预应力钢丝用热轧盘条实验研究
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摘要
本文针对南钢生产预应力钢丝用高碳热轧盘条存在的技术和质量问题，从预应力钢丝拉拔断裂原因分析入手，经实验室与生产现场实验研究以及生产验证，得出以下主要结论：
预应力钢丝拉拔断裂的原因是金相组织不合理，由索氏体、屈氏体和少量的贝氏体的混合组织组成，并有马氏体产生；钢丝芯部马氏体含量大于边部马氏体含量，是由于锰的严重偏析所致。
预应力钢丝用77B热轧盘条中沿轴向存在的条带中富集碳、锰，且含有显微裂纹和孔洞，是连铸坯凝固过程中成分偏析与凝固缩孔、疏松等缺陷造成的。
铌在加入量范围内(＜0.040％)对枝晶有强烈的细化作用，显著减小碳偏析；钒在加入量范围内(0.060％～0.095％)，显著减小碳偏析；钛在加入量范围内(＜0.020％)对碳偏析影响不明显，但显著减轻锰偏析；钒、铌、钛都在不同程度上减轻锰、硅、磷、硫的偏析。
采用改造后的生产线与合理的成分范围，控制开轧温度1000～1050℃，终轧溫度≤850℃，吐丝温度820～850℃，冷却速率范围10～13℃／s，成功生产出Φ13mm预应力钢丝用77B热轧盘条，并已实现正常工业化生产。
The problems of technology and quality in producing high carbon hot rolled wire rods for prestressed steel wire in Nanjing Iron and Steel Group Co. Ltd are studied. Started with the analysis of the fracture reason of prestressed wire, the research carry on lab and factory experimentation and producing test. The main conclusions are:
The cause for prestressed wires breaking in drawing is the metallographic structure which is admixture of sorbide, troostite, bainite, and Martensite; the quantity of Martensite in center being more than that of inside is caused by the segregation of
Mn.
In 77B hot rolled wire rods for prestressed steel wires, there is segregational strip of C Mn, microcrack and microhole. The causes are segregation , residual shrink hole and porosity of continuous cast steel billets.
Nb refines dendrite and influences the segregation of C strongly in the range of 0.040%. The segregation of C is alleviated by V in the range of 0.060%~0.095%. Ti influences the segregation of C little, but alleviates that of Mn strongly in the range of 0.020%. The segregation of Mn Si P and S is alleviated by V Nb and Ti in different degree.
Applying the rebuilt producing line and sound range of components, for 77B hot rolled wire rods for prestressed steel wires, the optimal control-rolling and control-cooling parameters are: temperature of beginning rolling 1000~1050癈, finishing rolling temperature 850℃, spinning temperature 820~850癈, the speed of cooling 10 ~13℃/s. And the technics have been industrialized.
预应力钢丝拉拔断裂的原因是金相组织不合理，由索氏体、屈氏体和少量的贝氏体的混合组织组成，并有马氏体产生；钢丝芯部马氏体含量大于边部马氏体含量，是由于锰的严重偏析所致。
预应力钢丝用77B热轧盘条中沿轴向存在的条带中富集碳、锰，且含有显微裂纹和孔洞，是连铸坯凝固过程中成分偏析与凝固缩孔、疏松等缺陷造成的。
铌在加入量范围内(＜0.040％)对枝晶有强烈的细化作用，显著减小碳偏析；钒在加入量范围内(0.060％～0.095％)，显著减小碳偏析；钛在加入量范围内(＜0.020％)对碳偏析影响不明显，但显著减轻锰偏析；钒、铌、钛都在不同程度上减轻锰、硅、磷、硫的偏析。
采用改造后的生产线与合理的成分范围，控制开轧温度1000～1050℃，终轧溫度≤850℃，吐丝温度820～850℃，冷却速率范围10～13℃／s，成功生产出Φ13mm预应力钢丝用77B热轧盘条，并已实现正常工业化生产。
The problems of technology and quality in producing high carbon hot rolled wire rods for prestressed steel wire in Nanjing Iron and Steel Group Co. Ltd are studied. Started with the analysis of the fracture reason of prestressed wire, the research carry on lab and factory experimentation and producing test. The main conclusions are:
The cause for prestressed wires breaking in drawing is the metallographic structure which is admixture of sorbide, troostite, bainite, and Martensite; the quantity of Martensite in center being more than that of inside is caused by the segregation of
Mn.
In 77B hot rolled wire rods for prestressed steel wires, there is segregational strip of C Mn, microcrack and microhole. The causes are segregation , residual shrink hole and porosity of continuous cast steel billets.
Nb refines dendrite and influences the segregation of C strongly in the range of 0.040%. The segregation of C is alleviated by V in the range of 0.060%~0.095%. Ti influences the segregation of C little, but alleviates that of Mn strongly in the range of 0.020%. The segregation of Mn Si P and S is alleviated by V Nb and Ti in different degree.
Applying the rebuilt producing line and sound range of components, for 77B hot rolled wire rods for prestressed steel wires, the optimal control-rolling and control-cooling parameters are: temperature of beginning rolling 1000~1050癈, finishing rolling temperature 850℃, spinning temperature 820~850癈, the speed of cooling 10 ~13℃/s. And the technics have been industrialized.
引文
1 陈兴元．预应力钢丝的生产与展望．江西冶金．1997，17(5)：36
2 张克球．预应力钢丝钢绞线质量现状．金属制品．1995，22(1)：46-47
3 曹妙康．硬线盘条生产工艺技术及其新发展．上海冶金情报．1997，(12)：14，37
4 预应力钢丝及钢绞线用热轧盘条．中华人民共和国冶金行业标准YB／T 146-1998
5 李文琴．预应力钢丝断裂原因分析．金属制品．2001，27(4)：36-38
6 张宇，江嘉荣等．中高碳钢丝在拉拔过程中的脆性断裂．金属热处理．1990，(8)：18-24
7 博百子，曹清．钢丝生产过程中断丝原因分析．金属制品．1997，23(3)：17-20
8 高志平，张贺宗等．硬线金相组织对拉拔断裂的影响．轧钢．2001，18(4)：32-33
9 吴中莹．钢丝性能不均匀问题探讨．金属制品．1999，25(1)：32-37
10 赵乃良．关于硬线钢生产质量问题的探讨．炼钢．1998，(2)：10-12
11 陈其安，龚永平等．对硬线及其制品生产的几点看法．轧钢．1997，(6)：20
12 王有铭，李曼云等．钢材的控制轧制和控制冷却．第一版．北京：冶金工业出版社，1995，5
13 李曼云，孙本荣．钢的控制轧制和控制冷却技术手册．第一版．北京：冶金工业出版社，1990，9
14 刘俭，施一新．优质硬线轧制时的工艺控制．轧钢．1998,(6)：16-18
15 刘阳春，刘海洋等．微合余化技术及其应用．江苏冶金．2001，29(6)：27
16 东涛，付俊岩．试论我国钢的微台金化发展方向．中国冶金．2002，(5)：16-19
17 曹荫之，付俊岩．中国含钒低、微合金化钢的开发与前景．钢铁钒钛．2000，21(3)：1-11
18 东涛，刘嘉禾．我国低合金钢及微合金钢的发展、问题和方向．钢铁．2000，35(11)：71-75
19 高农．微合命化元素在钢中作用的基本原理和各自特点．鞍钢技术．1990，(9)：14
20 齐长发．浅谈微合余非调制钢．河北冶金．1993，(3)：43
21 黄平等．V、Ti微合金化对钢的力学性能的影响．重庆大学学报．1991，14(3)：48
22 Korchynsky．M，张开坚译．微合金高碳线材．国外钢铁钒钛．1990，(3)：105
23 S.Jaiswal等，慕同法译．微合金化高碳钢线材．国外钢铁钒钛．1989，(1)：36
24 孟繁茂．中、高碳钢的微合金化及其应用的理论基础．中信微合会化技术中专家委员会
25 张新宝．1975年微合余化会议以来的20年．沪昌科技．1996，(1)：47-48
26 张国庆等．Cr微合金化对大规格高碳钢线材质量的影响．金属制品．1999，25(6)：51-53
27 伊雨群，黄一新．72B大规格线材微合金化的研究与应用．轧钢．2001，18(3)：24-26
28 Eissa.Mamdouh.Production of ultra-high strength wire rod steels by vanadium microalloying.Steel Research v67 Mar 1996 p100-105
29 S Jaiswal,A.Kirkcaldy.Microalloyed high carbon rod Wire.Industry.Dec1985 p779-782
30 L.L.Teoh.Thermo-mechnical processing and microstructure of microalloyed steel bar and wire rod products.Journal of Materials Proccessing Technology.v48 1995 p475-481
31 铸工手册编写组．铸钢手册．第一版．北京：机械工业出版社，1977
32 高志平，张贺宗，王建生．硬线金相组织对拉按断裂的影响．轧钢．2001，18(4)：32-33
33 陈训浩．硬线钢质量特征及脆断分析．冶金标准化与质量．1998，(2)：20-23
34 冯贺滨，李建诗等．生产高碳钢高速线材的斯太尔摩工艺参数研究．钢铁．2001，36 (2)：35
35 阮小江．连铸高碳钢大方坯中心偏析的成因及对策．连铸．1998，(1)：29-31
36 陈超，阁朝红，康复．减少方坯中心偏析的冶金手段．宝钢技术．2001，(4)：53-57
37 薛正良，李正邦，张家雯．高碳钢连铸方坯中心偏析．炼钢．2000，16(1)：56-58
38 关于高碳大方坯中心偏析的改善．冶金译丛．1998(1)：44-48
39 陈超，阁朝红，康复．减少方坯中心偏析的冶金手段．包钢技术．2001(4)：56-57
40 戈春刚．大规格高碳钢盘条拉伸异常断裂分析及改进．金属制品．2002，(4)：36-37
41 罗伯特．J，格罗多夫斯基．钒在中高碳钢中的应用．2000年钒应用技术国际研讨会议论文集．2000年钒应用技术国际研讨会议，中国桂林：2000：217
42 张弛，华蔚等．电炉连铸坯生产SWBH82B加钒高碳钢盘条的实践与思考。宝钢技术．2002，增刊：16
43 Fourlaris.G.Effect of vanadium alloying on the precipitation reactions during pearlite formation in medium and high carbon steels.Materials Science Forum. v284-286 Sep7-9 1998 p427-434
44 S.Zajac,T.Siwecki.Strengthening Mechanisms in Vanadium Microalloyed Steels Intended for Long Products. ISIJ International. v38 Oct1998 p1130-1139
45 Kestenbach.H.J.等，梅东生译．铌对微合金化共析钢中奥氏体再结晶和珠光体团尺寸的影响．国外钢铁钒钛．1989，(2)：23-24
46 Korchynsky.Michael.Microalloyed high-carbon wire rod.Wire Journal
International.v21n9 Sep 1988p212
47 王青江，王仪康．微合金控制轧制钢．焊管．1994，17(4)：17
48 宋晓菊等．V、Ti、Nb、B、Re等元素在微合金钢中的行为和作用．重钢技术．2000，(2)：27
49 Gladman．T．复合微合金钢的晶粒细化．国外钢铁钒钛．1991，(1)：2
50 王爱荣等．V，Ti对微合金钢晶粒粗化温度的影响．东北重型机械学院学报．1993，17(3)：43-48
51 雍岐龙，马鸣图等．微合金钢——物理和力学冶金．第一版．北京：国防工业出版社，1989，12
52 李志民．南钢高速线材控轧控冷工艺特点．江苏冶金．1996(1)：54-55
53 支建华．硬线轧制控冷工艺及其质量控制．江苏冶金．1998(1)：40-41
54 李泽武，成计民．线材高速轧后的控制冷却技术．重型机械．2002(4)：4-7
55 郑体成．高速线材控冷技术的应用．钢铁技术．1998(2)：47-56
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47 王青江，王仪康．微合金控制轧制钢．焊管．1994，17(4)：17
48 宋晓菊等．V、Ti、Nb、B、Re等元素在微合金钢中的行为和作用．重钢技术．2000，(2)：27
49 Gladman．T．复合微合金钢的晶粒细化．国外钢铁钒钛．1991，(1)：2
50 王爱荣等．V，Ti对微合金钢晶粒粗化温度的影响．东北重型机械学院学报．1993，17(3)：43-48
51 雍岐龙，马鸣图等．微合金钢——物理和力学冶金．第一版．北京：国防工业出版社，1989，12
52 李志民．南钢高速线材控轧控冷工艺特点．江苏冶金．1996(1)：54-55
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54 李泽武，成计民．线材高速轧后的控制冷却技术．重型机械．2002(4)：4-7
55 郑体成．高速线材控冷技术的应用．钢铁技术．1998(2)：47-56