冷镦钢盘条线性缺陷分析及控制

徐　杰　田海涛　孙学伟　杨晓奇　李杰武

(安阳钢铁股份有限公司)



冷镦钢盘条线性缺陷分析及控制

徐杰田海涛孙学伟杨晓奇李杰武

(安阳钢铁股份有限公司)

对冷镦钢盘条线性缺陷进行分类，分别为划伤、折叠和线性裂纹。通过酸洗表面和金相观察，分析其形貌及产生原因，并针对这些缺陷进行相应质量改进，效果较为明显。

冷镦钢线性缺陷冷镦开裂

0　前言

冷镦钢，又称铆螺钢或冷顶锻钢，是利用金属的塑性，采用冷镦加工成型工艺生产互换性较高的标准件用钢[1]。冷镦钢因冷成型性能良好，在机械加工行业用冷拔代替热轧材冷切削机加工，这种工艺的优点是在节约大量工时的同时，金属消耗可以降低10%～30%，而且产品尺寸精度高，表面光洁度好，生产率高，广泛用于制造螺栓、螺母、螺钉等各类紧固件。

冷墩用钢易出现的主要质量问题是冷镦开裂。笔者结合用户反映的冷镦钢质量问题，对由线性缺陷引起盘条冷镦开裂进行了分类和分析，并采取有效的控制措施，减少质量问题发生，以满足用户要求。

1　生产工艺流程

100 t转炉→LF精炼→150 mm×150 mm方坯连铸→高速线材轧机生产冷镦钢盘条。

2　线性缺陷的形貌特点与分类

盘条酸洗后，可以看到沿盘条纵向分布一条或多条裂纹缺陷，该缺陷一般具有一定的连续性，称之为线性缺陷。在后续的冷镦变形过程中，容易在缺陷处形成应力集中，从而导致开裂，影响使用。通过大量的低倍、高倍缺陷断面检验和酸洗表面观察发现，其主要形貌特点有3类，分别是划伤、折叠和线性裂纹。

2.1划伤

第一类是划伤，是由于轧件被尖锐物体划过，表面像沟槽一样沿纵向延伸，一般呈直线状、深浅不等、连续或断续分布于盘条表面的划痕，与盘条表面垂直的“U”形缺陷，该类缺陷低倍下观察底部圆滑，高倍下观察底部也圆滑，盘条表面酸洗观察主要表现形式为通长(或者局部较长)单道或者多道密集黑线。根据划伤产生的原因可以分为两类，分别是盘条在生产过程出现的热轧划伤和在改制的过程中出现的冷拔划伤。

2.1.1热轧划伤

规格8 mm冷镦钢盘条SWRCH35K，经酸洗磷化→拉拔→冷镦，发现螺帽开裂如图1所示。开裂螺栓经酸洗后，杆部存在明显线状缺陷，该缺陷与螺栓开裂部位相连。对螺栓杆部未变形区表面做金相，经观察(如图2所示)，缺陷呈凹坑形态，深204.8 μm 宽99.0 μm深度明显大于宽度，凹坑尾部较钝，周围组织与正常部位相同，无夹杂，无氧化脱碳特征。

根据以上观察结果分析，热轧过程中，轧槽表面及在线导卫、导辊、导槽和夹送辊、下弯管吐丝管等与红钢接触的地方，由于粘钢、有氧化铁皮堆积或加工不良、损伤等，使高温高速的盘条表面划伤，成为冷镦开裂的裂纹源[2]。

图1螺帽开裂图2边部缺陷

2.1.2冷拔划伤

2.2折叠

规格16 mm的SWRCH35K在冷镦过程中出现开裂现象，对开裂螺栓和拉拔材料进行热酸洗后观察表面，发现表面存在线性缺陷(如图5所示)。对螺栓杆部未变形区域做横截面金相观察(如图6、图7所示)，发现深度310.8 μm的缺陷，缺陷两侧和底部存在轻微脱碳现象，说明缺陷在热处理之前就存在。 在轧制过程中，由于上游机架来料过大或料型不正，导卫、导槽安装不正，或辊环出现辊错等因素，使轧件出现过充，从而使轧件产生条状的耳子或飞边，经下游轧机轧制后，形成折叠[3]。

图5热酸洗后表面缺陷形貌

图6边部缺陷放大200倍

图7边部缺陷放大500倍

2.3线性裂纹

最后一类是线性裂纹，与部分折叠、划痕在宏观上很相似。引起轧材产生裂纹的因素很多，诸如构成材料的成份、组织、受力状态、形变速率、形变温度、冷却速度等。微观上，金相观察带裂纹轧材，实验积累表明，晶界、孪生晶界、夹杂物或第二相变点的界面等位错易于塞积的地方，往往是裂纹的策源地。

ML35盘条在经退火→酸洗磷化→拉拔→冷镦成螺栓后，发现部分产品开裂(如图8所示)，经盐酸水溶液侵蚀后观察到螺栓杆部存在线性缺陷(如图9所示)，与螺帽开裂处相对应，因此由于存在线性缺陷导致盘条在冷镦过程中出现开裂。对螺杆做横截面金相组织观察(如图10、图11所示)，低倍下发现边部有一处开裂，将缺陷放大200倍，该缺陷形貌呈“V”型，底部尖锐，并伴有脱碳现象，说明该缺陷来源于连铸坯表面纵裂纹。铸坯经高温加热后，表面裂纹被氧化，在线材的生产过程中，裂纹缝隙内氧化铁不能被消除，它破坏变形金属的连续性且随着加工形变而延伸，导致表面产生线状缺陷[4]。

图8样品酸洗前

图9样品酸洗后

图10边部缺陷处

图11边部缺陷处放大

3　改进措施

根据线性缺陷产生的原因，结合高线机组冷镦钢的生产特点和设备条件，制定了以下改进措施：1) 严格控制方坯质量，方坯表面不得有可见的裂纹、结疤、夹杂等缺陷；2) 轧制前要对轧辊、轧槽、导卫等生产部件的装配及安装质量进行检查，防止出现导卫扭转角不当或安装位置不正的情况，避免折叠的产生；3) 对轧槽表面及在线导卫、导辊、导槽和夹送辊、下弯管、吐丝管等与钢接触的构件严格检查和清理，防止划伤盘条；4) 在轧制过程中，加强对各道次轧件的检查，如发现盘条出现耳子、划伤等表面缺陷，要及时进行调整，保证盘条的表面质量。

4　结语

冷镦钢盘条线性缺陷主要分为三类，分别为划伤、折叠和线性裂纹。针对这些缺陷，结合自身生产特点和设备条件，制定了相应的改进措施，产品质量有了显著提升，由此类缺陷导致的高线质量异议同比大幅下降，提高了客户满意度，进一步稳定冷镦钢市场。

[1]先越蓉.冷镦钢的生产和发展[J].特殊钢,2005(3):31.

[2]李云超.冷镦钢冷镦开裂原因分析及改进措施[A]. 2006年河北省轧钢技术与学术年会论文集(上册)(C). 石家庄: 河北省冶金学会,2006:187.

[3]汪先虎，姜洪刚，吴东明.热轧盘条常见表面缺陷分析[J].鞍钢技术，2014(3):59.

[4]龚桂仙，陈士华，浦绍康，等.钢铁产品缺陷与失效实例分析图谱[M].北京：冶金工业出版社,2012:136.

ANALYSIS AND CONTROLL OF LINEAR DEFECTS OF COLD HEADING STEEL WIRE ROD

Xu JieTian HaitaoSun XueweiYang XiaoqiLi Jiewu

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd )

Linear defects of cold heading steel wire rod mainly includes stamp, lapping and linear crack. Through the surface pickling and metallographic observation, its morphology and causes are analyzed, and the corresponding quality improvement for these defects is carried out, the effect is more obvious.

cold heading steellinear defectscold heading cracking

，助理工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁股份有限公司技术中心；

2016— 5—3