高速线材表面质量缺陷的产生原因及排除方法

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高速线材表面质量缺陷的产生原因及排除方法主要从精轧机考虑

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1管线钢有什么特点，冶炼工艺上如何进行质量控制?

　 管线钢主要用于输油、气管道，要求特性为：

　 (1)高的抗氢致裂纹(HIC)性能；

　 (2)高的抗H2S腐蚀能力；

　 (3)钢材的强韧性高；

　 (4)钢材的疲劳强度高；

　 (5)焊接性好。

　 管线钢的洁净度要求：超低S、低P、低H、低O含量，加钙处理使硫化物夹杂球化。

　 为了提高输送效率，对大型油、气田的输送管线设计倾向于提高工作压力和增大管径，因此提高对管线钢强度的要求，已由最初的σS≥289MPa(X42)提高到σS≥482MPa(X70)，σS≥551MPA(X80)。管线钢的成分举例见表10-6。硫是管线钢中影响抗HIC能力的主要元素，当钢中硫含量大于0.005％时，随钢中硫含量的增加HIC的敏感性显著增大，当钢中硫含量小于0.002％时，HIC明显降低。硫还影响管线钢的低温冲击韧性，降低硫含量可显著提高冲击韧性。在实际生产中碳含量有所降低，因为增加碳含量将导致管线钢抗HIC的能力下降，使裂纹率突然增加。磷是管线钢中的易偏析元素，在偏析区其淬硬性约为碳的2倍，显著降低钢的低温冲击韧性，恶化焊接性能。钢中氧化物夹杂是管线钢产生HIC的根源之一，危害钢的各种性能。

表10-6　 管线钢的成分

钢号	化学成分w/%
	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti	V	Als
X60RL	≤0.16	≤0.45	≤1.60	≤0.025	≤0.020	≥0.005	≥0.005
X70RL	≤0.16	≤0.45	≤1.70	≤0.025	≤0.020	≥0.005	≥0.005
X60-1	0.070	0.26	1.14	0.016	0.006	0.040
X60-2	0.070	0.27	1.29	0.011	0.005	0.040	0.030
X70-1	0.088	0.31	1.53	0.017	0.004	0.042		0.062	0.054
X70-2	0.096	0.30	1.60	0.014	0.001	0.054		0.049

　

　 钢中氢是导致白点和发裂的主要原因，管线钢中的氢含量越高，HIC产生的几率越大，腐蚀率越高，平均裂纹长度增加越显著。

　 管线钢生产可采用如下工艺路线：

　 (1)铁水预处理→转炉复合吹炼→RH(或VD)及钙处理→连铸；

　 (2)铁水预处理→转炉复合吹炼→LF炉→RH(或VD)及钙处理→连铸。

　 宝钢已批量生产高质量管线钢达到了w[S]≤20ppm(0.0020％)，w[P]≤90ppm(0.0090％)，T[O]≤25ppm(0.0025％)，w[N]≤35ppm(0.0035％)，w[H]≤2ppm(0.0002％) 的水平。采用工艺路线(2)，能生产w≤10ppm(0.0010％)的超低硫抗HIC管线钢。

　

2影响冷镦钢性能的因素有哪些，冶炼中应注意哪些要点?

　 冷镦用钢以冷镦法大量快速、高精度生产各种机械零部件，目标成本低。对冷镦钢钢材，表面质量和塑性要求高。影响冷镦钢性能的因素主要有如下几个方面：

　 A 化学成分

　 C：碳含量增加，钢硬度升高、塑性降低、冷镦性能变差。中碳冷镦钢须退火处理。

　 Si：硅含量高的钢不易冷变形，低碳冷镦钢的w[Si]≤0.03％，中碳冷镦钢中w[Si]≤0.20％。

　 S：硫会恶化热加工性能，应控制在低含量。

　 P：磷使钢产生冷脆，强度升高，硬度增大，塑性下降，应控制低的含量。

　 Al：铝使钢晶粒细化，改善塑性，但含量太高易生成氧化铝夹杂物，可控制在0.02％～0.06％。

　 Cu、Sn：铜和锡对冷镦性能有害。

　 B 钢中气体和夹杂物　　　

　 钢中[O]易形成氧化物夹杂，使钢塑性降低，成为裂纹起源。[H]使钢的塑性降低，脆性增加。[N]使钢的强度升高，硬度增大，塑性和韧性降低。

　 氧化物夹杂和硫化物夹杂的存在，使变形能力显著下降。

　 C 表面质量

　 影响表面质量的因素有：

　 (1)铸坯表面缺陷和皮下气泡；

　 (2)轧制过程产生的发裂；

　 (3)轧材表面划痕。

　 冷镦钢的冶炼工艺：

　 (1)铁水预脱硫处理。

　 (2)转炉出钢用Al-Mn-Fe脱氧剂脱氧。

　 (3)LF炉精炼脱硫、脱氧；喂铝线调整铝含量达到0.020％以上，喂钙合金线控制夹杂物性态、防止水口堵塞，弱吹氩搅拌去除夹杂物。

　 (4)方坯连铸采用全保护浇注。

　 (5)采用结晶器电磁搅拌，改善铸坯质量。

3船板钢有何特点，冶炼要点有哪些?

　 船体结构用钢简称船板钢，主要用于制造远洋、沿海和内河航运船舶的船体、甲板等。船舶工作环境恶劣，船体外壳要承受海水的化学腐蚀、电化学腐蚀和海生物、微生物的腐蚀；还要承受较大的风浪冲击和交变负荷作用；再加上船舶加工成型复杂等原因，所以对船体结构用钢要求严格。良好的韧性是最关键的要求，此外，要有较高的强度，良好的耐腐蚀性能、焊接性能，加工成型性能以及表面质量。其Mn/C比值应在2.5以上，对碳当量也有严格要求，并由船检部门认可的钢厂生产。

　 船体结构用钢分一般强度和高强度钢两种，一般强度钢其质量分为A、B、C、和D 4个等级；高强度钢又分为两个强度级别和3个质量等级：AH32、DH32、EH32、AH36、DH36、EH36。船板钢的牌号与化学成分见表10-7。

表10-7　 船板钢的化学成分(GB712)

类别	等级	化学成分w/%								σs/MPa
		C	Mn	Si	P	S	Al	Nb	V
一般强度钢	A	≤0.22	≥2.5C	0.10-0.35	≤0.04	≤0.04				235
	B	≤0.21	0.60-1.00
	D	≤0.21	0.60-1.00				≥0.015
	E	≤0.18	0.70-1.20				≥0.015
高强度钢	AH32	≤0.18	0.70-1.60	0.10-0.50	≤0.04	≤0.04	≥0.015			315
	DH32		0.90-1.60
	EH32		0.90-1.60
	AH36		0.70-1.60					0.015-0.050	0.030-0.100	355
	DH36		0.90-1.60
	EH36		0.90-1.60

　 注：一般强度钢残余元素量：w[Cu]≤O.35％；w[Cr]≤0.30％；w[Ni]≤0.30％。高强度钢残余元素量：w[Cu]≤0.35％；w[Cr]≤O.20％；w[Ni]≤0.40％；w[Mo]≤0.08％。

　

　 船板钢的冶炼要点如下：

　 (1)铁水进行预脱硫处理。

　 (2)转炉终点碳控制在0.06％～0.10％。

　 (3)挡渣出钢，钢包加合成渣。

　 (4)钢包脱氧合金化，进精炼站前钢中酸溶铝含量达到0.004％～0.005％。

　 (5)精炼站喂铝线，钢中酸溶铝含量稳定在0.02％～0.04％；喂钙线控制w[Ca]/w[A1]比值为0.1。

　 (6)保证弱吹氩搅拌时间，促进夹杂物充分上浮。

　 (7)连铸全程保护浇注。

　

44 重轨钢生产有哪些特点?

　 重轨是公称重量大于或等于38kg/m的钢轨。目前我国已建立了38、43、50、60、75kg/m系列生产线。重轨要承受机车车辆运行时的压力、冲击载荷和摩擦力的作用，所以，要求有足够的强度、硬度和一定的韧性。要适应铁路重载、高速的需要，除增加重轨的单重外，还要提高综合性能。要求更高的强韧性、耐磨性、抗压溃性和抗脆断性。生产过程质量要求严格，除保证其化学成分外，还要求检验力学性能、落锤试验和酸蚀低倍组织检验等。

　 钢轨钢化学成分的一般范围：w[C]=0.65％～0.75％，w[Mn]=0.8％～1.0％，w[Si]=0.20％～0.25％。重轨钢用连铸大方坯或模铸来生产。

　 为保证重轨钢的质量，对钢的洁净度有严格的要求，钢中的夹杂物是造成重轨内部损伤、使用中产生疲劳破坏的主要原因。如果钢中非金属夹杂物颗粒较粗大，则塑性降低。轨面表皮下串簇状A12O3夹杂物集中之处容易产生应力集中，是产生疲劳裂纹的根源。因此对冶炼工艺提出了严格的要求：

　 (1)入炉铁水应进行预处理。

　 (2)采用复合合金脱氧。用硅-镁-钛复合合金代替单一铝脱氧，钢中条状氧化物夹杂污染几乎可以减少2/3；由于镁和钛变性和微合金化作用，使重轨钢的塑性不降低而强度得到提高，从而改善了钢材质量。

　 (3)钢水进行真空精炼处理，降低钢中气体含量，尤其是降低了氢含量，使重轨钢材成品中的白点有可能消除。

　 (4)实行全保护浇注。

　

4 硬线钢有什么特点，优质硬线钢的生产有哪些关键技术?

　 硬线钢是金属制品行业生产中高碳产品的主要原料。硬线主要用于加工低松弛预应力钢丝、钢丝绳、钢绞线、轮胎钢丝、弹簧钢丝、琴丝等。如轮胎钢丝w[C]=0.80％～0.85％，要求有高深拉性，冷拔到φ50.15～0.25mm的钢丝；弹簧钢丝w[C]=0.6％～0.7％，要求有高的疲劳强度和良好的耐磨强度。高质量的钢帘线、电力和电气化铁路高耐蚀锌一铝合金镀层钢绞线、高精度预张拉力钢丝绳、高应力气门簧用钢丝等都是以高碳钢坯(w[C]>0.6％)为原料，经过高速线材轧机轧制、热处理后拉拔而成的。

　 硬线质量的主要问题是拉拔、捻股断裂，强度、面缩率波动大。

　 生产高级硬线钢在冶炼和连铸工艺中应满足以下要求：

　 (1)严格的化学成分控制。

　 (2)钢中有害元素含量低。

　 (3)严格控制钢中非金属夹杂物的类型、尺寸、成分和数量。严格避免出现富Al203的脆性夹杂物。

　 (4)连铸坯在凝固期间达到最小的碳偏析。

　 (5)良好的表面质量。

　 优质硬线钢生产的关键技术包括：

　 (1)转炉高拉碳低氧冶炼技术。

　 (2)挡渣出钢与炉渣改质技术，控制钢包渣W(FeO+MnO)<3％。

　 (3)LF炉内渣洗精炼工艺和无铝脱氧工艺，控制钢中WT[O]≤30ppm(0.0030％)。

　 (4)夹杂物变性技术和保护浇注技术。

　 (5)无缺陷铸坯生产工艺和减少中心碳偏析的工艺技术。

　 (6)控轧控冷工艺技术。

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精整机组主要是考虑高速是的抖动造成的划伤

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谢谢了