SWRH82B盘条质量引起的断裂问题分析

分析SWRH82B盘条在钢绞线生产中出现断裂的原因,指出盘条未经拉拔出现脆断的主要原因:碳含量比标准偏高,冬季生产时吐丝温度偏高、控冷速度偏大及有害气体较难溢出,使盘条强度高、韧性低。拉拔过程的笔尖状断裂主要由非金属夹杂、中心碳偏析及心部马氏体造成;菊花形断裂是由盘条表面硬度偏高造成;表面机械损伤也能在拉拔过程中造成断裂。根据不同的断口情况,提出解决断裂问题的措施和建议,尤其在盘条生产过程中要严格控制化学成分、轧制温度及冷却速度,防止出现碳偏析和马氏体。     

SWRH82B盘条脆断原因分析

1问题的提出 SWRH82B（简称82B）盘条是用于生产高强度预应力钢绞线等产品的线材,直径通常为12．5～13．0mm。产品主要应用于高架公路、大跨度桥梁、高层建筑、机场、隧道、水坝、电站等重要工程。生产要求原料不经热处理直接高速、连续、大压缩比冷拉拔至成品,因而要求有害元素含量低,非金属夹杂物的数量、尺寸和类型控制严格,碳偏析小。青钢于2003年12月份开始生产82B盘条。小批量试制期间,82B盘条质量能够满足用户要求。大批量生产的盘条在使用过程中多次出现杯锥状断裂、擦伤断裂、鱼鳞状断裂等现象。为满足用户质量要求,青钢技术中心对这几种脆断原因进行了分析。     

SWRH82B盘条拉拔断裂原因分析和改进

预应力钢绞线用SWRH82B盘条拉拔过程中易断裂。对冶炼、连铸、轧制等过程进行分析,提出SWRH82B盘条的质量要求:碳质量分数波动小于0.03%,化学成分均匀,夹杂物为MnS,S iO2等可变形夹杂及少量铝酸盐,尺寸一般应小于30μm;对SWRH82B盘条用坯料进行检查、修磨和精整;连铸时严格控制钢的成分均匀性、钢水过热度、二次冷却等,采用结晶器和末端电磁搅拌以减轻碳偏析;盘条索氏体化率达到85%以上,控制盘条心部渗碳体和马氏体等异常组织。造成盘条拉拔断裂的原因主要有时效期短、断面收缩率低,表面结疤、增碳,盘条心部出现网状渗碳体和马氏体以及表面擦伤等。针对以上原因提出相应的改进措施,改进后盘条合格率大大提高。     

SWRH82B盘条拉拔横裂纹分析

用于制作预应力钢绞线的SWRH82BΦ13 mm盘条拉拔到Φ5.02 mm时产生横向裂纹。采用扫描电镜、大型金相显微镜对拉拔横裂纹试样进行观察并分析,结果表明:造成横裂纹的原因之一是盘条表面增碳。碳富集较轻部位出现网状渗碳体,局部碳富集区严重的出现莱氏体。通过采取结晶器和末端电磁搅拌,自动液面控制技术,防止浇注时卷渣,配合低过热度浇注、恒速浇注、合理比水量可消除表面增碳。     

预应力钢绞线用SWRH82B盘条拉拔断裂原因分析

SWRH82B盘条从13.0 mm拉拔至5.06 mm出现杯锥状断裂.对断裂试样进行化学成分及断口组织形貌检测分析.研究结果表明,断裂源都在钢丝心部产生,并且心部大部分有异常组织,主要为网状渗碳体或条带状马氏体组织,该异常组织是造成钢丝拉拔过程中杯锥状断裂的主要原因.     

SWRH82B盘条生产工艺及质量分析

介绍SWRH82B盘条的化学成分,在生产中采取加Cr微合金化处理,控制夹杂物的大小、碳偏析以及优化斯太尔摩冷却工艺等措施来提高盘条质量。将鞍钢SWRH82B盘条生产工艺流程、斯太尔摩冷却线及设备参数与宝钢、武钢进行比较,并对盘条质量进行分析,得出结论:鞍钢、宝钢、武钢生产的SWRH82B盘条化学成分相当,大规格SWRH82B盘条都加Cr进行微合金化处理;鞍钢生产的SWRH82B盘条有较高的强度和塑性,与宝钢和武钢盘条相差不大;鞍钢生产的SWRH82B盘条虽然不经过VD处理,但氧含量及夹杂物水平也能够满足拉拔要求;鞍钢SWRH82B盘条与宝钢相比索氏体化率约低4%,珠光体片层间距约大0.05μm,其主要原因是鞍钢斯太尔摩线冷却能力比宝钢和武钢稍弱。     

82B时效对盘条力学性能影响探讨

影响82B盘条时效的因素主要有钢中氮含量、残余应力和氢的逃逸。通过人工时效与自然时效的对比,不同人工时效工艺对比,以及人工时效与自然时效情况的对应分析,得出结论:(1)随着时间的延长,82B盘条在自然时效时抗拉强度基本保持不变,而断面收缩率变化较为明显,室温停放15 d内是断面收缩率发生变化的关键时期;(2)人工时效100,120,150℃断面收缩率呈上升趋势,150℃保温2 h后,盘条抗拉强度和断面收缩率指标合格;(3)人工时效与自然时效的盘条力学性能对应性较好,采用人工时效后,82B盘条力学性能指标基本达到标准要求。     

大规格SWRH82B盘条性能研究与优化措施

针对SWRH82B盘条存在抗拉强度下限偏低,同卷、同圈抗拉强度波动大的问题,从加热温度及冷却工艺着手,对影响盘条抗拉强度因素进行分析,最终确定合适的生产工艺:加热温度(1 020±30)℃、开轧温度(970±20)℃、吐丝温度(880±20)℃、辊道入口速度43 m/s及斯太尔摩线快速冷却。采用新工艺生产的SWRH82B盘条平均抗拉强度达到1 190 MPa,同圈与同卷抗拉强度标准偏差分别为4.5 MPa和6.2 MPa,较原工艺分别下降7.9MPa和10.0 MPa;断面收缩率均在35%以上,盘条力学性能达到了国内先进钢厂的水平。     

SWRH82B热轧线材生产实践

介绍12.5 mm SWRH82B热轧线材的质量要求,其化学成分w(C)为0.79%~0.83%,w(Si)为0.15%~0.35%,w(Mn)为0.60%~0.90%,w(P)≤0.020%,w(S)≤0.015%;线材金相组织应控制为索氏体;内控标准要求抗拉强度Rm≥1 140 MPa,断面收缩率Z≥30%,不圆度≤0.30 mm。通过控轧控冷实践,得出合理的热轧工艺:开轧温度1 020~1 060℃,进精轧温度880~920℃;终轧温度930~970℃,吐丝温度820~860℃。     

热轧SWRH82B盘条在线余温时效探讨

SWRH82B盘条热轧后存在大量的内应力,塑性指标较低,需经过一段时间的自然时效才能恢复。对Φ12.5mm和Φ8.0mm SWRH82B盘条进行力学性能分析,并对拉伸断口进行宏观和微观观察,测定了不同时效条件下的电阻率变化。结果表明材料微观缺陷在时效过程中有一定的修复,这种修复是时效过程中造成塑性变化的主要原因。SWRH82B盘条在200～250℃区间余温时效,抗拉强度和断面收缩率均达到要求,相当于进行了15d左右的自然时效。对SWRH82B盘条内部缺陷修复效果给出了定性评判。     

SWRH82B线材的试制

根据SWRH82B线材的用途、规格及制作钢绞线的基本要求,参照JIS G3506制定企业内控标准。详述SWRH82B系列线材的生产工艺流程,通过严格的转炉冶炼(双渣操作)、LF钢包精炼(脱S率为48%)、连铸(全保护浇注)、轧制(吐丝温度为820~850℃,冷却辊道主速度为0.70 m/s)等工艺控制,生产的Φ12.5 mm线材经检测:w(P)≤0.020%,w(S)≤0.015%;显微组织为索氏体和珠光体,索氏体体积分数为85%~90%;屈服强度为671~766 MPa;抗拉强度为1 132~1 176 MPa;延伸率为14%~19%;断面收缩率为27%~35%。产品性能满足用户使用要求。     

100t转炉冶炼SWRH82B高拉碳去磷生产实践

介绍SWRH82B钢在100 t顶底复吹转炉上的冶炼开发过程。给出复吹转炉冶炼过程控制参数:出钢w(C)控制在0.15%～0.35%,w(P)≤0.015%,温度控制在1 580～1 610℃。在无铁水预处理的脱P工艺条件下冶炼SWRH82B等低P钢种时,采取双渣法操作进行去磷高拉碳,可以满足钢种成品w(P)≤0.025%的工艺要求,并降低增碳剂的用量,减少因加入增碳剂所带来的夹杂物含量,降低钢中N含量,w(N)≤60×10-6。精炼炉成分调整保证了成品SWRH82B钢w(C)在(0.80±0.01)%。低倍检验证明铸坯实物质量满足用户要求,拉拔性能明显提高。     

SWRH82B线材拉拔斜断原因分析

针对SWRH82B线材拉拔过程中断丝严重,斜茬状断口出现频率较高的问题,通过金相观察、组织分析,找出线材拉拔产生斜茬状断口原因:线材中心碳偏析严重,导致C曲线右移,临界冷却速度下降,产生马氏体;线材中心存在含有灰色杂质的空洞;线材索氏体含量不均匀造成线材在多道次拉拔过程中,由于组织受力不均而引起断裂。改进措施:连铸过程加强钢的化学成分、钢水温度(过热度)和二次冷却等工艺的控制,采用结晶器电磁搅拌与末端电磁搅拌结合,控制中包温度在固相线上20～25℃等。工艺调整后,产品质量稳步提高。     

SWRH82B盘条异常断口原因分析

探讨同炉同批同工艺的SWRH82B盘条拉拔脆断产生原因。对试样进行力学性能检验,有2根试样断面收缩率不合格,其中1#试样为11.00%,2#试样为25.94%。采用扫描电镜观察脆性断口形貌,并对金相组织分析后得出结果:(1)1#试样脆断主要原因是钢中存在大型铝酸盐夹杂物和网状渗碳体组织,使得盘条的强度和塑性均显著下降;(2)2#试样网状渗碳体很少、很薄,而且索氏体率很高,断面收缩率稍低的主要原因是在塑性变形时产生的位错堆积引起应力集中,表现为纤维区大、剪切唇厚和螺旋台阶。采用线弹性断裂力学理论证明结果与两试样断裂试验结果相符。     

SWRH82A+Cr热轧盘条生产工艺实践

介绍SWRH82A+Cr热轧盘条的化学成分设计和生产工艺路线。生产工艺控制过程中,转炉终点控制w(C)≥0.50%,出钢时间控制在5~7 min;LF炉精炼过程中控制软吹氩时间不小于15 min,精炼总周期控制在75min左右;连铸过程中控制钢水过热度在30℃以下;轧制过程中控制开轧温度(1 020±20)℃,吐丝温度(890±20)℃,风冷辊道速度0.8 m/s,冷却速率16℃/s。盘条显微组织为S+P+少量渗碳体,晶粒度为8.0级,索氏体体积分数在85%以上,抗拉强度控制在1 196~1 221 MPa,断面收缩率和断后伸长率分别控制在39%~42%和13.5%~16.5%,产品质量满足客户要求。