有關冷鐓鋼盤條冷鐓不合格的原因探討

王梁棟　王艷菊

摘 要：文章首先對冷鐓鋼盤條冷鐓不合格的原因進行分析，逐個研究了平行通長裂紋、一條通長裂紋以及斷續裂紋三類缺陷對不合格率的影響，對第一二類盤條表面缺陷的預防進行研究，對第三類盤條表面缺陷的預防進行探討。

關鍵詞：冷鐓鋼；盤條；不合格；預防

1 概述

隨著社會經濟的發展，鋼鐵行業的進步，冷鐓鋼在各個行業領域也取得廣泛應用，包括機械制造、航空航天、車輛船舶以及工程建筑等，可以用來進行螺栓、螺母、墊圈、銷釘等緊固件的生產，具有冷成型性能好、節約工時、金屬消耗低、尺寸精度高、表面光潔度好、加工工藝先進等特點。但是，在冷鐓鋼盤條初期存在冷鐓合格率較低的問題，研究發現大多是由于盤條表面裂紋造成。文章從平行通長裂紋、一條通長裂紋以及斷續裂紋三個方面對有關冷鐓鋼盤條冷鐓不合格的原因進行研究和探討，不足之處，敬請指正。

2 冷鐓鋼盤條冷鐓不合格的原因

為對冷鐓鋼盤條表面裂紋缺陷原因進行深入研究，采用試樣檢驗的方法，分不同的鋼種對試樣進行低倍酸洗及金相檢驗，包括φ70、φ23、φ20圓鋼。其中，金相檢驗選擇圓鋼試樣的裂紋處，缺陷檢驗面選擇圓鋼試樣橫截面。結果發現，酸洗后圓鋼試樣表面裂紋種類包括平行通長裂紋、一條通長裂紋以及斷續裂紋，其中平行通長裂紋數量最多，斷續裂紋數量最少。

2.1 試樣表面的平行通長裂紋的情況

對試樣進行酸洗試驗，發現平行通長裂紋的數量最多，在φ70、φ23圓鋼上都有，形貌一本上保持一致，然而不同試樣的裂紋間距有所區別，φ70圓鋼處于8.5～11.5mm之間，φ23圓鋼處于3～5mm之間，φ20的間距大約是3mm。對試驗進行金相檢驗，取樣位置在通長裂紋，結果發現裂縫處脫碳不顯著，尾部圓鈍，與盤條表面形成銳角，形貌裂紋均位于軋件的天地面。

按照試驗結果，可以初步認定這類缺陷產生的原因，具體包括以下幾個方面：（1）軋制中心線調整有誤，造成軋件中心與軋制中心線出現一定的偏移，導致軋件上出現單側耳子，耳子在持續道次軋制時形成折疊，對線材產品的冷鐓性能造成一定程度的影響，冷頂鍛檢驗過程中裂紋表現為單側通長縱向裂紋；（2）導衛設備實際安裝的地方和孔型中心線存在一定的偏離，導衛軋件夾持時使其偏移了中心線，從而產生單側耳子情況；（3）無法確保軋機軸向定位精度，或者是因為調整有無，軋輥產生錯輥的情況，導致軋件上錯輥缺陷，持續道次軋制過程中使得成品折疊，對線材的冷鐓性能造成嚴重的影響。

2.2 試樣表面一條通長裂紋的情況

首先，進行低倍檢驗分析，在φ70、φ23圓鋼、成品上出現試樣表面一條通長裂紋的情況，這種情況是比較常見的，這種形貌裂紋大多是位于軋件的天地面、軋件的輥縫處等。其次，對試樣進行金相檢驗和分析，結果發現裂紋卻顯出的脫碳不顯著，尾部圓鈍，和盤條表面形成一定的銳角夾角，而且裂紋缺陷的形貌大部分是一致的，酸洗之后的試樣產生的裂紋經過腐蝕之后會變得更寬、更深。最后，經過對比研究發現，選擇外購的GCr15鑄坯軋制的盤條認真檢驗，表面是存在裂紋的，GCr15表面裂紋脫碳情況不顯著，尾部圓鈍，盤條表面形成一定的銳角夾角，冷鐓鋼系列盤條表面形成的裂紋情況大體一致。

按照試驗結果，可以初步認定這類缺陷產生的原因，具體包括以下幾個方面：（1）軋制時因為單側耳子導致平行通長裂紋，一個深，一個淺，后者裂紋經過變形延伸之后逐漸消失，而前者經過軋制延伸之后卻無法消除，表現為一條通長裂紋，形貌裂紋存在一側不顯著的和它保持平行的印痕；（2）在軋制時，道槽、導衛等地方存在一個凸點，使得軋件遭受劃傷，軋制之后無法消除，則使其變成一條通長劃痕，經過酸洗試驗后表現為一條通長裂紋，這種形貌裂紋有可能存在軋件四周的任意一個地方。

2.3 試樣表面斷續裂紋的情況

首先，經過低倍試驗發現在軋件上不存在通長裂紋，而是以斷續裂紋的形貌出現，表現為不規則的小裂紋，長度大約為15mm，有的也有可能比較短，存在于軋件的四周，天地面比較少；其次，進行金相檢驗發現裂紋旁存在輕微的脫碳情況，有延伸的趨勢，而且裂縫兩邊脫碳顯著，裂縫附件存在氧化質點；最后，對結果進行深入分析發現主要是因為鑄坯接近表面的地方存在缺陷，而因為軋制而暴露出來，導致軋件初期存在裂紋，缺陷持續變深，材料成型后導致冷鐓開裂，如果深度較淺則成材后有可能不開裂，具體影響因素包括：

（1）中間包水口地方對內部角裂產生一定的影響，冷鐓鋼連鑄選擇全保護澆注的方式，侵入式水口則產生影響，侵入式水口不對中，尤其是水口鋼流轉移到結晶器角部，勢必會引發內部角裂。這主要是因為角部是二維傳熱的方式，因此凝固速度比較快，很容易形成氣隙，導致不均勻傳熱，如果鋼流轉移到任何一個區域，則因為注流轉移則導致該角部凝固殼變得異常薄弱，造成坯殼強度下降，裂紋敏感性提升。（2）中包鋼水過熱度的影響，如果中包鋼水過熱度比較大，拉速也比較高，造成結晶器水縫中水間斷沸騰與坯殼變形，坯殼厚度變得更加薄弱，坯殼強度下降，在不均衡力的前提下導致初生坯殼斷裂，然而低過熱度、拉速過慢時，內部角裂的情況依然沒有改變，這證明鋼水過熱度及拉速兩個維度對內部角裂的影響是有限的，要從設備方面考慮消除不利影響因素。（3）結晶器裝置因素的影響，導致結晶器內凝殼不均勻是造成小方坯內部角裂的重要影響因素，結晶器使用過程中，方坯內部角裂的概率變大，是由于隨著結晶器逐漸使用，不可避免產生磨損、變形，導致其不平整度增大，結晶器錐度變小，甚至產生菱形變形的情況。（4）二次冷卻設備的影響，如果二次冷卻不均勻也會對內部角裂產生影響，尤其是針對高拉速鑄機來說，比如一些噴嘴安裝不對中、水量不均勻、噴嘴噴射角度有待調整，都會導致角部開裂。

3 第一二類盤條表面缺陷的預防

（1）高線對生產調整進行嚴格控制，防止出現中間道次軋件表面開裂的情況。生產過程中軋輥、軋槽等要定期更換，避免軋槽因為過度磨損而產生任何不利影響，對軋機孔型中心、軋制中心線、導衛等對中情況進行調整，防止產生單側耳子的情況；（2）高線對生產備件質量進行嚴格控制，特別是導衛設備插件內表面的質量，及其運行穩定可靠性，按照工藝要求對導衛開口度進行調整，確保導衛安裝到中心位置；（3）對停機時間進行科學合理利用，檢查導衛工作狀態，如果存在問題則及時處理。

4 第三類盤條表面缺陷的預防

（1）減少中包鋼水過熱度，對拉速進行適當控制，適當提升結晶器坯殼的厚度、均勻性，促進坯殼高溫力學性能的提升；（2）注意設備維護管理，侵入式水口對中；（3）對結晶器使用情況進行定期檢查，尤其是生產后期，如有磨損等必須更換；（4）停機檢查時對結晶器銅管磨損情況進行檢查，對足輥間距進行調整；（5）選擇適當的二冷噴嘴，注意停機過程中必須要清洗。

5 結束語

總而言之，冷鐓鋼盤條冷鐓不合格的原因相對來說比較復雜，但是歸納發現是由三種表面缺陷導致，包括平行通長裂紋、一條通長裂紋以及斷續裂紋等，經過低倍檢驗及金相檢驗，可以采取冶煉、連鑄以及改進工藝等方法提升其合格率。

參考文獻

[1]趙自義，雍治文，吳從善.冷鐓鋼盤條冷鐓開裂原因分析[J].金屬制品，2005（5）.

[2]鄭雨 ，王大鵬.鉚螺鋼冷鐓裂紋形成與消除的研究[J].材料與冶金學報，2009（1）.

[3]曹助民.以退火代替磷化防止冷鐓拉傷[J].機械工人（熱加工），1990（12）.

[4]劉建勛，李壯，徐佩筆，等.鉚螺鋼冷鐓中的裂紋分析[J].熱加工工藝，2006（5）.