日照钢铁有限公司山东日照276806
摘要：近二、三年来,我国品种钢的品种与生产规模发展较快。但在品种钢的轧钢实践中,生产人员常用一些生产普钢的经验来组织品种钢的生产,以至于造成一些困难和不应有的损失。笔者认为研究分析生产品种钢过程中的轧钢温度控制非常必要,轧钢温度控制对保证品种钢的生产非常重要。
关键词：温度控制；轧制品种钢；过程中的作用
1品种钢在组织、性能上的特点
目前钢厂新开发的主要是调质钢与弹簧钢,调质钢主要包括40Cr及抽油杆钢;弹簧钢主要是铁路用弹条产品及弹簧扁钢。为使调质钢获得较好的综合力学性能,必须要求钢具有回火索氏体组织,就要以不同的合金元素来增大钢的淬透性如Cr、Mn等,为了进一步细化奥氏体晶粒提高钢的力学性能,向钢中加入Al、V、Ti等,为了避免高温回火脆性加入Mo、W等。调质钢一般用于加工机械零件及油田用抽油杆,其力学性能通常要求бs=491～981MPa,бb=785～1373MPa,一般由热轧中碳钢调质后获得。弹簧钢材料要求高的弹性极限,此外在周期性载荷的作用下,又要求材料具有高的疲劳强度和耐冲击性能。一般采用含碳0.5%～0.7%的低合金钢,其中碳的作用是保证钢材的强度,其力学性能在淬火回火处理后应达:бs=1373MPa,бb=1491MPa。其中加入Cr、Mn、B主要是增大其淬透性;Si用于提高钢的弹性极限;V用于细化晶粒,目前较典型的弹条产品有60Si2Mn、60Si2Cr、60Si2CrVA。像非调质钢FT9780,不仅要求有高的强度极限,还要求有高的疲劳极限。一般采用含碳0.10%左右的低合金钢,其中加入Cr、Mn、V、Ti主要是为了形成粒状贝氏体,以满足性能要求。
2品种钢在加热时的特点
2.1Cr的影响
含Cr钢对过热不敏感,但Cr能降低钢的导热性,为了避免产生表面裂纹,在较低温度应缓慢而均匀的加热。
2.2Mn的影响
含Mn钢对过热的敏感性强,在加热过程中晶粒容易长大,使塑性降低。奥氏体Mn钢,由于导热性低,膨胀系数大,对加热速度有较大的敏感性,大断面的Mn钢加热过快,可能出现内裂。
2.3Si的影响
Si在钢中大部分溶于铁素体,使铁素体强化,特别能显著地提高弹性极限,但是由于Si能促进石墨化,加热时脱碳比较严重。
2.4Cr、Mo、Ti的共同影响
Cr、Mo、Ti是缩小奥氏体相区的的元素,它使得A4点降低,因此在加热含这类元素的钢时,其加热温度的上限一般较普碳钢低。如20CrMoA、35CrMoA其加热温度的上限一般较普碳钢低50℃以上。
3品种钢在高温轧制时的特点
3.1成份特点
(1)根据钢的成份对轧件宽展的影响系数,我们可以看到合金钢的宽展比普碳钢大,具体由合金作用及其合金在钢中含量来决定,在生产品种钢时我们必须注意这个现象。(2)对于含合金的钢来说,由于合金元素会影响碳在奥氏体中的扩散,因而奥氏体化的速度不同于一般碳钢,碳化物形成元素铬、钼、钨、钒等,在钢中形成的特殊碳化物较难溶解,并降低碳的扩散能力,其奥氏体均匀化时间较碳钢长。(3)品种钢中普遍含有的Cr、Mo具有高温强度特性,FT9780钢明显能够保持高温强度。在实际轧钢实践中FT9780的高温强度特性表现较为明显,最直接的表现即是对轧辊及导卫轮的冲击。一般产生的后果有两种:钢材表面凸疤,原因是FT9780的高温强度较高,冲击轧辊或导卫,造成表面局部脱落后形成;钢材表面凹坑,原因是轧辊或导卫表面材质不均匀,部分未磨下去造成表面的小凸起,轧制后在钢材表面形成。
3.2共同特征
3.2.1变形时弹跳大
品种钢有一个共同特点,即变形时弹跳明显大于普钢,特别是弹簧钢,一般在生产中采用加大预压量的办法来保证成品尺寸,这样做的最大问题是尾部耳子或椭圆度超差,在生产小规格弹圆时尾部椭圆度超差较明显,在生产大规格品种钢时尾部耳子较明显,这两者目前也未得到较好解决。
3.2.2粘钢现象
粘钢现象是导卫工作环境中常见问题:热轧生产时,钢温在1000℃左右,导板外部用水冷却,造成导板内外温度梯度很大,钢通过后使工作表面温度迅速降低,不断通过的钢坯使导板工作面形成强烈的温度波,在高温滑动磨擦下,导板表面有时发生粘合被轧金属现象。品种钢粘钢,在生产实践中,我们看到品种钢的粘钢现象较普碳钢明显,导卫的磨损相对较重,我们认为主要原因是品种钢的某些合金成份与导卫成份相近,且高温强度相对较大造成的。实际生产中改善导卫轮的润滑和冷却条件、提高表面加工精度能减轻品种钢的粘钢。
3.2.3钢材表面缺陷
由于品种钢的使用性能要求,对其表面质量要求较高。但在热轧时较易产生通条划线,从其形状结合变形分析,产生通条划线的主要原因在于一方面轧件具有高温强度特性,另一方面轧件至精轧区钢温已处于再结晶温度的下限,加上轧件表面温度冷却过快且受形状影响,从而导致在某一纵向变形困难。调质钢中的40Cr钢一般用于热镦后制作零部件,其对表面质量要求较高,在热轧时也较易产生通条划线。另外弹簧钢易发生表面脱碳。脱碳是一系列复杂的化学变化过程,可产生在钢坯加热与轧后冷却的过程中。
3.2.4温度敏感性高
我们在实际生产中观察轧机电流值,轧制品种钢时没有太大变化,但在钢温不匀时,可以看到轧机电流值大幅波动,由此认为轧制品种钢时其要求的轧制功率没有明显增加,但如果温度控制不合理,则极易出现不正常现象。
4品种钢在精整区的特点
4.1硬度特性
品种钢中的弹簧钢,由于其含碳较高,如果轧后冷却过快,极易在表面形成高的硬度、脆性大,在冷剪剪切时弹跳极大,另外用户在加工前下料,下料设备受到的冲击也较大,因此在轧弹簧钢时钢的硬度是一个较为重要的指标。目前防止轧后冷却过快的办法主要是:(1)采用一齿多支的策略接钢;(2)尽量不在厂房内部温度过低时轧弹簧钢,尽量缩短弹簧钢在冷床上的停留时间以利于改善其硬度状况。
4.2强度特性
品种钢强度相对较大,塑性相对较低,特别是FT9780和35CrMoA抽油杆。通过对比发现,在连续生产时正常速度剪切情况下,一般上述钢种不出现断面裂纹,但当钢在冷床上非正常停留一段时间再剪切时,剪机电流值增大,且在钢材断口上出现裂纹,另外,选已完全冷却的FT9780用鳄鱼剪剪切,其断口上出现裂纹。从保护设备、保证产品质量上都应该尽量缩短此类品种钢在冷床上的停留时间。另外,为提高这类钢的塑性以及消除内部应力,在使用前一般需进行低温退火。
5结语
品种钢的特性决定了其对温度的要求较高,因此为保证品种钢的产品质量应做到:(1)加热均匀。加热炉加热应将头尾温差控制要求的范围内。(2)冷却均匀。包括轧辊冷却均匀和导卫冷却均匀,目的是保证轧件在轧制时温度均匀。(3)对冷床的冷却进行控制。对弹簧钢应有特殊的控制;其他钢种采取及时下床的办法。
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