帘线钢开卷断裂原因分析与改善措施

2012-09-07桂江兵蒋跃东夏艳花孙宜强

武汉工程职业技术学院学报 2012年4期

桂江兵蒋跃东吴超夏艳花孙宜强

（武汉钢铁（集团）公司研究院湖北武汉：430080）

帘线钢是汽车子午线轮胎的主要材料，用于提高轮胎的安全性、耐磨性以及耐疲劳性能，主要加工工艺为：开卷→除鳞（去氧化铁皮）→粗拉→热处理→中拉→电镀、热处理→湿拉→捻股。2011年，某厂生产的帘线钢（牌号为LX82A，成分见表1）在开卷、除鳞的过程中断丝频繁，遂邮寄断口试样至项目组进行分析。利用金相显微镜、扫描电镜对断口试样进行分析，找到了帘线钢开卷断裂的原因，并制定了改善措施。

表1 化学成分（wt%）

1 检验方法及结果

随机抽取1个断口试样，对其进行超声波清洗后拍照，宏观形貌见图1。

图1 断口宏观形貌

图1可见，该断口十分平整，断口附近的表面有机械损伤的痕迹，断口无明显塑性形变。

靠近断口附近分别制取横截面试样和纵截面试样，纵截面试样抛光后在金相显微镜下观察，可见明显微裂纹，见图2，用3%硝酸酒精浸蚀后观察，该试样表层裂纹处有硬化层存在，见图3。

磨制、抛光横截面试样并进行3%硝酸酒精浸蚀后，试样同样可见硬化层，见图4。

图4 横截面试样的硬化层

观察横截面试样的金相组织，结果见图5，为索氏体＋珠光体＋网状铁素体。

图5 横截面试样金相组织

为了进一步分析该断口试样的高倍组织，利用扫描电镜对腐蚀后的横截面试样进行珠光体形貌分析，结果见图6。

图6 珠光体形貌

图6可见，放大1500倍时，珠光体球团之间可见大量网状铁素体组织，同时两球团之间珠光体片层较为粗大。

2 分析

帘线钢LX82A属于过共析钢，正常组织为索氏体＋珠光体，该组织相对亚共析钢珠光体＋铁素体的组织来说，强度较高、而塑性较差，因此抵抗裂纹扩展的能力较亚共析钢差［1］，同时断口试样中珠光体球团之间存在的大量的网状铁素体组织加剧了微裂纹的扩展，因此，在开卷过程中，由于受到外力的作用，该微裂纹很容易快速扩展，从而导致开卷断裂。可以说，盘条表面存在的微裂纹是导致盘条断裂的主要原因，而珠光体片球团之间存在的大量网状铁素体组织是导致盘条断裂的次要原因。

3 措施与效果

通过分析可知，盘条表面存在的微裂纹是导致盘条断裂的主要原因，而珠光体片球团之间存在的大量网状铁素体组织是导致盘条断裂的次要原因。因此，措施制定主要从减少盘条表面微裂纹、减少珠光体球团之间网状铁素体组织两个方面同时入手，采取的具体措施见表2。

表2 措施制定

为了降低相变中的冷却速度，对高线厂斯太尔摩线的辊道速度、风机风量进行了调整，具体调整工艺是：将入口辊道速度降至原来的一半，同时将3＃至6＃风机风量降低至50%以下。另外，将吐丝温度提高到900℃～920℃。对工艺调整后的盘条重新进行珠光体形貌分析，结果见图7。图7可见，工艺调整后，珠光体球团之间的网状铁素体组织明显减少。另外，通过调整集卷处插杆的垂直度，减少盘条在C型钩上的摩擦，盘条表面微裂纹也大大减少。