第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用課件

第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用2023/7/18第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用1高碳硬線(xiàn)鋼82B中Al2O3-SiO2-MgO-CaO-MnO系夾雜物塑性化控制新余鋼鐵股份有限公司分析了高碳硬線(xiàn)鋼82B在冶煉過(guò)程中復(fù)合夾雜物-鋼液-渣及耐火材料局部動(dòng)態(tài)平衡反應(yīng)過(guò)程及Mn、Si和Al脫氧條件下夾雜物成分變化規(guī)律。利用熱力學(xué)計(jì)算軟件進(jìn)一步計(jì)算分析了硬線(xiàn)鋼獲得良好變形能力的Al2O3-SiO2-MgO-CaO-MnO五元系夾雜物所需要的條件。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用1.1熱力學(xué)分析夾雜物形成條件某鋼廠(chǎng)生產(chǎn)高碳鋼盤(pán)條的工藝流程為:鐵水脫硫→轉(zhuǎn)爐冶煉→Mn、Si和Al合金終脫氧→LF精煉→連鑄連軋由于高碳硬線(xiàn)鋼采用一定的鋁脫氧,因此在隨后的爐外精煉過(guò)程中必須采用高堿度、高還原性爐渣精煉。當(dāng)高堿度、高還原性爐渣形成后,由于渣-鋼間的氧勢(shì)很低,渣中的CaO、MgO會(huì)被還原,部分Ca、Mg進(jìn)入鋼液中,生成CaO、MgO。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用在軋制溫度下,隨著夾雜物熔點(diǎn)的降低,其變形能力越來(lái)越好,夾雜物的熔點(diǎn)低于1500℃時(shí),其變形能力比同溫度下鋼的變形能力好，當(dāng)夾雜物中CaO、MgO和Al2O3含量達(dá)到一定程度時(shí),就會(huì)形成非塑性?shī)A雜物。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用研究假設(shè)夾雜物-鋼液-渣之間達(dá)到了熱力學(xué)平衡,夾雜物的成分與渣的成分趨于一致,夾雜物的成分可以用鋼液與夾雜物間的熱力學(xué)平衡預(yù)測(cè)。因而通過(guò)控制精煉渣成分、爐襯耐火材料和一定的脫氧條件,可以控制夾雜物的成分。1.2硬線(xiàn)鋼中夾雜物成分熱力學(xué)優(yōu)化及控制第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用因此通過(guò)熱力學(xué)軟件優(yōu)化上述各組元的濃度,以控制夾雜物的成分。在給定組元成分、溫度、壓力和某一組元的活度,選擇可能生成的物質(zhì)和合適的數(shù)據(jù)庫(kù),就可以計(jì)算出與該組元活度對(duì)應(yīng)的爐渣成分。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用1873K時(shí)鋼液中元素的相互作用系數(shù)第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用為了將夾雜物成分控制于低熔點(diǎn)區(qū)域,Al2O3的活度應(yīng)控制在0.01~0.04。同時(shí),為了提高夾雜物的堿度,可以將CaO的活度控制在0.01~0.05,而SiO2的活度應(yīng)當(dāng)控制在較低的范圍內(nèi)(小于0.005)。由于MnO組元可以降低夾雜物的熔點(diǎn)、擴(kuò)大低熔點(diǎn)區(qū)域,因此適當(dāng)提高M(jìn)nO的活度有助于將夾雜物成分控制于低熔點(diǎn)區(qū)域。1.3結(jié)論第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用2鉻微合金化對(duì)大規(guī)格高碳鋼線(xiàn)材質(zhì)量的影響唐山鋼鐵有限公司研究了成品成分與高碳鋼線(xiàn)材力學(xué)性能的關(guān)系,得出回歸方程。討論鉻微合金化對(duì)大規(guī)格高碳鋼線(xiàn)材質(zhì)量的影響。高碳鋼中加入的鉻元素抑制先共析鐵素體析出,減小珠光體片層間距,可明顯提高抗拉強(qiáng)度,提高斷面收縮率,改善線(xiàn)材的拉拔性能。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用2.1高碳鋼線(xiàn)材生產(chǎn)工藝流程第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用2.2鉻微合金化對(duì)高碳鋼線(xiàn)材力學(xué)性能及組織的影響高線(xiàn)軋制80鋼工藝:加熱溫度1050℃,吐絲溫度850℃,風(fēng)冷速度約為4℃/s。采用鉻鐵合金化與不采用鉻鐵合金化對(duì)高碳鋼力學(xué)性能的影響如表1所示,對(duì)高碳鋼線(xiàn)材心部組織的影響如圖2所示。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用由表1可以看出,加入鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%~0.30%,與未加入鉻元素的高碳鋼線(xiàn)材相比,可使抗拉強(qiáng)度平均提高67.9MPa,斷面收縮率平均提高2%。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用圖2高碳鋼線(xiàn)材心部金相組織第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用從圖2可以看出,加入鉻元素和未加入鉻元素的高碳鋼線(xiàn)材顯微組織有明顯區(qū)別,加入鉻元素的顯微組織粗大,珠光體較少,無(wú)先共析鐵素體析出;未加入鉻元素的顯微組織粗大,珠光體較多,有先共析鐵素體析出。顯然先共析鐵素體量很小(約為1%~2%),但由于鐵素體與珠光體組織有截然不同的性能,且在轉(zhuǎn)變過(guò)程中沿原奧氏體晶界析出,所以對(duì)線(xiàn)材抗拉強(qiáng)度和斷面收縮率有不利影響。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用在軋制大規(guī)格(Φ≥10mm)高碳鋼線(xiàn)材時(shí),由于線(xiàn)材直徑較大,線(xiàn)材心部冷卻較慢,奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變時(shí),就可能形成較大的珠光體片層間距。從圖3、圖4可以看出,鋼中加入鉻元素可縮小奧氏體區(qū),使C曲線(xiàn)向右移,提高鋼的淬透性,抑制先共析鐵素體析出,縮小珠光體片層間距。所以,在軋制大規(guī)格高碳鋼線(xiàn)材時(shí),鋼中加入鉻元素,減少或消除先共析鐵素體析出,使珠光體片層間距減小。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用縮小珠光體片層間距可提高鋼的抗拉強(qiáng)度又可以提高鋼的塑性。在拉拔時(shí),隨珠光體片層間距的減小,極限拉拔強(qiáng)度增加,極限拉拔量也增加。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用(1)高碳鋼中加入鉻元素可明顯提高抗拉強(qiáng)度,也可改善斷面收縮率。(2)80鋼中鉻元素含量在0.20%~0.30%范圍內(nèi),鉻元素每提高0.01%,抗拉強(qiáng)度提高3.22MPa,斷面收縮率提高0.078%。(3)高碳鋼中加入鉻元素抑制先共析鐵素體析出,縮小珠光體片層間距,改善線(xiàn)材心部與邊部組織的均勻性。2.3結(jié)論第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用3微合金高碳鋼硬線(xiàn)軋制工藝研究北京科技大學(xué)對(duì)酒鋼的微合金高碳鋼硬線(xiàn)軋制工藝進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，與普通高碳鋼相比,鈮元素的加入使微合金高碳鋼的A→P轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間擴(kuò)大,開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度升高,轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度降低,轉(zhuǎn)變完成所需時(shí)間增加。與普通高碳鋼相比,含鈮高碳鋼受冷卻速度的影響較大:隨著控冷冷速的提高,線(xiàn)材內(nèi)部索氏體含量增加,珠光體和先共析鐵素體的含量降低,線(xiàn)材的強(qiáng)度、塑性向著有利于深加工的方向發(fā)展。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用加熱爐→粗軋→1#飛剪切頭尾→中軋→2#飛剪切頭尾→中軋→預(yù)精軋→預(yù)水冷→3#飛剪切頭尾→精軋→水冷→熱測(cè)徑→減定徑→水冷→探傷→吐絲→控制冷卻(風(fēng)冷)→集卷→打包→入庫(kù)3.1軋鋼工序所采用的工藝路線(xiàn)第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用3.2主要技術(shù)措施（1）控制軋制、控制冷卻；（2）終軋溫度的控制；（3）控冷輥道佳靈裝置參數(shù)的調(diào)整、設(shè)定；（4）冷卻速度的確定；（5）控冷冷速的確定。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用3.3試驗(yàn)結(jié)果分析第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用由表1可以看出鈮微合金高碳鋼硬線(xiàn)在冷速25.43℃/s時(shí)的索氏體比例比21.34℃/s時(shí)的索氏體比例高4.61%、珠光體含量低4.46%、鐵素體含量低0.1%,因此鈮微合金高碳鋼硬線(xiàn)隨著控冷冷速的提高,線(xiàn)材內(nèi)部索氏體含量增加、珠光體和先共析鐵素體的含量降低。隨著索氏體含量增加、珠光體和先共析鐵素體含量的降低,線(xiàn)材的強(qiáng)度、塑性向著有利于深加工的方向發(fā)展。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用從圖3~4中的e、f、g、h四張照片可看出,線(xiàn)材中鐵素體含量明顯偏高,尤其心部不但含有較多已呈網(wǎng)狀的鐵素體,且珠光體含量很高,片層間距粗寬,索氏體含量相對(duì)較低。而鐵素體組織強(qiáng)度低于索氏體組織的強(qiáng)度,在線(xiàn)材受拉伸時(shí),由于網(wǎng)狀鐵素體在奧氏體晶界的析出,使材料首先在晶界形成微裂紋,隨著外力的增大,裂紋迅速擴(kuò)展斷裂,使線(xiàn)材抗拉強(qiáng)度低,韌性差;同時(shí)在有粗片狀珠光體和索氏體混合的組織時(shí),材料的強(qiáng)度和塑性就取決于強(qiáng)度和塑性較弱的粗片狀珠光體在基體組織中的數(shù)量比例,比例越大則線(xiàn)材的強(qiáng)度和塑性就越差。對(duì)比照片發(fā)現(xiàn),表面組織明顯優(yōu)于心部,其珠光體片層相對(duì)較小,而軋后冷卻時(shí)邊部冷速一般較心部快,表明可能由于線(xiàn)材在控冷線(xiàn)上冷速較慢而導(dǎo)致這種索氏體+粗片狀珠光體(多)+網(wǎng)狀鐵素體組織的出現(xiàn)。第9講中高碳鋼棒線(xiàn)材的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用（1）為獲得良好的組織性能,在設(shè)備允許的條件下,應(yīng)采用低溫終軋。（2）與普通高碳鋼相比,鈮元素的加入使高碳鋼的A→P