加热温度对82B盘条笔尖状断口及性能影响分析

宋维兆

(新疆八一钢铁股份有限公司制造管理部)

1 问题的提出

82B盘条是生产预应力钢丝及钢绞线的原料，通常轧制成Φ12.5mm规格，执行GB/T 24238-2017《预应力钢丝及钢绞线用热轧盘条》。根据GB/T 24238-2017要求，盘条经时效后，Φ12.5mm需要达到抗拉强度1130～1290MPa，断面收缩率≥25%，盘条网状渗碳体应不大于2级。2020年上半年，用户反馈采用八钢生产的Ф12.5mm82B盘条出现拉拔断裂，断面呈锥形笔尖状，主要涉及4个批号20C00930A、20C00929A、19C06502B、19C06499B。为查找问题原因，针对用户使用过程出现的拉拔断及轧制生产工艺过程进行追踪。

2 82B拉拔断端口形貌分析

82B拉拔断口形貌如图1，金相组织分析如图2，主要为心部网状渗碳体碳，网碳级别3级。

图1 82B断口形貌

图2 心部网碳金相组织

在轧制生产过程中，性能出现波动和异常，1个批号(19C005114A)面缩异常，当班最低面缩只有7.63%。两个批号(19C005102B、19C005103B)强度异常波动，当班抗拉强度波动在1142～1216MPa。

3 过程追踪

3.1 82B产品生产工艺控制

日常生产过程中，82B盘条成分要求(国标)见表1，生产82B盘条加热炉炉温制度见表2，82B轧制过程温控制见表3。

表1 82B盘条成分(国标) %

表2 82B盘条加热温度工艺制度 ℃

表3 882B盘条轧制过程温度控制

加热炉炉温控制和出钢温度见表2。当轧机停机时将炉温控制在900℃以下，并保证炉内气氛为还原气氛。钢坯加热通长温度差小于30℃。

3.2 82B拉拔断过程追溯

在日常轧制过程中，控制参数设定为：开轧温度970～1010℃、吐丝温度865±10℃;出现断裂轧制批次实际轧制过程的控制参数：开轧温度982～994℃、吐丝温度866～870℃。

对比发现，轧线工艺过程开轧温度控制较正常最高控制温度低外，其他过程参数在正常控制区间。

检查加热炉加热环节，发现在加热批号19C06502B、19C06499B期间，由于热值不好，待温20分钟，加热炉温度控制工艺要求：加热段1150～1190℃、均热段≤1140℃，加热炉实际温度控制：加热段1120～1150℃、均热段1120～1050℃。在加热批号20C00930A、20C00929A，轧制前有60分钟打捆机故障停机，停机期间加热段温度降至1000～1040℃，停机结束后于20:10开始升温轧制。加热炉实际温度控制：加热段1144～1160℃、均热段1151～1069℃。

3.3 82B性能波动过程追溯

与正常工艺要求进行比对，轧制12.5mm/82B，批号19C05099A和19C05109A，性能控制较好，跟踪生产工艺，当天设备故障停车检修后，前两批19C05099A和19C05109A在炉内正常进钢，期间温度控制，加热段1150～1179℃、均热段1050～1093℃，吐丝温度860～880℃，期间无异常停车时间，其性能正常，波动小。其性能情况见表4。

表4 82B性能指标

批号为19C05114A面缩异常，最低面缩只有7.63，追踪生产工艺控制情况。在换成品槽期间停车20分钟，加热炉控制为加热段1160～1177℃、均热段1007～1072℃、吐丝温度850～880℃，在炉时间100分钟较长。批号19C05102B和19C05103B强度异常波动，生产期间加热段1144～1166℃、均热段982～1010℃、吐丝温度850～890℃。此四段均存在均热段温度偏低。

4 原因分析

据资料论述[1]，微合金元素 V 的强化作用除了形成碳氮化物阻止晶粒长大的细晶强化外，还有冷却过程中细小碳氮化物的析出强化作用。为了充分发挥 V 的析出强化作用，必须保证其在加热时已充分固溶，为获得细小均匀的原奥氏体晶粒，同时考虑到钢的热透性以及元素扩散的均匀性，应控制保温时间在 60～90 min。

82B 高碳钢的奥氏体粗化温度为 950 ℃，其晶粒粗化的主要原因是 950℃ 时V、Ti、Nb 碳氮化物数量的大大减少，即相粒子钉扎作用的减弱和消除。当加热温度为1000 ℃，保温时间为 60～90 min时，82B 奥氏体晶粒尺寸小于 67μm，晶粒细小均匀，碳氮化物起到了一定的细晶强化作用，且此时微合金元素 V 充分溶解于奥氏体中，为析出强化作用提供最大前提条件。使0.02%～0.04%的V在钢中的溶解温度为927～978℃；使0.06%～0.08%的V在钢中的溶解温度为1011～1035℃。对于生产1860～2000MPa钢绞线82B而言，钢坯的温度达到1050～1100℃，完全能够使加入的V固溶，但同时使元素扩散均匀，还应有一定的保温时间。加热温度高低决定82B晶粒度，也决定其轧材组织，从而也决定钢的性能指标。

八钢82B绞线钢加热到1150～1190℃时，保证C、V元素的高温扩散效果，高温扩散效果显现后，在均热段进行一段时间的降温保温，可进一步促进C、V元素的完全扩散，同时使V元素完全溶入奥氏体中，取得较好的显微组织。钢坯加热过程中必须保证在断面及长度上的温度有较好的均匀性，可有效避免轧制控轧控冷过程中因组织不均匀而产生网状渗碳体。

4.1 拉拔断原因分析

对断口取样进行金相分析，存在网状渗碳体。分析认为因加热炉均热段动梁缺失4m，钢坯在均热段担空距离过大，极易弯曲，均热段温度控制较低。19C06502B、19C06499B两个批号热值低待温20分钟后升温不够，未严格执行工艺制度，加热段1120～1150℃、均热段1120～1050℃低温轧制，同时均热断温度偏差大，偏差达到70℃。20C00930A、20C00929A两个批号生产期间生产异常停机造成在高温段多停留60分钟，轧制过程加热段温度1144～1160℃，较前期加热炉按照工艺上限1170～1190℃的控制方法，加热炉钢温偏低了6～30℃，均热段1151～1069℃，温差达到81℃。

产生拉拔断主要原因为，由于设备功能缺失，生产中为防止烧钢弯曲，加热温度和均热温度未严格执行规范要求，加热温度，均热温度均偏低，而且均热段温度温差大，钢坯温度不均匀所致。

4.2 性能波动原因分析

19C05114A面缩异常，最低面缩只有7.63，加热炉控制：加热段1160～1177℃、均热段1007～1072℃，吐丝温度850～880℃，在炉时长100分钟。均热段温度偏差达到65℃，而且其温度严重偏离标准规范值，属于低温轧制。19C05102B和19C05103B强度异常波动，加热段1144～1166℃、均热段982～1010℃，吐丝温度850～890℃，此两批轧制换槽停车25分钟，但加热段、均热段温度控制较低，均热段温度更低，均热段为982～1010℃，严重偏离标准规范值，属于低温轧制。

82B出现的性能波动大，面缩低主要原因为停车换槽未严格执行温度控制规范要求，加热温度低，加热温度偏差大，造成坯料加热不均，奥氏体化不均，碳化物不能充分溶解，铸坯中的疏松等缺陷不能完全消除，造成线材通条性能差。

5 改进后效果

温度优化后，跟踪轧制了10批，82B性能及组织情况见表5。

表5 温度优化后82B盘条性能及组织

根据过程追溯分析，对82B盘条生产期间温度进行了控制：加热段1160～1175℃、均热段1090～1120℃、吐丝温度860～880℃，期间无异常停车时间，

由表5可见，加热温度和均热温度严格执行规范要求，力学性能正常，当班断面收缩率较好，组织检测网碳级别较低，符合GB/T 24238-2017网状渗碳体应不大于2级的要求。

6 结束语

综合分析认为，82B产生拉拔断主要原因是由于设备功能缺失，为防止烧钢弯曲，生产过程中加热温度和均热温度未严格执行规范要求，加热温度、均热温度均偏低；82B性能波动大，面缩低主要原因为停车换槽未严格执行温度控制规范要求，加热温度低，加热温度偏差大，出现的两类质量问题是均为坯料加热不均，奥氏体化不均，碳化物不能充分溶解和元素扩散不均匀。

通过控制82B生产期间的加热温度和均热温度，严格执行规范要求，产品性能及组织均达到要求。