硬线轧断及产品表面飞皮原因分析.pdf

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1、材料应用硬线轧断及产品表面飞皮原因分析11112王绍斌彭雄肖亚汪涛张丽萍（1.重庆钢铁股份有限公司，重庆401258；2.重庆科技学院，重庆401331）摘要：采用扫描电镜、EDS能谱及金相分析手段，分析讨论了硬线钢在轧制过程中断裂及产品表面产生飞皮缺陷的原因及控制方法。分析结果表明：轧断是由硅酸盐及硫化锰夹杂造成，飞皮是由塑性较好的铁锰硅酸盐复合相造成，二者均与精炼脱氧后钢水中未充分排出的夹杂物有关。实际生产中，可通过控制钢中夹杂物的数量及尺寸，从而减少轧断和飞皮的产生。关键词：硬线；轧断；飞皮；硅酸盐夹杂中图分类号：

2、TG356.4文献标识码：A文章编号：1674—3024（2016）14—05—02前言方向进行纵向剖分及横向剖分，制取金相试样，观察剖分断面的微观形貌及夹杂物情况。高速线材产品中，一般将45钢以上的优质碳素钢盘条俗称为硬线。硬线具有超高强度与硬度，是冷拔钢丝的原材料，3结果分析被广泛用作生产低松弛应力钢丝、钢丝绳、钢绞线、弹簧钢丝、3.1轧断检测结果分析镀锌钢丝等拉拔产品，是高线产品中生产难度较大的一类产品。轧断试样断口扫描照片见图1。为满足下游用户使用，优质碳素钢盘条不仅要求高强度与高硬[1]度，而且要求具备优良的拉

3、拔性能，而线材表面质量的好坏[2-4]正是影响线材拉拔性能和冷镦性能的重要因素。表面质量缺陷的产生，如结疤、飞皮、龟裂等在后续拉拔过程中还容易形成应力集中产生脆断，造成人身安全事故。另外，高速线材具有轧制速度快（一般70~120m/s），轧制自动化程度高等特点。若在轧制过程中，尤其是精轧机组间出现中间料型断裂（即轧断），将很大程度影响生产节奏，而且对设备损伤较大。本文通过实验手段，对重钢日常生产中出现图1轧断断口不同位置的SEM照片“轧断”及“飞皮”的原因作了详尽分析，对硬线盘条的生产由图可以看出，断口处未发现明显韧窝，

4、呈脆性撕裂状断及质量控制具有一定借鉴意义。口形貌，表明轧断是由脆性断裂引起。而硬线在轧制过程中，1轧断及飞皮形貌特征承受三向压应力，只有内部存在塑性极差的异类夹杂或铸坯裂纹缺陷方可导致脆断。仔细观察断口，断口边缘形貌与其它地轧断是指钢坯在轧制过程中出现断裂的一类事故。由于坯方明显不同，边缘处出现大片团絮状聚合物，外形不规则，初料到达精轧机组间的已变形程度最大，铸坯缺陷最容易暴露，步判断为某异类夹杂物。因此轧断事故一般多发生在精轧机组间。精轧机组一旦出现轧用EDS能谱测定团絮状聚合物的化学成分并与断口其它断事故，若处理不及

5、时，便会在精轧机组箱体内轧成造成大量部位进行对比，结果见图2。堆钢，事后不仅处理困难而且影响生产节奏，甚至有烫坏辊环造成设备事故的可能，对生产的影响极大。飞皮是轧后成品出现的一种表面质量缺陷。从外观上看，飞皮像贴在成品表面的一块疤壳，疤壳表面积较大，但层片很薄，具有较大比表面积。疤壳一般呈开口状，撬开疤壳，其根部与基体相连，更像一块一端粘贴在成品表面的薄皮，因此现场技术人员将其形象地称为“飞皮”。飞皮一般随机出现在产品表面，大小及其出现的位置基本无规律可循。飞皮的出现将直接导致硬线在后续拉拔过程中脆断，导致生产连续性中断

6、，甚至带来人身安全事故。因此，成品产生飞皮往往直接导致废品的产生，对生产厂造成较大的经济损失。2取样及分析方法2.1轧断取样及检测在轧断部位取样（保留断头），取样后迅速包裹，防止断口受到污染。随后通过扫描电镜观察断口形貌，并通过能谱分析断口不同部位的化学成分。2.2飞皮取样及检测图2断口不同部位处的EDS分析在飞皮部位取样（保留飞皮缺陷），取样后迅速包裹，随由图2可以看出，团絮状聚合物Si、S、Mn、O含量偏高，后通过扫描电镜观察飞皮具体形貌，并通过能谱分析断口不同而断口下端与之对比的地方，Si、S等元素含量均正常，由此

7、部位的化学成分。最后在飞皮部位将试样沿轧制方向及横断面判断团絮状聚合物为硅酸盐与硫化锰夹杂的混合物。硅酸盐（C建筑建材装饰5材料应用类）与硫化锰夹杂（A类）具有较好塑性，轧制过程中会随着是由铁锰硅酸盐复合相造成，二者均与硅酸盐、硫化锰等塑性基体被拉长，当坯料到达精轧机组间时，巨大的纵向变形致使夹杂有关，因此应当对铸坯中塑性夹杂物的数量及尺寸加以控塑性夹杂物拉长演变成纵向微裂纹，在复杂的应力状态下，裂制。影响钢中夹杂物数量和尺寸的重要因素是T[O]，此类夹杂纹尖端产生高度应力集中，当应力场强度因子KI达到材料的物（低熔点）

8、变形性能好，对硬线产品的拉拔性能相对B类、断裂韧度KIC时，裂纹迅速失稳产生脆断，从而导致轧断事故D类等硬质颗粒夹杂物的影响更小，从某种意义讲塑性夹杂物的发生。断口处团絮状聚合物，说明了硅酸盐与硫化锰夹杂的对硬线钢的生产更有利。存在，从而分析轧断事故的产生与此类夹杂物相关。高熔点高硬度类夹杂物（如Al2O3）将对硬线