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质疑"白点" 一2 s+ S$ y; r$ z- D# R& }
“白点”也称“发裂”,作为钢中尤其是含Mn、Cr、Ni等合金元素特殊钢中的主要缺陷之一,一直困扰着钢的质量。经过长期的科研工作,人们提出了“白点”成因的一些解释。# @9 e5 m* b2 j6 l
依据现有理论以及钢铁冶金专业人士普遍接受的观点,只要将钢液中氢降至2ppm以下,又防止了浇注过程中的吸气,钢材上是不应产生“白点”的。因此有了VD以及RH这样的设备,进行了保护浇注,钢材中是不应产生“白点”的。但是今天合金钢连铸生产迅速发展,真空处理手段十分完善时,“白点”问题比以往任何时候都更加困扰着当今的轴承钢生产;; a* P3 W% k, c' L2 a
1.某西部企业在进行模注生产时,几乎没有遇到“白点”问题,但自进行轴承钢的连铸生产后,“白点”出现概率大幅增加,尽管模注与连铸时同样是未进行真空处理;6 Y" ^& }" ]9 i) Y5 l" r
2.洛阳轴承集团总工程师李孟喜曾问笔者,为什么用经过真空处理的某著名厂家生产的轴承钢的发裂比该厂未经真空处理的发裂要多;
7 p# I5 g0 D- O6 z* m" w 3.某国内著名企业检验连铸轴承钢,检验缺陷中时近50%是“白点”;! e, W+ D. I% J0 M8 X
4.某著名企业为减少轴承钢的“白点“,其连铸大方坯轧制前需经近10小时保温; @8 f0 @7 w+ a* G
5.两著名企业功能很好的VD不能解决“白点”困扰,领导决定投入巨额资金建设RH。/ [- o- s2 L Z3 D2 s7 a4 @
而另一些事实值得注意:1 v D5 T# Z: @# w
1.电渣钢生产过程是在非真空状态下进行的,少有“白点”困扰;' A Z* _1 P8 ?
2.郑州永通特钢采用直流电弧电渣钢包炉精炼小方坯连铸生产轴承钢,且钢坯未缓冷,钢材未缓泠,钢材几乎未见“白点”。
- N- X3 M- F# c) l* N8 t 上述事实说明,尽管“白点”理论已提出几十年了,但很多问题仍未解决。它迫使我们必须考虑如下问题:" z* B% }3 }5 R& d. m* }" k! i A
1、为什么电渣钢及小方坯连铸流程未经真空处理过程却并不产生“白点”;
& o# O5 i6 k/ v7 x6 Y0 k" t 2、为什么连铸轴承钢经过精良的真空处理设备处理,“白点”却比未经真空处理时多;' q0 f/ w, m( h; W/ {7 P! H
3、为什么在西部某钢厂连铸时产生“白点”,模注时几乎不见“白点”。
6 y5 Z' j! [* }" J* [ 4、“白点”的成因究竟是什么?1 z0 j/ X! l6 y/ w$ h
5、“白点”为什么是白的?1 j0 S9 f+ @0 f/ D6 e% u
电渣钢几乎不产生“白点”,这一事实说明:“氢”是产生“白点”主要原因这一假说应当受到质疑。同行一定承认真空精炼使氢达2ppm以下未使连铸钢“白点“问题变的轻松。
! M5 K9 p& @2 y& h6 y 真空处理钢比非真空处理钢有更多“白点”这个事实对降低钢中氢是消除“白点”的主要方法提出质疑。
$ J- A& G! S% c3 d4 T& L8 P$ m; S 模注、电渣及连铸过程,在铸钢及随后的轧制过程中,其组织应力基本相同,为什么产生“白点”的概率不同,这样就可以质疑原子氢—组织应力假说。& \1 i3 N6 a( l
“白点”有时与其它裂纹难以区分,所以有些单位就将一些细裂纹划入“白点“。这样长时间的混淆也许说明本来就不应当单独将“白点”从裂纹中分开,统称发裂即可。如果将“白点”看成是一种应力裂纹,围绕“白点”成因的一些问题就可以得到合适的解释。
1 Y& k& B1 Q8 j 可以这样认为:在一些情况下,钢中存在很大的应力,这些应力包括热应力、组织应力和加工应力。这些应力共同或单独作用,不同条件下起主导作用的应力可能不同。当应力达到一定限度时,以钢内部的一些薄弱区作为裂纹源形成裂纹。当钢中氢含量比较高的时候;氢向这些裂处扩散,当氢在位错移动区时,促进这些裂纹的发展。总之应力是这些裂纹或“白点”的动因。否则,我们无法解释那么容易扩散的氢何以形成向1400MPa压力区域扩散的驱动力。
) I2 q! e; V& d& ^ 冶金工作者在无真空精炼的模注时代,积累了很多处理类似于“白点”这类裂纹的经验。从浇注控制到钢锭和钢材尤其是大规格钢锭和钢材的保温,其主要目的之一就是使钢锭与钢坯钢材中的氢向外扩散,以减少形成“白点”的几率。如果从应力作用的思路去考虑问题,这些保温过程松驰应力,减少裂纹的功能是根本性的,是主要的。) k2 f4 R* p* S: G2 z
顺理推论,只要钢中应力存在,各种去应力的保温措施就不能取消。电渣过程是一个缓慢的结晶过程,因此,结晶时形成的组织应力较小。该过程是非真空处理过程,人们普遍注意其后续工艺过程的保温措施,因而基本不会出现“白点“。模注时代,无真空精炼炉,人们认识到“白点”的危害,因此也普遍注意钢锭缓冷与退火。只要工艺把握得当,并无“白点”之忧。那个时代,西宁特钢的轴承钢几乎不出“白点”。有人将曾将西宁特钢不出“白点”的问题归结为西宁气压低,如果西宁的气压就可以消除“白点”,那真空设备的真空度为o.8倍大气压就可以了,这显然是不能成立的。
6 m) ~! t! J3 N: K: p# Q$ Z. P9 S 西宁钢厂的实践证明:没有真空,保温、缓冷工艺合理也可以生产出没有“白点“的轴承钢,只要做好缓冷、保温措施即可。
8 I% i, V' [; F! o- D4 M; z 过去,人们对于热应力与组织应力给予了充分的注意,但是对加工应力考虑的比较少,而连铸技术出现以后,对连铸过程所出现的应力特点未给予充分注意。我国合金钢连铸从上世纪80年代中期展开,进展一直较缓慢,在很大程度上与钢的内裂有关,其中也包括类似“白点“裂纹。
8 ~$ R5 ~* `4 L) E 由于连铸过程与电渣与模注过程相比浇注速度比较快,补缩不易,外表强制水冷,形成极致密的等轴晶区,而其中心内部较小的区域内是较疏松的较粗大的等轴晶区。这种致密与疏松的对比,也就造成较大的组织应力差。铸坯表面水冷下的低温和内部的高温也是造成内外相区差别的原因,从而造成组织应力差别,这种组织应力差别比模注也要大的多,与电渣过程相比差别更大。连铸与模注及电渣过程更大的不同在于校直应力。由于校直过程造成内弧拉应力状态与外弧的压应力状态。因较直机的作用所产生的一系列裂纹,在生产中已经有较多的注意。但是在没有裂纹时的应力状态没有给予应有观注。在一些工厂,从消除碳偏析出发,对连铸钢坯进行保温处理,有的达10小时以上,因此可以获得系统消除缺陷的结果,其中包括微裂纹及碳偏析。 |
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