天铁集团棒线厂45#硬线盘条研发

王 震

（天津天铁冶金集团棒线厂，河北涉县 056404）

天铁集团棒线厂45#硬线盘条研发

王 震

（天津天铁冶金集团棒线厂，河北涉县 056404）

天铁棒线厂为增加线材产品的新品种,研发出45#硬线盘条。对研发过程中存在的脱碳、晶粒粗大、混晶现象等缺陷的原因进行分析，改进了原生产工艺方案，采用新方案轧制，消除了原工艺生产过程中的几种缺陷，成功生产出了符合国标要求的45#硬线盘条，满足了市场对硬线钢的需求，提高了经济效益。

硬线盘条；控制冷却；金相组织；研发

1 引言

随着经济的发展，市场对硬线钢的需求也在逐渐增加。为适应市场发展形势，促进天铁棒线厂产品结构调整，转变经济增长方式，创造利益增长点，我公司决定开发45#硬线盘条产品。

在研发45#硬线钢盘条的过程中，针对产品性能检测出现的脱碳、晶粒粗大、混晶等缺陷原因进行深入分析，找出了缺陷产生的根本原因，通过制定合理的工艺生产方案，解决了原工艺生产过程中的几种缺陷，成功研发出合格的硬线盘条产品，为公司45#钢硬线盘条的批量生产和其它硬线盘条产品的研发奠定了基础。

2 45#硬线盘条产品研发关键

45#硬线钢盘条的轧制不仅要满足表面质量和力学性能要求，还要满足产品对金相组织晶粒的大小和组织成分的要求。为满足以上条件，要求我们在原料、加热、轧制过程、控制冷却等工序制定严格的工艺制度，确保满足其要求。

2.1 原料

连铸坯中的夹杂物、有害元素偏析、盘条通条性能不均匀及中心疏松，是造成硬线产品深加工拉拔过程中断丝的主要原因。为此，研发45#硬线盘条的连铸坯必须是经过精炼炉，且成分要求严格控制的合格连铸坯。本厂对45#钢连铸坯化学成分控制执行GB/T699-1999《优质碳素结构钢》标准，45#硬线钢的化学成分应满足表1的要求。

表1 45#钢化学成分要求

2.2 加热

45#钢含碳量较高，加热的重点是解决好脱碳的问题，脱碳会严重影响产品的硬度、耐磨性、疲劳强度、冲击韧性等，拉拔过程中易断且成品性能达不到要求。因此，为严防脱碳现象的发生，应制定合理的加热制度，严格控制加热温度过高和钢坯在高温区的停留时间。

2.3 轧制过程

45#钢被广泛应用与拉拔加工，为了使拉拔过程中均匀受力，减少应力集中和减少模耗，就要求产品有较好的表面质量和较高的尺寸精度。除此之外，要注意细小的均匀组织，在保证低温开轧的同时，对轧制过程中轧件的温升也要进行严格控制，以便获得细小的晶粒组织。本厂对此次ø6.5规格45#硬线盘条的尺寸精度严格按照国标C级控制要求执行。

2.4 控制冷却

控制冷却可以说是整个生产环节中的最重要一环。45#钢是中碳钢，冷却时间过短，对钢材冷却效果不明显，易造成晶粒粗大；冷却时间太长，又容易引起脆断，产生贝氏体、马氏体等其他组织，对钢材的拉拔加工变形带来不利影响。因此，对钢材的冷却既要保证必要的强制冷却，以达到吐丝温度的要求，又要保证组织转变过程中不会产生除铁素体和珠光体之外的其它组织。

3 轧制工艺控制及检测结果分析

轧制45#钢盘条规格为6.5 mm，连铸钢坯均为过精炼炉且表面质量良好的钢坯，轧制炉号为L1-01832、L1-01830两炉，所选取炉次化学成分符合GB/T699-1999要求。

3.1 改进前工艺控制及检测结果分析

改进前的工艺分两组：（1）钢坯炉内加热二段温度控制（960±20）℃，均热段温度控制（1060±20）℃，炉内控制弱氧化气氛；进精轧温度控制在（900±20）℃；吐丝温度控制在（930±20）℃；辊道速度因受末段辊道速度影响，首段辊道速度设定为0.5 m/s,末段辊道速度0.72 m/s；风机开启量为：1～4台风机开启100%；保温罩全开。（2）其它加热制度同第一组，吐丝温度控制改为（880±20）℃；风机开启量改为：1台风机开启50%，2台风机开启30%，3台开启30%；其他工艺制度不变。

抽检试样结果显示：两组试样屈服强度、抗拉强度和断面收缩率均满足国标要求，但伸展率接近或略低于国标要求（国标要求伸展率不低于16%）；两组试样均存在边部或心部晶粒度较粗大，局部晶粒度低于8级；边部检测均能发现有不同程度的脱碳现象；需要注意的是，第二组试样在组织中发现除铁素体和珠光体外，还含有极少量的魏氏组织。力学性能参数见表2。

试样2金相组织见图1。

表2 力学性能参数

图1 试样2金相组织 100X

检测结果分析：因加热二段温度控制偏高，钢坯在加热二段和均热段两段高温区停留时间较长，导致钢坯边部发生脱碳现象；钢坯在高温区停留时间较长和较高的终轧温度，会引起轧件内部晶粒组织粗大，粗大的晶粒间结合力减弱，造成轧件延伸率偏低的现象；另外，试样2检测边部含有极少量的魏氏说明，通过两组试样对比，发现钢坯在高温区加热温度过高和停留时间较长，造成晶粒粗大，粗大的晶粒在快速冷却的条件下，易发生先共析的铁素体或渗碳体从奥氏体晶界上沿着奥氏体的一定晶面向晶内生长，呈针状析出，即形成了魏氏组织，这种组织会使钢的力学性能，尤其是塑性和冲击韧性显著降低，同时使脆性转折温度升高，该组织对拉拔加工会产生极其不利的影响。总之，较高的加热温度、较长的在炉时间、较高的终轧温度及快速的冷却控制工艺是产生上述缺陷的直接原因。

3.2 改进后工艺控制及检测结果分析

改进后工艺控制：钢坯炉内加热二段温度控制（910±20）℃，均热段温度控制（1030±20）℃，炉内控制弱氧化气氛；进精轧温度控制在（900±20）℃；吐丝温度控制在（880±20）℃；辊道速度相同；风机开启量为：1台风机开启50%，2台风机开启30%，3台开启30%；保温罩全开。

抽检试样结果显示：屈服强度、抗拉强度、伸展率和断面收缩率均达到GB/T699-1999《优质碳素结构钢》的要求，且指标良好；试样金相组织显示组织结构为铁素体和珠光体，无其它组织出现；试样边晶粒度较细小，级别为9.5级或10级；边部检查没有脱碳现象的发生。力学性能参数见表3，金相组织见图2。

表3 力学性能参数

图2 金相组织 100X

检测结果分析：通过以上可以看出，通过降低加热二段和均热段温度，减少了钢坯通过高温区的时间，降低了开轧温度，有效地控制了钢坯在炉内脱碳现象的发生；较低的开轧温度和较低的终轧温度也有效地控制了晶粒的粗大化，保证了成品内部晶粒组织细小化，保证了产品有较良好力学性能。另外，通过改变加热温度和终轧温度，合理地控制了冷却速度，有效避免了魏氏组织的产生，改善了产品的组织和性能。

4 结论

45#钢含碳量较高，加热过程中极易造成钢坯脱碳现象，在加热的过程中应对其钢坯表面的脱碳进行一定的控制，减少加热炉的正压，降低加热炉温度和减少钢坯在高温区的停留时间是控制钢坯脱碳的有效办法。

45#硬线盘条的轧制过程中冷却速度的控制是得到良好组织的关键，对冷却速度的控制既要保证能得到细小的珠光体，又要防止冷却速度过快，产生马氏体、魏氏体等其他对拉拔加工影响不利的组织。

45#硬线盘条的成功研发，为天铁棒线厂线材产品增加了新品种，开拓了市场，也为今后继续研发其它硬线盘条提供了宝贵的经验。

Research and Development of 45 Graded High Carbon Wire Rod at Tiantie Group Wire and Rod Mill

WANG Zhen

(Wire and Rod Mill,Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province056404,China)

In order to add a new grade to wire product,Tiantie Wire and Rod Mill developed 45 graded high carbon wire rod.The defects of decarburization,coarse grain and grain mixing in product development were analyzed.The mill improved original production process,adopted new rolling plan,eliminated the defects in the original process and successfully produced 45 graded high carbon wire rod which was in accordance with national standard.The requirement of market on high carbon steel was met and economic benefit increased.

high carbon wire rod;controlled cooling;metallographic structure;research and development

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.03.006

2014-01-11

2014-01-30

王震（1984—），男，主要从事冶金工艺技术管理工作。