有关冷镦钢盘条冷镦不合格的原因探讨

王梁栋　王艳菊

摘 要：文章首先对冷镦钢盘条冷镦不合格的原因进行分析，逐个研究了平行通长裂纹、一条通长裂纹以及断续裂纹三类缺陷对不合格率的影响，对第一二类盘条表面缺陷的预防进行研究，对第三类盘条表面缺陷的预防进行探讨。

关键词：冷镦钢；盘条；不合格；预防

1 概述

随着社会经济的发展，钢铁行业的进步，冷镦钢在各个行业领域也取得广泛应用，包括机械制造、航空航天、车辆船舶以及工程建筑等，可以用来进行螺栓、螺母、垫圈、销钉等紧固件的生产，具有冷成型性能好、节约工时、金属消耗低、尺寸精度高、表面光洁度好、加工工艺先进等特点。但是，在冷镦钢盘条初期存在冷镦合格率较低的问题，研究发现大多是由于盘条表面裂纹造成。文章从平行通长裂纹、一条通长裂纹以及断续裂纹三个方面对有关冷镦钢盘条冷镦不合格的原因进行研究和探讨，不足之处，敬请指正。

2 冷镦钢盘条冷镦不合格的原因

为对冷镦钢盘条表面裂纹缺陷原因进行深入研究，采用试样检验的方法，分不同的钢种对试样进行低倍酸洗及金相检验，包括φ70、φ23、φ20圆钢。其中，金相检验选择圆钢试样的裂纹处，缺陷检验面选择圆钢试样横截面。结果发现，酸洗后圆钢试样表面裂纹种类包括平行通长裂纹、一条通长裂纹以及断续裂纹，其中平行通长裂纹数量最多，断续裂纹数量最少。

2.1 试样表面的平行通长裂纹的情况

对试样进行酸洗试验，发现平行通长裂纹的数量最多，在φ70、φ23圆钢上都有，形貌一本上保持一致，然而不同试样的裂纹间距有所区别，φ70圆钢处于8.5～11.5mm之间，φ23圆钢处于3～5mm之间，φ20的间距大约是3mm。对试验进行金相检验，取样位置在通长裂纹，结果发现裂缝处脱碳不显著，尾部圆钝，与盘条表面形成锐角，形貌裂纹均位于轧件的天地面。

按照试验结果，可以初步认定这类缺陷产生的原因，具体包括以下几个方面：（1）轧制中心线调整有误，造成轧件中心与轧制中心线出现一定的偏移，导致轧件上出现单侧耳子，耳子在持续道次轧制时形成折叠，对线材产品的冷镦性能造成一定程度的影响，冷顶锻检验过程中裂纹表现为单侧通长纵向裂纹；（2）导卫设备实际安装的地方和孔型中心线存在一定的偏离，导卫轧件夹持时使其偏移了中心线，从而产生单侧耳子情况；（3）无法确保轧机轴向定位精度，或者是因为调整有无，轧辊产生错辊的情况，导致轧件上错辊缺陷，持续道次轧制过程中使得成品折叠，对线材的冷镦性能造成严重的影响。

2.2 试样表面一条通长裂纹的情况

首先，进行低倍检验分析，在φ70、φ23圆钢、成品上出现试样表面一条通长裂纹的情况，这种情况是比较常见的，这种形貌裂纹大多是位于轧件的天地面、轧件的辊缝处等。其次，对试样进行金相检验和分析，结果发现裂纹却显出的脱碳不显著，尾部圆钝，和盘条表面形成一定的锐角夹角，而且裂纹缺陷的形貌大部分是一致的，酸洗之后的试样产生的裂纹经过腐蚀之后会变得更宽、更深。最后，经过对比研究发现，选择外购的GCr15铸坯轧制的盘条认真检验，表面是存在裂纹的，GCr15表面裂纹脱碳情况不显著，尾部圆钝，盘条表面形成一定的锐角夹角，冷镦钢系列盘条表面形成的裂纹情况大体一致。

按照试验结果，可以初步认定这类缺陷产生的原因，具体包括以下几个方面：（1）轧制时因为单侧耳子导致平行通长裂纹，一个深，一个浅，后者裂纹经过变形延伸之后逐渐消失，而前者经过轧制延伸之后却无法消除，表现为一条通长裂纹，形貌裂纹存在一侧不显著的和它保持平行的印痕；（2）在轧制时，道槽、导卫等地方存在一个凸点，使得轧件遭受划伤，轧制之后无法消除，则使其变成一条通长划痕，经过酸洗试验后表现为一条通长裂纹，这种形貌裂纹有可能存在轧件四周的任意一个地方。

2.3 试样表面断续裂纹的情况

首先，经过低倍试验发现在轧件上不存在通长裂纹，而是以断续裂纹的形貌出现，表现为不规则的小裂纹，长度大约为15mm，有的也有可能比较短，存在于轧件的四周，天地面比较少；其次，进行金相检验发现裂纹旁存在轻微的脱碳情况，有延伸的趋势，而且裂缝两边脱碳显著，裂缝附件存在氧化质点；最后，对结果进行深入分析发现主要是因为铸坯接近表面的地方存在缺陷，而因为轧制而暴露出来，导致轧件初期存在裂纹，缺陷持续变深，材料成型后导致冷镦开裂，如果深度较浅则成材后有可能不开裂，具体影响因素包括：

（1）中间包水口地方对内部角裂产生一定的影响，冷镦钢连铸选择全保护浇注的方式，侵入式水口则产生影响，侵入式水口不对中，尤其是水口钢流转移到结晶器角部，势必会引发内部角裂。这主要是因为角部是二维传热的方式，因此凝固速度比较快，很容易形成气隙，导致不均匀传热，如果钢流转移到任何一个区域，则因为注流转移则导致该角部凝固壳变得异常薄弱，造成坯壳强度下降，裂纹敏感性提升。（2）中包钢水过热度的影响，如果中包钢水过热度比较大，拉速也比较高，造成结晶器水缝中水间断沸腾与坯壳变形，坯壳厚度变得更加薄弱，坯壳强度下降，在不均衡力的前提下导致初生坯壳断裂，然而低过热度、拉速过慢时，内部角裂的情况依然没有改变，这证明钢水过热度及拉速两个维度对内部角裂的影响是有限的，要从设备方面考虑消除不利影响因素。（3）结晶器装置因素的影响，导致结晶器内凝壳不均匀是造成小方坯内部角裂的重要影响因素，结晶器使用过程中，方坯内部角裂的概率变大，是由于随着结晶器逐渐使用，不可避免产生磨损、变形，导致其不平整度增大，结晶器锥度变小，甚至产生菱形变形的情况。（4）二次冷却设备的影响，如果二次冷却不均匀也会对内部角裂产生影响，尤其是针对高拉速铸机来说，比如一些喷嘴安装不对中、水量不均勻、喷嘴喷射角度有待调整，都会导致角部开裂。

3 第一二类盘条表面缺陷的预防

（1）高线对生产调整进行严格控制，防止出现中间道次轧件表面开裂的情况。生产过程中轧辊、轧槽等要定期更换，避免轧槽因为过度磨损而产生任何不利影响，对轧机孔型中心、轧制中心线、导卫等对中情况进行调整，防止产生单侧耳子的情况；（2）高线对生产备件质量进行严格控制，特别是导卫设备插件内表面的质量，及其运行稳定可靠性，按照工艺要求对导卫开口度进行调整，确保导卫安装到中心位置；（3）对停机时间进行科学合理利用，检查导卫工作状态，如果存在问题则及时处理。

4 第三类盘条表面缺陷的预防

（1）减少中包钢水过热度，对拉速进行适当控制，适当提升结晶器坯壳的厚度、均匀性，促进坯壳高温力学性能的提升；（2）注意设备维护管理，侵入式水口对中；（3）对结晶器使用情况进行定期检查，尤其是生产后期，如有磨损等必须更换；（4）停机检查时对结晶器铜管磨损情况进行检查，对足辊间距进行调整；（5）选择适当的二冷喷嘴，注意停机过程中必须要清洗。

5 结束语

总而言之，冷镦钢盘条冷镦不合格的原因相对来说比较复杂，但是归纳发现是由三种表面缺陷导致，包括平行通长裂纹、一条通长裂纹以及断续裂纹等，经过低倍检验及金相检验，可以采取冶炼、连铸以及改进工艺等方法提升其合格率。

参考文献

[1]赵自义，雍治文，吴从善.冷镦钢盘条冷镦开裂原因分析[J].金属制品，2005（5）.

[2]郑雨 ，王大鹏.铆螺钢冷镦裂纹形成与消除的研究[J].材料与冶金学报，2009（1）.

[3]曹助民.以退火代替磷化防止冷镦拉伤[J].机械工人（热加工），1990（12）.

[4]刘建勋，李壮，徐佩笔，等.铆螺钢冷镦中的裂纹分析[J].热加工工艺，2006（5）.