高碳硬线冶炼新工艺及性能优化研究

论文摘要

高碳硬线也称高碳盘条，属于优质碳素结构钢类。SWRH82B是高碳硬线的代表钢种，用于生产具有高技术含量、高附加值的高强度（低松弛）预应力钢丝和钢绞线。由于SWRH82B要求有良好的强韧性配合，所以生产难度大，国内生产的产品质量不稳定，拉拔时容易出现脆断，用户多使用进口原料。因此迫切需要提高和稳定硬线性能，替代热轧进口硬线，这对于我国经济社会的可持续发展有重要的现实意义。本文的主要工作内容是从改善冶炼工艺、调整钢种化学成分和控轧控冷着手，综合考虑炼钢、轧制、冷却、时效、拉拔加工、盘条化学成分及合金元素等影响产品质量的因素，进行了无铝脱氧工业试验，Cr、V微合金化试验和CCT曲线测定，并采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析、力学性能检测等分析手段，来分析解决SWRH82B的拉拔脆断问题并优化其性能，得出以下结论：包钢生产的SWRH82B盘条拉拔脆断主要以笔尖状断口和劈裂状断口形式存在，断口微观形貌为准解理状或解理状，且断口处无明显缩颈现象。经分析发现，笔尖状断口多数是由母材中心大型脆性Al2O3夹杂引起，少数是由中心网状渗碳体和中心孔洞引起；劈裂状断口主要是由盘条中心马氏体缺陷和表面缺陷共同作用造成。通过采用无铝脱氧工艺（SiCaBaMg）能使钢中铝含量控制在0.004%0.006%的范围，Al2O3的平均含量为31.12×10-4%，同时钢中的夹杂物主要有三种组成形式，即Al2O3－MgO－SiO2－CaO系、Al2O3－MgO系和金属氧化物与硫化物的复合夹杂，前两种呈细小弥散圆球形，后一种呈半塑性鱼眼状。结果尖状断口发生率大大减少，盘条质量得到改善。在82B钢中适当添加Cr、V能提高强度，使C曲线右移并提高淬透性。当大规格82B（Cr）钢中Cr含量为0.32%0.36%、Mn含量为0.75%0.90%时， Cr、Mn含量偏上限的炉号容易发生Cr、Mn中心偏析，从而诱发中心马氏体；当大规格82B（Cr）钢中Cr含量为0.24%0.28%、Mn含量为0.73%0.82%时，线材Cr、Mn中心偏析情况大为改善，从而避免了中心马氏体的出现。采用无铝脱氧、微合金化和控轧控冷三方面相结合的措施，能在提高硬线盘条强度的同时仍保持良好的塑性，使盘条具有很高的强韧性配合，大大改善盘条的力学性能和拉拔性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 线材生产和消费情况
• 1.1.1 线材的产量及分布
• 1.1.2 线材的消费状况
• 1.2 硬线生产和消费情况
• 1.2.1 硬线生产状况
• 1.2.2 硬线消费状况
• 1.3 高碳硬线盘条
• 1.3.1 国产盘条存在的问题
• 1.3.2 国产盘条与进口盘条的比较
• 1.3.3 盘条 SWRH82B
• 1.4 国内外对高碳硬线的研究现状及发展趋势
• 1.4.1 第一方面的研究现状及发展趋势
• 1.4.2 第二方面的研究现状及发展趋势
• 2 课题的提出及主要研究内容
• 2.1 课题的提出
• 2.1.1 课题的依据
• 2.1.2 课题的意义
• 2.2 主要研究内容
• 2.2.1 研究目标
• 2.2.2 研究重点及主要创新点
• 3 实验方案
• 3.1 SWRH82B 生产工艺流程的制定
• 3.2 无铝脱氧工艺试验方案
• 3.3 微合金化及热模拟实验方案
• 3.4 材料检测手段及分析方法
• 3.4.1 化学成分分析
• 3.4.2 力学性能检测
• 3.4.3 低倍分析
• 3.4.4 金相显微分析
• 3.4.5 宏观断口分析
• 3.4.6 微观断口分析
• 4 实验结果与分析
• 4.1 笔尖状断口问题分析
• 4.1.1 实验试样选取
• 4.1.2 断口特征分析
• 4.1.3 金相组织分析
• 4.1.4 碳偏析及酸浸检验
• 4.1.5 夹杂物级别评定及能谱分析
• 4.1.6 笔尖状断口产生的根本原因
• 4.1.7 解决措施
• 4.1.8 小结
• 4.2 无铝脱氧工业试验研究
• 4.2.1 质量控制及工艺流程
• 4.2.2 无铝脱氧试验过程
• 4.2.3 脱氧效果分析
• 4.2.4 成品盘条化学成分及力学性能分析
• 4.2.5 金相组织及夹杂物级别评定
• 4.2.6 无铝脱氧工艺对钢中夹杂物的影响
• 4.2.7 无铝脱氧工艺对盘条拉拔性能的影响
• 4.2.8 小结
• 4.3 大规格 SWRH82B 力学性能优化研究
• 4.3.1 性能指标分析
• 4.3.2 化学成分确定
• 4.3.3 生产工艺流程
• 4.3.4 熔炼成分控制
• 4.3.5 方坯质量控制
• 4.3.6 控轧控冷工艺研究
• 4.3.7 金相检验分析
• 4.3.8 力学性能分析
• 4.3.9 小结
• 4.4 大规格 SWRH82B 拉拔性能优化研究
• 4.4.1 选取研究试样
• 4.4.2 断口特征分析
• 4.4.3 夹杂物及金相组织检验
• 4.4.4 表面检验
• 4.4.5 拉拔劈裂脆断原因分析
• 4.4.6 优化措施及结果分析
• 4.4.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢