42crmo合金无缝管属于中、高碳钢,在我国主要用作预应力钢丝和钢绞线的母材。八钢公司高线机组于2008年开始试生产该产品,经过一年多的实践摸索,取得了显著的效果。目前42crmo合金无缝管已形成批量生产,产品各项性能均能满足用户的需求。
但是在42crmo无缝管产品生产初期,存在的主要问题有:(1)42crmo无缝管在拉拔过程中易发生拉断事故,造成拉拔生产不连续,降低生产效率;(2)脱碳层厚度超标,影响产品的最终性能;(3)盘条通圈性能不均匀,造成拉拔后最终产品性能不稳定。
42crmo无缝管的工艺流程:连铸坯→步进式加热炉→除磷→6架粗轧机→6架中轧机→6架预精轧机→8架精轧机→2架减径机→2架定径机→散卷控制风冷线→收集→P&F线→检验→打捆→称重→入库。
通过对断口进行宏观观察、显微组织观察,在断裂钢丝上观察到白色带状组织,有微裂纹存在,在高倍下确定为马氏体和残余奥氏体,基体为索氏体、屈氏体和少量的贝氏体混合组织,随着断面的减小,索氏体增加,屈氏体和贝氏体数量减少,而同一直径的断裂钢丝组织不均匀,试样中心白色带状组织多,表明马氏体量多,边上马氏体量少。根据钢断口分析,脱碳层深度达到了直径的3%~5%。
42crmo无缝管出现一定量的马氏体或贝氏体组织,主要是由于在加热过程中从高温区冷却速度过快,而形成了马氏体或贝氏体,而42crmo无缝管出现屈氏体组织是冷却后期冷速过快而形成屈氏体。由基体组织为索氏体、屈氏体和少量贝氏体的混合组织和马氏体的出现说明前期控冷工艺存在不合适的地方。
经过分析,结合现场的实际情况,对工艺控制及轧制控制方案进行了修订:
(1)钢坯加热控制。钢坯加热过程中,钢坯的加热温度、加热时间、出炉温度与生产设备、工艺要求相配合,才能确保为轧制控制提供适合的钢坯。通过钢坯在炉内温度加热控制的试验结果、时间控制结果与出炉钢温的对应关系,进行多次数据分析、温度等参数调整,最终总结出最佳钢坯加热控制图。
(2)轧制过程中红条温度控制。轧制过程中,红条温度按3个区段进行控制。
区段1:开轧温度控制,控制钢坯进入轧机前的温度,避免奥氏体晶粒过大。
区段2:中间温度控制,控制进入精轧机温度,确保整个轧制过程中红条在各段冷却速度较均匀。
区段3:终轧温度控制,控制吐丝温度,确保成品在风冷线上的相变时间合适。
(3)风冷工艺的设定。在吐丝完成落入冷却辊道后,后续冷却速度是影响77MnA最终性能的关键因素,为满足42crmo无缝管的冷却要求,对风冷线进行了相应改造。根据工艺特点适当增加跌落段错开钢圈搭接点,保证冷却均匀。增加相变区段的风机功率、增加风压及风量,保证钢卷快速冷却。通过控制风冷线各段辊道的速度及对应的风机冷却风量,以确保盘条在风冷线上的冷却速度满足相变要求。并通过调整吐丝圈形位置,使其吐丝落卷点在辊道中心位置,左右偏差控制±10mm,确保冷却均匀。
(4)成品尺寸控制。结合高线双模块减定径工艺,根据大量数据验证,通过控制成品尺寸公差及不圆度,可一定程度上提升77MnA制品的强度及拉拔性能。
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