论文部分内容阅读
摘 要：冷镦钢是一种室温成型用钢，广泛用于生产螺钉、销钉、螺母等标准件。基于此，对冷镦钢的加工性能提出了更高的要求，不允许出现开裂等问题，本文从冷镦钢顶锻开裂问题出发，分析了冷镦钢质量要求，展开冷镦钢顶锻开裂问题及其原因分析，并就具体案例探讨了冷镦钢顶锻开裂改进方法，以期可为相关钢铁企业生产提供有价值的参考。
关键词：冷镦钢；质量要求；开裂问题；原因；改进方法
中图分类号：TG316 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0212-01
1 引 言
目前，我国钢铁行业发展迅猛，冷镦钢生产规模增大、种类增多，多数钢厂均可生产此产品，如：湘钢：XSWRCH10K、SWRCH35K等。目前，我国冷镦钢质量与国外依旧存在一定差距，如：工艺性能不稳定，出现开裂现象，本文针对冷镦钢顶锻开裂问题展开具体论述。
2 冷镦钢质量要求
冷镦钢，也称为是冷顶锻钢，其主要是利用金属塑性，冷镦加工成型，为有效控制冷镦钢质量，需对其开展冷顶锻试验检查工作，即：在室温条件下，对检验金属承受规定程度的顶锻变形能力，并显示其缺陷，是产品质量检测的一个重要内容，根据GBT6478-2015《冷镦和冷挤压用钢》的要求，冷顶锻试验不得出现裂纹。
3 冷镦钢顶锻开裂问题及其原因分析
在冷墩钢的生产过程中，顶锻开裂是一个常见问题，根据调查日本神户制钢、台湾中钢产品质量最佳，其开裂率分别为7%、0.9～1.0%，湘钢等均约为1%。
根据国内钢厂生产情况可知，冷顶锻开裂问题较为常见，如：湘钢某型号冷墩钢，客户在使用时发现墩头开裂，经研究其主要原因是表面缺陷，具体原因分析如下：
（1）钢坯存在皮下气泡、纵裂，轧后钢材表面发现出现裂纹；
（2）料型有折叠，主要是因为压下量过大/轧件温度偏低，以致于展宽量增大，在轧件形成耳子，轧制时折叠；
（3）钢材表面存在密集发纹，是孔型磨损，翻钢后压下量过大，或是出现不均匀变形的情况；
（4）钢材表面存在划痕，是因为导卫、轧槽等质量不佳，轧制过程中出现划伤。
根据相关实践经验分析，冷墩钢墩头开裂主要原因有表面质量缺陷、钢中存在夹杂物、组织结构不善等，对此必须在生产中控制好钢材表面质量、钢中夹杂物，全面改善钢组织结构。
4 实例探析冷镦钢顶锻开裂改进方法
4.1 开裂情况
湘钢冷镦钢生产中，某次常规冷顶锻检测发现20%的产品均存在冷顶锻开裂问题，情况较为严重，必须深入分析顶锻开裂原因，明确改进对策。冷墩钢冷顶锻试验按YB/T5293-2006《金属材料顶锻试验方法》进行，冷顶锻试验机型号YQ2000，校直试样，截取2倍直径高度试样，冷顶锻至试样高度1/3。
本次冷顶锻试样裂纹沿着轧制方向呈直线状开裂，均为新鲜白亮色，此类裂缝的分布不存在规律性，部分较大的裂口内侧粗糙，根部则较为尖锐。通过观察分析，可将本次出现的冷顶锻裂纹分为两种不同的类型（图1）：第一种是平坦钢材弧面上直接出现的（樣1）；第二种则是沿钢材原始缺陷底部出现的（样2）。
4.2 开裂原因
根据检测结果分析：
根据检测分析显示，样1冷顶锻开裂是由于表层存在夹杂物所致，具体原因分析如下：①结晶器液面急剧波动，保护渣卷入嵌在坯壳上；②保护渣性能不佳，存在较多的渣条，卷入后嵌在坯壳上；③钢水不纯净，夹杂物多，流动性差，中包水口壁上高熔点的大块附着物突然脱落，落入结晶器钢水。
样2中部开裂位置取金相样观察发现，缺陷周边组织是珠光体，无脱碳（图2），判断为裂纹或划伤，通过进一步分析发现此翻边位置的缺陷是由顶锻鼓肚位置缺陷继续发展而来，因为周边无脱碳，判断是划伤，原因如下：①钢材轧制时，导卫、过钢通道存在加工不良的情况，导致钢件表面热划伤；②导卫粘钢，有氧化铁皮堆积；③轧钢通道上滚动装置失灵，出现滑动摩擦，引发热划伤。
4.3 改进方法
（1）冷顶锻开裂的一大重要原因是存在夹杂物，为减少浅层夹杂，需做好以下改进措施：稳定结晶器液面操作，采用专用保护渣，提高保护渣质量，规范操作保证钢水纯净。
（2）钢材表面质量差，会导致冷顶锻时在原始缺陷位置出现裂纹，由此保证钢材表面质量良好是控制裂缝的重要措施，具体操作如下：导卫、过钢通道均需加工平滑，若是存在氧化铁皮，必须清除干净，及时更换存在质量问题的装置，做好成品取样的酸洗试验，根据试验结果改进生产。
5 结 语
综上所述，冷镦钢目前在各种零配件加工中得到了广泛应用，为保证其产品质量稳定，避免冷镦钢顶锻开裂，必须要严格控制钢材表面质量，控制钢中夹杂物，确保冷镦钢在冶炼过程中具有高的洁净度，加强生产控制，针对不同的原因采取针对性的改进措施，防止出现顶锻开。
参考文献
[1]秦国庆.冷镦钢冷镦开裂机理研究[D].上海交通大学，2008.
[2]侯兴辉，熊 鑫，周 晨.SCM440盘条冷镦螺栓表面裂纹原因分析及改进措施[J].金属制品，2016，42（3）：31～34.
[3]黄敬花.冷镦钢表面开裂的影响因素研究[J].山西冶金，2013，36（6）：3～5.
收稿日期：2018-3-25
作者简介：杨 勇（1982-），助理工程师，本科，主要从事材料成型及控制工程工作。
关键词：冷镦钢；质量要求；开裂问题；原因；改进方法
中图分类号：TG316 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0212-01
1 引 言
目前，我国钢铁行业发展迅猛，冷镦钢生产规模增大、种类增多，多数钢厂均可生产此产品，如：湘钢：XSWRCH10K、SWRCH35K等。目前，我国冷镦钢质量与国外依旧存在一定差距，如：工艺性能不稳定，出现开裂现象，本文针对冷镦钢顶锻开裂问题展开具体论述。
2 冷镦钢质量要求
冷镦钢，也称为是冷顶锻钢，其主要是利用金属塑性，冷镦加工成型，为有效控制冷镦钢质量，需对其开展冷顶锻试验检查工作，即：在室温条件下，对检验金属承受规定程度的顶锻变形能力，并显示其缺陷，是产品质量检测的一个重要内容，根据GBT6478-2015《冷镦和冷挤压用钢》的要求，冷顶锻试验不得出现裂纹。
3 冷镦钢顶锻开裂问题及其原因分析
在冷墩钢的生产过程中，顶锻开裂是一个常见问题，根据调查日本神户制钢、台湾中钢产品质量最佳，其开裂率分别为7%、0.9～1.0%，湘钢等均约为1%。
根据国内钢厂生产情况可知，冷顶锻开裂问题较为常见，如：湘钢某型号冷墩钢，客户在使用时发现墩头开裂，经研究其主要原因是表面缺陷，具体原因分析如下：
（1）钢坯存在皮下气泡、纵裂，轧后钢材表面发现出现裂纹；
（2）料型有折叠，主要是因为压下量过大/轧件温度偏低，以致于展宽量增大，在轧件形成耳子，轧制时折叠；
（3）钢材表面存在密集发纹，是孔型磨损，翻钢后压下量过大，或是出现不均匀变形的情况；
（4）钢材表面存在划痕，是因为导卫、轧槽等质量不佳，轧制过程中出现划伤。
根据相关实践经验分析，冷墩钢墩头开裂主要原因有表面质量缺陷、钢中存在夹杂物、组织结构不善等，对此必须在生产中控制好钢材表面质量、钢中夹杂物，全面改善钢组织结构。
4 实例探析冷镦钢顶锻开裂改进方法
4.1 开裂情况
湘钢冷镦钢生产中，某次常规冷顶锻检测发现20%的产品均存在冷顶锻开裂问题，情况较为严重，必须深入分析顶锻开裂原因，明确改进对策。冷墩钢冷顶锻试验按YB/T5293-2006《金属材料顶锻试验方法》进行，冷顶锻试验机型号YQ2000，校直试样，截取2倍直径高度试样，冷顶锻至试样高度1/3。
本次冷顶锻试样裂纹沿着轧制方向呈直线状开裂，均为新鲜白亮色，此类裂缝的分布不存在规律性，部分较大的裂口内侧粗糙，根部则较为尖锐。通过观察分析，可将本次出现的冷顶锻裂纹分为两种不同的类型（图1）：第一种是平坦钢材弧面上直接出现的（樣1）；第二种则是沿钢材原始缺陷底部出现的（样2）。
4.2 开裂原因
根据检测结果分析：
根据检测分析显示，样1冷顶锻开裂是由于表层存在夹杂物所致，具体原因分析如下：①结晶器液面急剧波动，保护渣卷入嵌在坯壳上；②保护渣性能不佳，存在较多的渣条，卷入后嵌在坯壳上；③钢水不纯净，夹杂物多，流动性差，中包水口壁上高熔点的大块附着物突然脱落，落入结晶器钢水。
样2中部开裂位置取金相样观察发现，缺陷周边组织是珠光体，无脱碳（图2），判断为裂纹或划伤，通过进一步分析发现此翻边位置的缺陷是由顶锻鼓肚位置缺陷继续发展而来，因为周边无脱碳，判断是划伤，原因如下：①钢材轧制时，导卫、过钢通道存在加工不良的情况，导致钢件表面热划伤；②导卫粘钢，有氧化铁皮堆积；③轧钢通道上滚动装置失灵，出现滑动摩擦，引发热划伤。
4.3 改进方法
（1）冷顶锻开裂的一大重要原因是存在夹杂物，为减少浅层夹杂，需做好以下改进措施：稳定结晶器液面操作，采用专用保护渣，提高保护渣质量，规范操作保证钢水纯净。
（2）钢材表面质量差，会导致冷顶锻时在原始缺陷位置出现裂纹，由此保证钢材表面质量良好是控制裂缝的重要措施，具体操作如下：导卫、过钢通道均需加工平滑，若是存在氧化铁皮，必须清除干净，及时更换存在质量问题的装置，做好成品取样的酸洗试验，根据试验结果改进生产。
5 结 语
综上所述，冷镦钢目前在各种零配件加工中得到了广泛应用，为保证其产品质量稳定，避免冷镦钢顶锻开裂，必须要严格控制钢材表面质量，控制钢中夹杂物，确保冷镦钢在冶炼过程中具有高的洁净度，加强生产控制，针对不同的原因采取针对性的改进措施，防止出现顶锻开。
参考文献
[1]秦国庆.冷镦钢冷镦开裂机理研究[D].上海交通大学，2008.
[2]侯兴辉，熊 鑫，周 晨.SCM440盘条冷镦螺栓表面裂纹原因分析及改进措施[J].金属制品，2016，42（3）：31～34.
[3]黄敬花.冷镦钢表面开裂的影响因素研究[J].山西冶金，2013，36（6）：3～5.
收稿日期：2018-3-25
作者简介：杨 勇（1982-），助理工程师，本科，主要从事材料成型及控制工程工作。