离模 口附近发生 杯状断口E 3 3 ， 呈延性断裂断 口。 6 2 图 1 化 学成 分偏 析 5 0 F i g ． 1 C h e mi c a l c o mp o s i t io n s e g r e g a t i o n 5 0 连浇钢水 的过热 度与铸坯拉 速的匹 配的关系 是 随着过热度 的高低应选择 合适 的拉坯速度。一 般过热控制在 2 0～3 0℃， 保持拉速稳定 ， 并且控制 在 1 ． 8 0 ． 0 2 m／ mi n为宜 。 为 了使 8 l Mn C r V钢材 的金相组织均匀索 氏体 化程度 高， 提高钢材的淬透性 ， 适当加入少量铬 、 钒 等 元 素 是 必 要 的 。如 铬 在 0 ． 1 5 ％ ～0 ． 2 5 ％ ， 钒 在 0 ． 0 2 0 ％ ～ 0 ． 0 5 0 ％ ， 仅加 铬或 铬 、 钒 同时加 入 要 根据 各 厂情 况 而定 ， 主要 根据 各厂控 制 轧制 的参 数 ， 如轧 机冷床较短 ， 水冷风冷速度较低就要适当多加人铬 、 钒等合金元素 ， 相 反要尽量少加合金元素。加入合 金元素应按操作要求 ， 避免局部有少量马氏体生成 2 ． 2 钢 中的气体 钢中氮 、 氢 、 氧的有害作用较为显著。其 中氧 主 要是 以氧 化物 夹 杂 的 形式 存 在 ， 不采 用 精 炼 很 难 去 除 ， 8 1 Mn C r V 钢要求 氧 含量在 2 0 p p m 以下 。 钢 中的氮以 F e N、 c r N、 V N、 Mo N 、 AI N、 B N、 s i N 、 Mn N、 Mn N 氮 化 物形式 存在 。随着 温 度 的 降低 ， 氮在 一F e中的溶解度也急剧降低 ， 使 之达 到过饱和 ， 因而使沉淀硬化的过程成为可能 ， 含氮铁 素体 钢从 高 温 快 冷 后 回火 或 在 室 温停 留较 长 时 间 时， 从过饱和的 固溶体中析出弥散 的超显微氮化 物组织 ， 使钢产生时效脆性 ， 特别是氮与钢中钛铝 等元素形成带棱角而性脆的夹 杂群 。因此 ， 钢中氮 含量虽少 ， 它对钢 的力学性 能却会产生显著的不利 影响 ， 8 1 Mn C r V钢 ， 一般要求氮含量小于 5 0 p p m， 这 个指标对电炉钢是 比较苛刻 的， 但对转炉钢很容易 达到要求 ， 采用真空脱气方法会更好。 氢 原 子沿 晶界 通 过 扩 散 进入 钢 基 ， 成 为含 有 氢 的 一F e问隙固溶体 ， 使 金属原子结合力 下降 ， 从 而使基体脆化或形成脆性 的氢化物 ， 致使钢丝 的力 学性能严重恶化 ， 在拉拔 中容易产生断裂。钢的塑 性 ， 特别是面缩率 ， 随氢含量的增加而急剧降低。试 验 结果 证 明 氢 含量 达到 6 p p m 时 ， 足 以使 钢 的塑性 降至最低限， 一般氮含量应控制到 1 ～2 p p m。氢对 钢 的力 学性 能影 响机 理 ， 至今 还 没 有 公认 的满 意解 释 ， 有人认为是固溶的原子氢继续扩散 至钢中微 隙 形成氢分 子 ， 造 成 巨大应 力 的结 果 H H ，成气 体 ， 也有人认为氢扩 散至钢内组织 间隙及 晶体 中位错位置而导致的结果 ， 也有人认为是在固溶体 中存在 的氢与其周 围三向应力集 中联合作 用 的结 果 ， 无论怎样解释， 氢对钢的质量影响和危害是非常 严重的， 促使钢中形成微裂纹而导致断裂已是定论。 时 效脱 氢是 有 效 的途 径 ， 包 括 常 温 时 效 和 低 温 退 火 ， 一 般 直 径在 1 2 mm 以 上 的盘 条 ， 时效 期 夏 季