高速线材生产的质量控制

1高速线材生产的质量控制一、产品缺陷及质量控制（一）线材使用的质量要求高线产品最常见的规格，5.5～16.0mm光面盘园；6.0～16.0mm带肋盘园。主要钢种：优质碳素钢、冷镦钢、弹簧钢。常见的断面多为圆断面。异形断面（如方、椭圆、六角、半圆等）盘条生产量较少。对于光面盘园和带肋盘园分别按圆形材和螺纹钢的技术标准执行。线材的钢种非常广泛，有碳素结构钢、优质碳素结构钢、弹簧钢、碳素工具钢、合金结构钢、轴承钢、合金工具钢、不锈钢、电热合金钢等，凡是需要加工成丝的钢种大都经过线材轧机生产成盘条再拉拔成丝。通常将线材分成以下几类：（1）、软线，指普通低碳钢热轧圆盘条，现用的牌号主要是碳素结构钢标准中所规定的Q195、Q215、Q235和优质碳素结构钢中所规定的10、15、21号钢等；（2）、硬线，指优质碳素结构钢类的盘条，如制绳钢丝用盘条，针织布钢丝用盘条，轮胎钢丝、琴钢丝等专用盘条，硬线一般含碳量偏高，泛指45号以上的优质碳素结构钢、40Mn~70Mn、T8MnA、T9A、T10等；（3）、焊线，系指焊条用的盘条，包括碳素焊条钢和合金焊条钢的盘条；（4）、合金钢线材，系指各种合金钢和合金含量高的专用钢盘条。如轴承钢盘条、合金结构钢、不锈钢、合金工具钢盘条等。低合金钢线材一般2划归为硬线，如有特殊性能也可划入合金钢类。线材按用途分为两类，一类是直接使用的，多用作建筑钢筋；一类是深加工后使用的，用来拉丝成为金属制品或冷墩成螺钉、螺母等。对线材质量要求更多的是必须满足后部工序的使用性能。一般线材交货技术条件规定的内容有：外形及尺寸精度；表面质量及氧化铁皮；截面质量及金相组织；截面是指垂直于线材中心线的断面；化学成分及力学性能（包括深加工的工艺性能）；盘重；保装及标志。线材的用途不同其质量要求也各有侧重，如冷墩材除对力学性能有严格要求外，最主要的是要求冷墩不开裂，而要想保证不开裂就要严格控制夹杂及表面裂纹、折叠、划伤等会造成开裂的缺陷。焊条钢盘条的质量要求主要是对化学成分及偏析的严格控制。1、精度高精度的线材作钢筋使用可以减少钢筋允许受力的离散差值从而节约钢材。高精度的线材用于拉拔加工可以提高金属的拉拔性能，减少拉拔中的不均匀变形和由不均匀变形引起的模压差，从而减少断丝、改善钢丝的表面质量。高速线材轧机的产品直径偏差达到±0.1mm毫无困难，甚至可以达到±0.05mm，但是对热轧产品要求极高的精度是不经济的。极少量的高精度产品只能在轧机良好的状态下生产，保证高精度需要常更换轧槽。而过高精度的要求在使用中不一定都有明显的作用。如对软线、焊线，用直径偏差为±0.15mm与±0.25mm的原料进行拉拔比较，发现冷拉产品的质量、生产效率，加工成本几乎没有什么区别。既是3要求冷拉性能很高的制品，对线材精度的要求也不甚高。当热轧生产高精度的产品而增加的费用高于在冷拉工序增加一次热处理的费用时，就不再要求用热轧的方法提高精度来适应拉拔需要了。高速线材轧机产品实际交货精度表成品直径，mm直径偏差，mm不圆度，mm备注5.5～7mm±0.15mm0.247.5～8.5mm±0.16mm0.259～9.5mm±0.18mm0.2910～13mm±0.20mm0.3214、50mm±0.50mm0.60盘卷交货注：需要在实习中收集相关资料。2表面线材的表面要求光洁和不得有妨碍使用的缺陷，即不得有耳子、裂纹、折叠、结疤、夹层等缺陷，允许有局部的压痕、凸块、凹坑，划伤和不严重的麻面。线材无论直接用于建筑还是深加工成各类制品，其耳子、裂纹、折叠、结疤、夹层等直接影响使用性能的缺陷都是绝对不允许有的。至于影响表面光洁度的一些缺陷可根据使用要求予以控制，直接用作钢筋的线材表面光洁程度影响不大。用于冷墩的线材对划伤比较敏感，凸块则影响拉拔。几种线材表面缺陷的深度限量线材种类5.5～9mm线材的表面缺陷深度限量，mm冷墩用钢（不锈钢、耐热钢、弹簧钢、轴承钢）＜0.15硬线（结构钢、工具钢、易切钢、铆钉钢）＜0.25琴钢丝用线材＜0.10注：需要在实习中收集相关资料。线材的表面氧化铁皮越少越好，这不仅可以提高金属收得率而且可以缩短酸洗时间，减少酸耗，甚至可以用机械除鳞取代酸洗，根除4环境污染。从易于去除可抗锈蚀性好的要求出发希望氧化铁皮的成分以FeO为主。要求氧化铁皮的总量＜10kg/t,国外一般可达8kg/t.控制高价氧化铁皮（Fe2O3、Fe3O4）的生成要严格控制终轧温度、吐丝温度和线材在350℃以上温度停留的时间.3截面质量及金相组织通常质量没有截面质量之称。但将缩孔、中心疏松、夹杂等缺陷完全归于表面缺陷并不十分科学，这类缺陷不进行截面检查有时很难发现。有些缺陷如脱碳、过热等不借助金相显微镜也不能定量正确判定。而这类缺陷在评价线材质量中占重要的地位。当碳含量在0.3%以上的线材，应严格控制其表面脱碳层的深度，脱碳是表面形成犬牙状的铁素体嵌入基体中，将严重影响线材的抗拉强度，尤其影响其疲劳强度。用于冷拉的线材由于内外组织差异还会增加变形抗力。所以重要的直接用作冷拉材和高强螺栓、冷墩的线材都要求严格控制脱碳层的深度。下表是一些厂家实际控制脱碳层深度。（注：需要在实习中收集相关资料）冷拉、冷墩用线材的脱碳层要求钢种线材直径范围，mm铁素体脱碳层深度，mm全脱碳层深度，mm碳素钢＜0.15＜0.15＜0.3059.5~12.1＜0.127＜0.35612.7~18.6＜0.152＜0.404低合金钢4.8＜0.051＜0.1524.8~6.4＜0.076＜0.2036.4~9.5＜0.076＜0.2549.5~12.7＜0.102＜0.305＞12.7＜0.127＜0.356缩孔、夹杂、分层、过烧等都是不允许存在的缺陷。5过烧有可能是钢坯带来的，也可能是钢坯在加热过程中温度过高（接近熔点），氧进入金属内部，氧化并部分地溶解金属的晶粒界和其间的杂质，使晶粒之间的结合削弱，金属力学性能很差，局部过烧在加工时会造成金属部分脱落或出现严重龟裂。过热是加热温度过高或高温停留时间长，晶粒长的过大、晶粒结合减弱的一种现象，当加热不当时可能出现，过热钢轧制时出现裂痕和龟裂。过热虽较过烧程度轻并可经热处理予以消除，但都是线材不容许有的缺陷。为了保证线材的力学性能特别是工艺性能必须对线材的金相组织予以控制。因为金属材料的化学成分、晶体结构和金相组织与线材的性能存在着对应关系。只强度化学成分与性能不了解材料的金属结构、组织状态就不能全面正确地评价材料。有些缺陷如非金属夹杂的成分、分布、形态非借助于显微组织不能观察，所以许多重要用途的线材提出金相检查内容和判定的技术条件。线材的金相检查项目通常包括非金属夹杂、晶粒度及显微组织。钢中存在的非金属夹杂对拉丝的短头率、断面收缩率乃至拉拔速度都有影响，特别是在加工过程中不变的非金属夹杂对拉丝影响更大。当拉细丝时在细小的断面上非金属夹杂就是一个断裂源，拔的愈细影响愈大、愈容易断裂。另外，如自攻螺丝如有非金属夹杂可能造成丝扣的残缺。非金属夹杂对线材深加工影响很大。我国通用标准对非金属夹杂未作具体规定，只是在特别要求中提出双方协议。国外布莱顿公司对制绳丝及弹簧钢丝用盘条的夹杂物都有严格的规定。6对优质碳素钢及制绳钢丝用盘条的晶粒度一般都有严格的规定，国际市场对晶粒度要求更为严格，只允许有一个“级”的波动，因为出现大小不均的混合晶粒，就对拉拔和冷墩非常不利。线材的显微组织对力学性能、工艺性能影响最大。硬线盘条、合金钢盘条不允许出现淬火组织(马氏体、屈氏体和马氏体区)。中、低碳钢盘条不允许出现魏氏组织。锰钢中如有较多的奥氏体组织对拉拔也非常不利。对含碳量较高的钢来说，其游离铁素体不得大于1.5%，可分辨珠光体量不得大于20%，要求细片层珠光体即索氏体，这种组织有利于拉拔，可以省掉预处理工序。4化学成分及力学性能化学成分是线材质量控制的主要内容之一。化学成分、表面缺陷、偏析、钢的洁净度是线材生产判断炼钢工序、连铸工序产品质量的四项内容。其中化学成分要求最为严格，它是判定钢材质量的主要依据。为了保证线材质量均匀，性能一致，其含碳量波动的范围应当尽可能少，不仅要求同一浇注批号的碳含量波动小，而且要求同一钢号的含碳量都相同，以保证同一钢号的线材质量稳定。另外要限定偏析值保证线材成分及性能均匀。对碳钢线材而言，含碳量每增加0.1%则抗拉强度就相应增加78.4MPa，而延伸率下降4%。所以通常要求同批线材含碳量波动不超过0.02%。目前我国标准规定的允许碳含量波动范围都比较大（注意收集实习厂家的资料）。对其他元素：Si、Mn、S、P、Cu、As等元素，凡是影响钢性能的都应严格控制，特别是对有害元素的控制更应百倍注意。7各种元素的偏析也是控制的重要内容，局部的元素集中往往产生恶果，且不谈S、P、Cu等危害大的元素集中，就是碳偏析也要求严格控制，如制绳钢丝用的盘条碳含量的中心偏析可使中部出现渗碳体块，拉丝时会产生中心断裂。偏析是上工序带来的，要想保证线材的偏析度必须对钢坯的偏析作出明确的验收规定（需要收集其他企业的资料）。各种优质钢、合金钢对成分的要求更为严格，化学成分不符合要求绝对不能保证合金钢性能。所以有些特殊钢规定必须真空精炼或电渣重熔提纯，以保证钢的洁净。力学性能包括工艺性能，是线材使用的最直接的质量指标。力学性能通常包括屈服点、抗拉强度、伸长率及面缩率，有些钢材要求冲击韧性、低温、高温性能等。工艺性能主要指拉拔性能，即一次可达减面率或顶锻开裂敏感性等。对性能的要求着重于均匀性，同钢号、同批或同盘的性能越差越好。有些厂规定每盘同一圈等距离6点的抗拉强度差不得超过±20MPa，同条差不得超过±30MPa，同批差不得超过90MPa.5盘重增加盘重对热轧线材生产与线材深加工冷拔都有好处，盘重大可以提高热轧生产的作业率与成材率。同样盘重大也可以减少冷拔生产的停机间歇时间及接头工作，特别是对于高速连续冷拉作业尤为突出。所以大盘重同样可以提高冷拔工序的效率。在低速拔丝机上，用500kg重盘条比50kg重的盘条的效率可以提高一倍。但对于盘重超8过1500kg的厂家在集卷工序应安装分卷设备。6包装及标志盘卷的包装是盘条质量的一项重要内容。包装松散，不利于运输。散乱的盘条比条形钢材更难重新整理，遇此情况不得不剪断。这不但降低了盘条的质量，而且严重影响运输的效率。为此有的用户不但损失金属达3%，还要增加大量运输整理费用，更甚者往往使钢种、钢号全混。所以包装要求牢固但不要太紧，太紧往往又会卡伤盘条，或使盘卷失去应有的弹性，在吊装时造成包装带的断裂。盘卷的标志应清楚，经得起风吹、日晒、雨淋和长时间放置。标志的内容应包括：钢号、规格、重量、生产批号、生产厂家等内容。二、热轧盘条的质量控制高速线材轧机生产的热轧盘条的质量通常包括两个方面的内容：一是盘条的尺寸外形，即尺寸精度及外表形貌；二是盘条的内在质量，即化学成分、微观组织和各种性能。前者主要由盘条轧制技术控制，后者除去轧制技术之外，还严重受上游工序的影响。任何质量控制都要靠严格的完整的质量保证体系，靠工厂工序的保证能力，靠质量控制系统的科学、准确、及时的测量、分析和反馈。高速线材轧机是高度自动化的现代轧钢设备，其质量控制概念也必须着眼于全系统的各个质量环节。为了准确的判断和控制缺陷，首先要把缺陷产生的原因分析清楚，并设法将它控制消灭在最初工序。缺陷的清理或钢材的判废越早，损失越少。9（一）外形尺寸高速线材轧机精轧机组的精度很高，轧辊质量很好，当速度控制系统灵敏，孔型轧制制度合理，并且调整技术熟练时，它生产的盘条精度可以大大超过老式盘条的精度。热轧盘条尺寸精度允许的偏差（ZBH44001—88标准）直径，mm允许偏差，mm不圆度，mmA级精度B级精度C级精度B级精度A级精度C级精度5.5~10.0±0.30±0.20±0.15≤0.40≤0.32≤0.2410.5~15.0±0.40±0.25±0.20≤0.50≤0.40≤0.3215.5~22.0±0.50±0.30±0.25≤0.60≤0.48≤0.40注：需要