高碳钢盘条SWRH82B心部网状渗碳体产生原因及改善方法

2018-11-05支旭波张朝晖杨渭绒

山西冶金 2018年4期

支旭波，张朝晖，杨渭绒

（1.西安建筑科技大学，陕西西安 710055； 2.陕钢集团汉中钢铁有限责任公司，陕西勉县 724200）

随着大型建筑、桥梁工程、弹簧用钢的发展，SWRH82B作为预应力钢丝用热轧盘条性能的优化得到越来越多的关注和研究[1]。由于国内目前的SWRH82B盘条采用小方坯连铸工艺，连铸环节没有轻压下设备，钢坯的中心偏析难以得到有效改善，造成线材组织中出现马氏体、网状渗碳体等偏析组织，严重影响拉拔钢丝的质量和深加工生产效率。

陕钢集团汉中钢铁有限责任公司（以下简称汉钢）于2017年4月份成功试产了SWRH82B钢材，该产品在拉拔过程中，出现拉断现象。通过对钢材端口进行盘条成分、力学性能、金相组织进行检测，发现钢材金相组织中存在心部网状渗碳体，级别在2.5～3.0级，而网状渗碳体是影响82B深加工性能的有害组织之一，高级别的网状渗碳体是影响钢材拉拔断裂的主要原因。通过对轧制过程工艺进行研究，提出了改善心部网状渗碳体的措施，并对生产工艺进行了优化，有效改善了盘条质量。

1 理化检验结果分析

1.1 盘条成分检测

对两组拉断试样进行光谱分析，检测结果均符合相关标准要求，成分见表1。

表1 拉断试样成分 %

1.2 盘条力学性能检测

对拉断试样母材进行力学性能检测，检测结果均符合相关标准要求，力学性能见表2。

表2 力学性能

1.3 金相组织检测

对两组拉断盘条断口附近试样做金相及夹杂物分析，腐蚀液选择体积分数为4%为硝酸酒精溶液和体积分数为15%的盐酸乙醇溶液。

下页图1为盘条中间部位1号试样金相组织和夹杂物，图1-1组织为铁素体+珠光体+索氏体，索氏体含量为93%，无明显成分偏析；图1-2试样中心位置存在的网状渗碳体组织，级别为2.5级，无马氏体组织；图1-3硅酸盐类非金属夹杂物，夹杂物为C类细2.0级；图1-4平均晶粒度等级为7.5级，且细晶粒和粗晶粒差别较小。

下页图2为盘条中间部位2号试样金相组织和夹杂物，图2-1组织为铁素体+珠光体+索氏体，索氏体含量为92%，无明显成分偏析；图2-2试样中心位置存在的网状渗碳体组织，级别为3.0级，无马氏体组织；图2-3硅酸盐类非金属夹杂，夹杂物为C类细1.5级；图2-4平均晶粒度等级为8.5级，且细晶粒和粗晶粒差别较小。

图1 1号试样金相组织和夹杂物

图2 2号试样金相组织和夹杂物

经对比两组试样检验结果发现：心部出现高级别网状渗碳体。网状渗碳体削弱了晶粒之间的结合力，在钢受力时，容易沿晶界首先断裂。因此，82B线材中心存在网状渗碳体是拉拔过程容易脆断的主要原因[2]。

2 生产过程工艺自查及网状渗碳体产生原因分析

2.1SWRH82B生产工艺

120 t转炉—LF精炼—八机八流连铸（含结晶器电磁搅拌）—加热—轧制—风冷—打包收集。

2.2 炼钢工艺自查

关于SWRH82B中心网状渗碳体的形成原因，李平等[3]对炼钢钢坯C偏析导致SWRH 82B出现中心网状渗碳体的产生原因进行了研究分析，并从炼钢角度提出了改善方法。而经查阅拉断试样钢坯C偏析检验记录，该炉次钢坯C偏析在1.05～1.10之间，这种程度的C偏析不是形成盘条产生网状渗碳体的主要问题。

2.3 轧钢工艺自查

加热炉均热段温度控制在1 100～1 150℃，开轧温度980～1 020℃，吐丝温度在850～900℃，冷却过程开启1～5号、7～9号风机（6号风机故障），风冷终冷温度控制在550～600℃，终冷后进行保温自然冷却。

经自查发现，在风冷冷却过程中，由于6号风机故障，导致钢材冷却过程中出现不连续，造成了盘条心部出现缓冷过程，促进了网状渗碳体形成。

2.4 网状渗碳体产生原因分析

由铁碳相图可知，SWRH82B属于过共析钢，过共析在由奥氏体缓冷至稍低于tAcm时（780～727℃区域），沿奥氏体晶界析出二次渗碳体，到达A1时奥氏体分解变为珠光体，其室温组织为珠光体+二次渗碳体。二次渗碳体一般沿晶界呈网状分布，室温组织就形成了网状渗碳体[4]。

试轧过程中，由于6号风机故障，该风机未启用。生产过程中，线圈在5号风机末端表面温度在660℃左右，而此时钢材心部温度在720～740℃，仍处于奥氏体转分解为珠光体+二次渗碳体区域。由于6号风机未用，导致心部在720～740℃温度出现短暂的缓冷（5 s）左右。另外，由于钢材表面温度在660℃左右，这时钢材表面将发生等温转变过程，释放转变热量，亦减缓了空冷速率，进一步加剧盘条心部缓冷，促进心部网状渗碳体的形成。

3 工艺改进及效果

经对工艺自查及网状渗碳体产生的原因进行分析，可以看出，盘条缓冷是产生网状渗碳体的主要原因。根据这一结论，汉钢在第二次试轧前对6号风机进行检修、启用。2014年10月份第二次试轧SWRH82B过程中，钢材温度在800～600℃区间时采用大风力进行冷却，冷却速度在8～10℃/s，轧后盘圆组织性能均符合客户使用要求，钢中基本无网状渗碳体组织，少量钢中网状渗碳体含量在1.0级以下，如图3。