HZ330CL横折缺陷原因分析与改进

李振华 王辉

摘要：在对车轮钢HZ330CL横折缺陷产生原因进行分析的基础上，确定了钢中C、N间隙原子是造成钢卷开平过程变形不均匀进而产生横折缺陷的主要原因。通过加入固氮元素“钛”，减少钢中“气团”的产生，有效地避免了钢卷横折缺陷的产生。

关键词：横折；气团；固氮

1前言

车轮钢HZ330CL主要用于制造汽车用车轮轮毂，用户使用时需将热轧钢卷开平、裁剪加工成条状钢板，然后进行轮辋加工。车轮钢HZ330CL开发前期用户在开平过程中，钢卷多次出现开卷后横向折痕缺陷，严重影响了河钢邯钢产品形象。为了改善质量，提高市场占有率，在对车轮钢HZ330CL横折缺陷产生原因进行分析的基础上，确定了钢中C、N间隙原子是造成钢卷开平过程变形不均匀进而产生横折缺陷的主要原因。通过加入固氮元素“钛”，减少钢中“气团”的产生，有效地避免了钢卷横折缺陷的产生。

2横折缺陷原因分析

车轮钢HZ330CL主要采用低碳、低锰成分体系，抗拉强度330-370MPa，热轧钢卷状态交货。用户使用开平过程中，出现开平后钢板表面凹凸不平问题，触摸有手感，缺陷照片见图1。

从缺陷钢卷进行取样分析，在板宽1/4处取横向拉伸试样，试样长度300mm，按GB/T 228中5号试样进行加工，试样原始标距50mm，平行长度的原始宽度25mm，在MTS 65/G电子拉伸试验机进行力学拉伸性能检测，所得力学拉伸曲线见图2。

由图2可以看出，拉伸曲线在屈服平台阶段存在明显的上、下屈服波动，出现该现象的主要原因是钢中N含量偏高时，C、N原子与铁素体中刃型位错线和螺旋位错作用分别形成“柯氏气团”和“史氏气团”，两种气团在钢卷在受外力作用时，可有效阻止位错线滑移运动，使得外力持续上升，拉伸曲线出现上屈服点；位错线继续运动与气团脱离后，位错线滑移阻力恢复原有程度，屈服强度降低，拉伸曲线出现下屈服点[1]。

在钢卷中N元素含量较高时，较多的“气团”导致拉伸曲线屈服平台波动较大，钢卷在开平过程中，受外力作用产生受力变形不均问题，又称“吕德斯带”。

3改进措施

根据上述原因分析，想要改善HZ330CL横折缺陷，可从以下两个方面着手：①减少组织中“气团”数量；②减少“气团”对位错运动的阻碍作用。

可采用的工艺优化措施主要有3种：

（1）严格炼钢工艺过程控制，减少钢水中N元素含量；

（2）钢中加入适量固氮元素“钛”，减少成品中游离态N元素含量；

（3）对钢卷进行平整，在平整过程对钢卷施加适当的载荷使位错发生少量运动，摆脱“气团”的钉扎作用。

上述三种措施均可减少“气团”含量或减弱“气团”作用，从而有效减少钢卷开平过程褶皱缺陷的发生。但是由于炼钢设备能力问题和成本问题，在实际生产中偏向于采用后两种方式进行生产工艺改进。

4应用效果

实际生产中，分别采用冶炼过程中加入少量钛合金和轧后过平整两种措施进行实验方案验证，具体措施为：①产品熔炼成分要求中加入钛元素，其质量分数控制范围为0.01-0.02%，其它生产工艺保持原工艺不变；②在措施①的基础上，将实验钢卷由平整机进行250吨载荷下平整。

对上述两种工艺所生产钢卷进行力学性能检测，所得拉伸曲线见图3和图4，其中图3中粉色曲线为原工艺拉伸曲线，其它颜色为加钛工艺拉伸曲线，图4中粉色和绿色曲线为加钛工艺平整前拉伸曲线，其它颜色为平整后拉伸曲线。

由图3和图4可以看出，加入固氮元素“钛”后，钢卷拉伸曲线中屈服平台波动情况明显改善，可有效抑制“吕德斯带”的发生；钢卷过平整后，拉伸曲线中屈服平台消失，可杜绝“吕德斯带”发生。

上述两种措施相比较，加入“钛”元素虽无法完全杜绝“褶皱”问题发生，但成本增加仅5元/吨；而钢卷过平整虽然可以杜绝“褶皱”问题发生，但存在一定的时效性，且放置几个月后易出现拉伸曲线回复问题，且成本增加较多，约50元/吨。

5结语

熔炼成分增加钛合金等优化措施实施后，已累计完成千余吨HZ330CL生产，开平过程横折缺陷明显改善，无一起相关质量异议提出，客户满意度明显提升。

參考文献

[1]宋维锡.金属学[M].北京：冶金工业出版社，1995.

（作者单位：河钢集团邯钢公司连铸连轧厂）