65钢断裂原因分析

65钢断裂原因分析

1高速材料产品规格65钢带主要用于加工行业的原料，其产品广泛应用于低开口提升机、钢丝绳、弹簧产品、绞线等的加工。盘条规格主要为Ø5.5mm、Ø6.5mm的高速线材。目前八钢65钢盘条制品主要生产用于电力行业的钢芯铝绞线,已生产销售近千吨,总体质量能满足标准的要求,但在制品的生产和检验中存在一些问题,主要反映在拉拔断裂和绞线单丝的1d缠绕试验检测不合格,因此,新疆钢铁研究所和生产厂对此问题进行了研究分析,寻找解决办法。2铸机——高速材轧制——收集打包技术70t超高功率直流电弧炉——LF精炼炉——连铸机——高速线材轧制——冷却控制——收集打包——10/600直进式拉丝机拉拔(机械除鳞)——垂镀线镀锌——管式绞线机——收集打包3芯铝绞线单丝执行的标准依据GB1179—83制定的八钢生产钢芯铝绞线单丝执行的标准见表1,表1中只列出了生产的主要规格。2004年3月～6月生产的钢绞线检验统计情况见表2。44.1优质材料的测定鉴于目前八钢的检测条件,对断口尚不能做定量分析,仅对八钢65钢盘条微量元素、气体、组织、低倍四个方面进行检测,并与国内某大型钢厂的优质65钢盘条数据进行对比,找出不足。试验设备:德国产斯派克公司M5型光谱,美国力克公司TC-436型氧氮测定仪,美国力克公司RH-404定氢仪,北京产AMMAYKYKY1000B型电子显微镜。取样:随机在不同批次取样,分别抽取10个试样,八钢规格为Ø5.5mm,某大型钢厂规格为Ø6.5mm。4.1.1al,ti、v残余(1)微量元素检测结果见表3。八钢与大型钢厂的Al、Ti、V残余情况相当,Al为0.0025%～0.006%,Ti为0.015%～0.016%,V为0.006%左右。气体检测结果见表44.1.2废钢加入量的影响试验结果表明:八钢70t电炉以废钢为主要原料的冶炼残余元素明显偏高,八钢残余Cr是某大钢厂的3倍,残余的Ni是其的7.3倍,残余的Cu基本是其的2.2倍,P含量与其在一个水平上,S的含量是其的2倍,Mo、Al、Ti、V元素含量基本相当,这与目前70t电炉冶炼65钢兑铁水比较少,加入废钢量较多有直接的关系。YB/T170.4—2002《制丝用非合金钢盘条第4部分:特殊用途盘条》中4.3.7规定的Cr+Cu+Ni≤0.30%,八钢65钢的Cr+Cu+Ni的含量平均值为0.275%,接近标准要求的边缘。如果Ni集中在氧化铁皮中,会增加氧化铁皮和金属基体的缠结而不易去除铜元素的抗氧化性比铁元素强,在钢坯加热过程中易沉积在钢的表面,造成晶界富铜脱溶物使晶界变弱,其后果是使表面塑性迅速降低气体检测的情况:八钢T[H]含量与某大型钢厂基本一致,含量都很低,但T[O]含量存在不小的差距,平均差距在18ppm,说明八钢线材氧化物夹杂与其相比有比较大的差距,这是1d断裂的又一个主要原因。对T[N]气体含量的比较,八钢产品平均值比某大型钢厂超出9ppm,且波动大,由于N本身降低热轧状态的塑性,同时N与晶界的结合力强,阻碍金属的滑移变形,在拉拔中加速冷加工硬化的速率,加剧钢材的塑性丧失,对拉拔和制品成品的塑性十分不利。4.1.3用材料的混合和组织的试验比较(1)比检验方法确定检测结果:两个钢厂的夹杂物主要为C类和D类,级别在1～1.5级,某钢厂个别试样存在A类夹杂,级别在0.5～1级。八钢C+D类夹杂为:2～2.5级,某钢厂A+C+D夹杂为:2～2.5级,二者均无粗系夹杂和B类氧化铝夹杂,分布形式为细小颗粒弥散状。从抽检夹杂物的情况看:在100×条件下二者水平相差不大。但因存在取样的随机性,不能说在氧化物夹杂上与某大型钢厂相当,照片略。(2)索氏体比例随高代表性金相组织(500×,100×)照片略。分析其抽检结果:某大型钢厂的线材直径大于八钢线材直径所得到的索氏体比例仍高出0.5级,说明八钢线材索氏体比例未达到最优状况,线材中的珠光体片间距小(珠光体球直径小)的比例与之相比有一定的差距,由于珠光体球直径小能提高断裂应力,同时提高加工硬化率,综合影响拉拔用钢的塑性指标,说明其线材在吐丝后的冷却强度(过冷度)控制上优于八钢,这与目前八钢高线的风冷强度不足有直接有关。4.2总面缩率对绞线塑性的影响从表2的性能表统计来看:1d的不合格主要集中在线材Ø6.5mm,线材生产Ø2.72mm的单丝规格的绞线,占该项目不合格总比例的80%。将三种规格的单丝总面缩率(名义尺寸计算)和强度进行对比,见表6。从表6可以看出如下规律:随着总面缩率的增加,绞线的强度不断增加,塑性指标明显下降(因共554个试样的平均值统计对比,可以不考虑母材性能波动的影响)。简单估算为:面缩范围在75%～79%,平均每增加1%的面缩率,强度值提高17.5MPa;在79%～82.5%时,每增加1%的面缩率,强度值提高35MPa;在达到80%的面缩率时,强度急剧提高,而塑性急剧降低。表6中规格为Ø2.72mm的强度比标准要求高出许多,而塑性明显不足,目前八钢制品公司在生产一些面缩率接近80%的制品产品时,强度偏高,而垂镀线目前无法对绞线的强度和塑性进行调节,也是1d不合格的一个主要原因。4.3氧化铁皮的预处理目前八钢制品公司在硬线拉拔过程中无酸洗工序,仅靠机械弯曲的办法除鳞,不易将氧化铁皮去除干净,而氧化铁皮的存在阻碍润滑粉与钢基体的有效结合,并且在除鳞后的预处理——俗称皂化处理的效果不好,不能起到很好的载体作用,使钢材表面局部产生干摩擦,钢丝表面划伤,在进入下一步拉拔时易产生断裂。5减少氧、氮含量,降低拉拔性能(1)八钢线材中Ni元素的残余较多,增加钢基体与氧化铁皮的粘着,机械除鳞效果不理想,影响润滑效果,造成拉拔断裂。(2)八钢线材中残余元素明显偏高,尤其是Cu元素偏高的幅度较大,对钢的塑性十分不利,是拉拔断裂和1d试验不合格的一个主要原因。(3)目前八钢65钢盘条的氧、氮控制水平有待提高,减少夹杂物含量是解决断裂的有效途径。(4)八钢线材索氏体比例未达到最优状况,使钢材的拉拔塑性未达到最佳,这与目前八钢高线的风冷能力不足有关。(5)面缩率接近或大于80%的制品产品,由于其强度的急剧上升,塑性指标急剧下降,而在镀锌生产线上还无法对其性能进行调节,导致缠绕试验的不合格。为此提出几点建议:(1)冶炼中应增加入炉铁水量,达到35t/炉。因为进口废钢中有色、合金等物不能彻底筛选,建议采用八钢自产切头或疆内废钢,以减少残余元素,同时可降低氮的含