李振華 王輝

摘要：在對車輪鋼HZ330CL橫折缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，確定了鋼中C、N間隙原子是造成鋼卷開平過程變形不均勻進(jìn)而產(chǎn)生橫折缺陷的主要原因。通過加入固氮元素“鈦”，減少鋼中“氣團(tuán)”的產(chǎn)生，有效地避免了鋼卷橫折缺陷的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：橫折；氣團(tuán)；固氮

1前言

車輪鋼HZ330CL主要用于制造汽車用車輪輪轂，用戶使用時(shí)需將熱軋鋼卷開平、裁剪加工成條狀鋼板，然后進(jìn)行輪輞加工。車輪鋼HZ330CL開發(fā)前期用戶在開平過程中，鋼卷多次出現(xiàn)開卷后橫向折痕缺陷，嚴(yán)重影響了河鋼邯鋼產(chǎn)品形象。為了改善質(zhì)量，提高市場占有率，在對車輪鋼HZ330CL橫折缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，確定了鋼中C、N間隙原子是造成鋼卷開平過程變形不均勻進(jìn)而產(chǎn)生橫折缺陷的主要原因。通過加入固氮元素“鈦”，減少鋼中“氣團(tuán)”的產(chǎn)生，有效地避免了鋼卷橫折缺陷的產(chǎn)生。

2橫折缺陷原因分析

車輪鋼HZ330CL主要采用低碳、低錳成分體系，抗拉強(qiáng)度330-370MPa，熱軋鋼卷狀態(tài)交貨。用戶使用開平過程中，出現(xiàn)開平后鋼板表面凹凸不平問題，觸摸有手感，缺陷照片見圖1。

從缺陷鋼卷進(jìn)行取樣分析，在板寬1/4處取橫向拉伸試樣，試樣長度300mm，按GB/T 228中5號試樣進(jìn)行加工，試樣原始標(biāo)距50mm，平行長度的原始寬度25mm，在MTS 65/G電子拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)拉伸性能檢測，所得力學(xué)拉伸曲線見圖2。

由圖2可以看出，拉伸曲線在屈服平臺階段存在明顯的上、下屈服波動，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是鋼中N含量偏高時(shí)，C、N原子與鐵素體中刃型位錯(cuò)線和螺旋位錯(cuò)作用分別形成“柯氏氣團(tuán)”和“史氏氣團(tuán)”，兩種氣團(tuán)在鋼卷在受外力作用時(shí)，可有效阻止位錯(cuò)線滑移運(yùn)動，使得外力持續(xù)上升，拉伸曲線出現(xiàn)上屈服點(diǎn)；位錯(cuò)線繼續(xù)運(yùn)動與氣團(tuán)脫離后，位錯(cuò)線滑移阻力恢復(fù)原有程度，屈服強(qiáng)度降低，拉伸曲線出現(xiàn)下屈服點(diǎn)[1]。

在鋼卷中N元素含量較高時(shí)，較多的“氣團(tuán)”導(dǎo)致拉伸曲線屈服平臺波動較大，鋼卷在開平過程中，受外力作用產(chǎn)生受力變形不均問題，又稱“呂德斯帶”。

3改進(jìn)措施

根據(jù)上述原因分析，想要改善HZ330CL橫折缺陷，可從以下兩個(gè)方面著手：①減少組織中“氣團(tuán)”數(shù)量；②減少“氣團(tuán)”對位錯(cuò)運(yùn)動的阻礙作用。

可采用的工藝優(yōu)化措施主要有3種：

（1）嚴(yán)格煉鋼工藝過程控制，減少鋼水中N元素含量；

（2）鋼中加入適量固氮元素“鈦”，減少成品中游離態(tài)N元素含量；

（3）對鋼卷進(jìn)行平整，在平整過程對鋼卷施加適當(dāng)?shù)妮d荷使位錯(cuò)發(fā)生少量運(yùn)動，擺脫“氣團(tuán)”的釘扎作用。

上述三種措施均可減少“氣團(tuán)”含量或減弱“氣團(tuán)”作用，從而有效減少鋼卷開平過程褶皺缺陷的發(fā)生。但是由于煉鋼設(shè)備能力問題和成本問題，在實(shí)際生產(chǎn)中偏向于采用后兩種方式進(jìn)行生產(chǎn)工藝改進(jìn)。

4應(yīng)用效果

實(shí)際生產(chǎn)中，分別采用冶煉過程中加入少量鈦合金和軋后過平整兩種措施進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證，具體措施為：①產(chǎn)品熔煉成分要求中加入鈦元素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制范圍為0.01-0.02%，其它生產(chǎn)工藝保持原工藝不變；②在措施①的基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)鋼卷由平整機(jī)進(jìn)行250噸載荷下平整。

對上述兩種工藝所生產(chǎn)鋼卷進(jìn)行力學(xué)性能檢測，所得拉伸曲線見圖3和圖4，其中圖3中粉色曲線為原工藝?yán)烨€，其它顏色為加鈦工藝?yán)烨€，圖4中粉色和綠色曲線為加鈦工藝平整前拉伸曲線，其它顏色為平整后拉伸曲線。

由圖3和圖4可以看出，加入固氮元素“鈦”后，鋼卷拉伸曲線中屈服平臺波動情況明顯改善，可有效抑制“呂德斯帶”的發(fā)生；鋼卷過平整后，拉伸曲線中屈服平臺消失，可杜絕“呂德斯帶”發(fā)生。

上述兩種措施相比較，加入“鈦”元素雖無法完全杜絕“褶皺”問題發(fā)生，但成本增加僅5元/噸；而鋼卷過平整雖然可以杜絕“褶皺”問題發(fā)生，但存在一定的時(shí)效性，且放置幾個(gè)月后易出現(xiàn)拉伸曲線回復(fù)問題，且成本增加較多，約50元/噸。

5結(jié)語

熔煉成分增加鈦合金等優(yōu)化措施實(shí)施后，已累計(jì)完成千余噸HZ330CL生產(chǎn)，開平過程橫折缺陷明顯改善，無一起相關(guān)質(zhì)量異議提出，客戶滿意度明顯提升。

參考文獻(xiàn)

[1]宋維錫.金屬學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

（作者單位：河鋼集團(tuán)邯鋼公司連鑄連軋廠）