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35K冷镦钢表层组织异常行为控制研究

杨浩  
【摘要】: 冷镦钢是利用金属的塑性,采用冷镦加工成型工艺生产互换性较高的标准件用钢。随着对外出口日益增多,汽车、石油、机械等行业的迅速发展,紧固件和冷镦成型零配件的需求量在不断增加。因此,市场在对用于制造该类产品的冷镦钢的性能与可靠性上提出了更高的要求。 本文针对马钢35K冷镦钢在加工过程中出现冷镦开裂现象,就轧材质量现状、铸坯微观组织等进行了分析研究。研究结果表明,目前出现的冷镦开裂是由盘条表层组织异常所致。这种异常组织主要分为3类:第一类为铁素体、珠光体都同时长大的现象,即出现“混晶”现象;第二类为产生2级以上的魏氏组织;第三类为珠光体少,铁素体生长粗大。经过大量的金相图片观察,并参照钢的显微组织评级图谱可知,3类组织异常现象均是魏氏组织的表现,其中第二类异常组织对轧材的冷镦性能危害最大,是冷镦开裂的主要原因。 经研究分析,得出盘条产生第二类异常组织的原因为盘条表层奥氏体晶粒粗大、铸坯表层增碳以及由铸坯表层粗大魏氏组织引起的微观成分不均。由此,对含碳量一定的35K冷镦钢,针对第二类组织异常现象,采用实验室研究和工业性试验相结合的研究方法,将连铸和轧制过程作为一个系统整体考虑,重点对第二类组织异常行为的形成机理及控制措施进行分析研究。为防止粗大魏氏组织的产生,避免冷镦开裂,本文主要进行的研究工作有:结晶器振动参数分析、结晶器电磁搅拌参数和保护渣润滑性能的优化研究、结晶器水口插入深度与拉速匹配的物理模拟研究、加热炉加热条件实验室研究、轧制过程的斯太尔摩冷却速度测试分析以及轧制过程温度的控制研究。 通过以上几个方面的研究分析,本文提出:为防止保护渣富碳层卷入而使铸坯表层增碳,拉速为2.3 m.min-1时的水口合理的插入深度为80~120 mm、结晶器液面波动6 mm,保护渣液渣层厚度调整为8~12 mm;为避免铸坯表层粗大魏氏组织引起的微观成分不均,优化了结晶器保护渣的理化参数以改善其润滑性能;为控制盘条表层的奥氏体晶粒大小,进而控制表层组织,加热炉的加热时间和均热温度调整为80~90 min和1160~1220℃、轧制过程的终轧和吐丝温度分别控制为820~840℃和800~820℃。试验结果表明:所获得的盘条组织均匀、表层魏氏组织小于1级,有效地防止了盘条冷镦开裂。


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