張 杰 吳振平 朱興安
(寶山鋼鐵股份有限公司鋼管條鋼事業(yè)部條鋼部 上海:201900)
SCM435鋼種屬合金冷鐓鋼,鋼種強度較高,一般用于制造汽車用10.9級和12.9級高強度緊固件,包括六角法蘭及組合螺栓、缸蓋及貫穿螺栓等零件。SCM435鋼種含Cr、Mo、Mn、Si等化學元素,強度可達到1000MPa左右。由于該鋼種較硬,在軋制過程中變形抗力和軋制寬展較大,所以對軋機斷面尺寸控制有一定的要求。在軋制過程中,過程軋件表面出現(xiàn)的細線缺陷,若經(jīng)后續(xù)道次軋制消除不掉,在成品冷鐓時易產(chǎn)生開裂問題,影響下游用戶的使用質(zhì)量。本文以SCM435鋼種為研究對象,在原料質(zhì)量正常的前提下,研究不同線材軋制工藝控制對SCM435鋼種過程軋件質(zhì)量的影響。
試驗材料SCM435鋼種化學成分見表1。在SCM435軋制試驗過程中,粗軋機斷面設(shè)定如表2中所示,試驗分8組。對粗軋機之后的軋件取樣,進行360°表面質(zhì)量磁探確認,并對每組取樣表面缺陷進行數(shù)量統(tǒng)計和形貌描述,詳見表2。
表1 SCM435鋼種化學成分及性能
從表2中過程軋件缺陷數(shù)和形貌來看,第1組(1架放料,2架與3架收料)及第8組(1架、3架放料、2架收料)是最優(yōu)的兩組方案,缺陷數(shù)相對少且缺陷輕微,經(jīng)后續(xù)道次軋制缺陷能夠消除。其它組試驗方案產(chǎn)生的缺陷相對較多,詳見表3。其中,較為嚴重的缺陷2條180°對稱線缺陷和3條線缺陷(兩條180°對稱和1條在天地),該類缺陷需要進行調(diào)整和控制。
表2 工藝調(diào)整試驗參數(shù)和過程軋件表面質(zhì)量
表3 缺陷分布及形貌特征類型
對取樣進行酸洗和檢查,發(fā)現(xiàn)該類缺陷在軋件表面上肉眼可見。對試驗組缺陷較嚴重的取樣做金相分析,形貌大多是底部呈鈍角狀,張口較大,底部未見氧化鐵物質(zhì),圖1是典型的連續(xù)線及斷續(xù)線缺陷及其微觀形貌。連續(xù)線缺陷深度0.07mm-0.09mm,斷續(xù)線缺陷深度0.04mm-0.06mm,連續(xù)線缺陷深度較深些。
圖1 典型缺陷及金相分析
從缺陷產(chǎn)生的分布規(guī)律來看,缺陷主要產(chǎn)生在距離兩旁線約8mm~10mm位置,且會呈180°對稱分布,產(chǎn)生位置與鋼坯的角部在軋制變形后位置有一定的對應(yīng)關(guān)系。1架放料,軋件樣表面質(zhì)量要相對好些。相反,1架收料的情況,軋件樣質(zhì)量相對差些。同時,通過對取樣縱斷面分析發(fā)現(xiàn),顯示軋件樣斷面也有點偏斜(詳見圖2),一個對角較凸,一個對角較圓滑,而180°分布的兩條缺陷也是在兩個對角是凸的位置,判斷角部變形劇烈,從而帶來缺陷。
圖2 過程軋件縱斷面圖
一方面,從1架出來的軋件斷面來看,1架天地尺寸控制為116mm,兩旁尺寸為150mm,而天地尺寸控制為110mm,兩旁尺寸為157mm。天地尺寸變小6mm,兩旁相應(yīng)會變大7mm,如圖3所示。由于2架軋槽孔型是箱型孔,當1架出來軋件寬度較寬且大于孔型槽底寬度時,軋件角部在2架軋槽內(nèi)變形程度也相應(yīng)會更加劇烈,加劇了坯料角部不均勻變形的程度,后續(xù)軋制會對過程軋件表面質(zhì)量產(chǎn)生影響[1]。同時,通過計算進2架的軋件寬高比,天地尺寸為116mm的寬高比要較110mm大,整個斷面偏“正方”,而110mm斷面尺寸軋件偏“矩形”。偏“正方”的軋件,在2架與3架相同的壓下量,角部變形也要偏均勻[2],角部變形要相比偏“矩形”斷面變形也會小。所以,1架斷面收小后,軋件兩旁變大后,軋件在后道次軋制過程中,角部變形會劇烈且不均勻,軋件表面質(zhì)量情況趨勢會不好。
圖3 不同天地尺寸和兩旁尺寸
另一方面,2架進口滾動導(dǎo)衛(wèi)開口度會變大后,如不及時調(diào)整,后續(xù)會造成軋件在孔型中軋制出現(xiàn)如圖4中倒鋼現(xiàn)象[3],軋件會出現(xiàn)一對對角圓滑(A角),一對對角尖銳(B角)的現(xiàn)象,后續(xù)軋制也會出現(xiàn)角部變形不均勻的情況。
圖4 軋件倒鋼現(xiàn)象
(1)在粗軋機軋鋼過程中,根據(jù)鋼種情況,要合理匹配粗軋機斷面尺寸控制。對于控制鋼坯軋制角部變形對過程軋件質(zhì)量造成的影響,可通過1架適當放料,減小軋件咬入2架的軋件寬度,減緩鋼坯角部在軋槽內(nèi)的變形程度。
(2)為了控制軋制過程的均勻變形,2架軋槽孔型側(cè)壁的磨損也要控制,2架軋槽磨損偏大,會在孔型側(cè)壁磨損出現(xiàn)臺階,造成軋件在不均勻磨損的孔型中軋制。
(3)鋼坯在加熱爐中進行燒鋼過程中,表面會生成較厚的氧化鐵皮,氧化鐵皮未有效清除,在軋制過程中對角部變形也會產(chǎn)生影響,提升加熱爐出爐口除鱗機的除鱗壓力,確保鋼坯氧化鐵皮能夠清除。
(4)對于控制軋機的過鋼狀態(tài)也非常重要,為了控制好2架軋鋼狀態(tài),避免出現(xiàn)異常倒鋼的情況,重點是要控制好2架進口導(dǎo)衛(wèi)的開口度,與來料斷面尺寸進行匹配,確保導(dǎo)衛(wèi)對軋件的扶持效果。
(5)在軋鋼過程質(zhì)量控制中,要求對SCM435大類鋼種,對過程中間樣進行取樣,對表面質(zhì)量進行檢查和判斷,如發(fā)現(xiàn)存在對應(yīng)坯料角部位置的線缺陷,可通過上述方式進行調(diào)整控制。
經(jīng)過對線材SCM435鋼種軋制工藝的分析和研究,得出應(yīng)重點控制粗軋機軋件斷面尺寸、軋槽孔型的磨損、鋼坯表面氧化鐵皮清除和2架進口導(dǎo)衛(wèi)的開口度,不僅控制軋件在孔型中角部變形程度,而且確保軋件在孔型軋制中扶持效果好。實踐證明,在實施上述措施后,線材SCM435鋼種的質(zhì)量趨于穩(wěn)定且明顯提升,軋線停機調(diào)整時間也減少很多,成材率由97.10%提高至97.65%。
(1)SCM435鋼種較硬,軋制變形抗力和寬展較大,該鋼種對軋件斷面尺寸的控制有一定的要求,角部變形的劇烈程度會對后續(xù)軋件表面質(zhì)量造成影響。
(2)在軋制變形過程中,粗軋機1架適當放料,對緩解軋制過程中角部變形有利。同時,對于影響角部變形的因素,軋槽表面質(zhì)量、鋼坯表面氧化鐵皮生成和除鱗壓力等,也要進行關(guān)注和控制。
(3)軋件倒鋼會造成軋件變形的不均勻,在軋鋼過程中,也要根據(jù)來料合理匹配滾動導(dǎo)衛(wèi)的開口度,進而控制軋件倒鋼狀態(tài)。