SWRH82B 有害组织形成原因及控制措施研究

2019-11-20王宏刚惠宏智樊宝华

山西冶金 2019年5期

王宏刚，惠宏智，樊宝华

（陕钢集团汉中钢铁有限责任公司，陕西勉县 724200）

陕钢集团汉中钢铁有限责任公司（全文简称汉钢）根据市场需求情况，从2017 年开始研发试产SWRH82BΦ12.5 mm 规格，截至目前，已经实现批量化生产。钢丝钢绞线主要用于桥梁、建筑、水利、能源及岩土等大型工程，在提高工程质量减少钢筋的使用量方面作用明显。在生产过程中，SWRH82B 显微组织容易出现网状渗碳体等有害组织出现。因此，技术人员结合检验结果，生产工艺，理论分析，提出了一系列措施，并通过验证。

1 SWRH82B 生产工艺简介

工艺流程：120 t 转炉冶炼→12 t LF 精炼炉→8机8 流小方坯连铸→摩根六代高速线材轧制→斯太尔摩风冷线冷却→性能、金相、外观检测→打包入库。

工艺参数：加热炉均热段温度1 080 ℃，吐丝温度870 ℃，终冷温度580 ℃，钢坯化学成分w（C）=0.82%，w（Si）=0.25%，w（Mn）=0.74%，w（V）=0.020%，w（Cr）=0.025%。

2 生产过程中SWRH82B 金相组织控制情况

在SWRH82B 生产过程中，为提高钢材的质量及使用性能，汉钢公司对每批钢材均进行金相组织检测，检测结果显示部分钢材存在网状渗碳体及心部马氏体。

经钢材金相组织检测，显示网状渗碳体基本在4.0 级，大部分存在1.5 级心部马氏体，其他金相检测项目结果符合要求。

表1 汉钢公司对每批钢材均进行金相组织检测结果表

3 SWRH82B 有害组织性能分析

3.1 网状渗碳体性能分析

如图1，图2 所示直径12.5 mm SWRH82B 钢卷头部尾部30 圈样品显微组织，图片中黑色组织为索氏体，呈现白色且为网状结构的为网状渗碳体组织，SWRH82B 属于过共析钢，轧制后在冷却过程中，冷速过慢，二次渗碳体在奥氏体晶界上析出，形成网状渗碳体，网状渗碳体的脆性很大，塑性几乎为零，在组织中分割晶粒，并且削弱晶粒之间的作用力，使SWRH82B 盘条的塑性急剧下降，影响盘条的深加工性能，在拉拔过程中断裂频繁，无法满足工程的使用要求。

图1 SWRH82B 钢卷头部30 圈样品

图2 SWRH82B 钢卷尾部30 圈样品

3.2 心部马氏体性能分析

如图3，图4 所示也是直径12.5 mm SWRH82B钢卷头部尾部30 圈样品显微组织，索氏体占比90以上，白色带状组织为心部马氏体，为了进一步确定，对试样的心部白色组织及其他部位进行硬度测试，其中心部白色组织硬度HRC 600，其他部位HRC 340～HRC 360，就硬度值来分析白色带状组织符合典型马氏体组织特征，基体组织符合索氏体组织特征，由此可以确定心部白色组织为马氏体组织。

图3 SWRH82B 钢卷头部30 圈样品

图4 SWRH82B 钢卷尾部30 圈样品

SWRH82B 在深加工过程中，未达到相应的强度，减面率在70%～80%，在较高的应力作用下，盘条的任何缺陷或者异常组织均会成为断裂的成因。拉拔过程中，最大轴向拉应力和最大应变速率均在钢材心部，若心部存在难以发生塑性变形的马氏体组织，将会引起钢丝的断裂。

4 SWRH82B 有害组织生成的原因

4.1 网状渗碳体生成原因

SWRH82B 属于过共析钢，冷却速率过慢对网状渗碳体的产生提供便利条件，汉钢公司2 号高线采用斯太尔摩风冷线，由于风机设备使用时间过长，未曾系统性的检修，风机中的佳灵装置挡板无法控制，阻挡住吹向钢材的风量。使钢材冷却速率过缓，风冷强度不能满足要求，致使网状渗碳体的产生。

4.2 心部马氏体生成原因

经前人研究并且结合自身的生产实践及钢材元素偏析检验，发现心部马氏体的产生均和元素偏析存在一定联系。

为提高钢材的淬透性及盘条的抗拉强度，在SWRH82B 盘条生产中添加w（Cr）为0.20%～0.30%，以及w（Mn）为0.75%～0.80%。由于Mn、Cr 元素的富集，将提高过冷奥氏体在转变区，尤其是低温转变区的稳定性，使连续冷却曲线向右移动，导致马氏体的临界冷速降低，这样虽然盘条心部的冷速低于边部，受Mn、Cr 元素偏析的影响，也会出现边部组织正常，而心部出现马氏体组织的现象。

5 控制有害组织产生的工艺改进措施及效果

经分析SWRH82B 产生的原因，汉钢公司利用检修时间对风机进行修复，设定合理的参数并固定佳灵装置挡板，后期生产增开9 号、10 号风机，现场检测钢材冷速可以达到11 ℃/s，边部钢材冷速8 ℃/s。为杜绝心部马氏体的产生，连铸工序增加末端电磁搅拌设备，降低Mn.Cr 元素的偏析，并且优化结晶器电磁搅拌参数，确定末端电磁搅拌参数电流360 A，频率4 Hz。

经过一系列工艺改进，后期生产的SWRH82B钢卷头部尾部30 圈样品基本上消除了网状渗碳体及心部马氏体的产生，如图5，图6 所示。