簾線鋼盤條帶狀組織的控制

鋼簾線對化學(xué)成分、顯微組織、內(nèi)部質(zhì)量、表面質(zhì)量、中心偏析、夾雜物等方面均有嚴格的要求。帶狀組織是線材及板材中常見的問題，鋼經(jīng)加工后的帶狀組織是樹枝狀偏析及雜質(zhì)元素所造成的直接結(jié)果。由于帶狀組織的存在對簾線鋼性能有很大影響，故近年許多鋼簾線廠對簾線鋼盤條的帶狀組織的控制都提出了明確的要求。北京科技大學(xué)對簾線鋼盤條中的帶狀組織做了納米硬度測試，發(fā)現(xiàn)帶狀組織部位平均納米硬度為5.67GPa，明顯高于周圍基體組織的平均納米硬度4.79GPa。由于帶狀組織部位與基體硬度的差別，在拉伸或扭轉(zhuǎn)加工變形時會產(chǎn)生應(yīng)力集中，以致在帶狀組織與基體交界處生成裂紋，從而造成拉拔或捻股斷裂。這就是帶狀組織對盤條的拉拔性能和扭轉(zhuǎn)加工造成不利影響的原因。

電子探針檢測結(jié)果表明，帶狀組織中的P、Mn、S含量相對于基體明顯偏高，尤其是P，達到0.1%以上。磷元素主要偏聚在鑄坯的二次枝晶間，屬于一種枝干與枝間的微觀偏析。在軋制過程中，枝晶沿軋制方向被延長，并最終與軋制方向一致。在加熱爐加熱及保溫過程中，碳因擴散較快故能夠達到相對均勻，而磷元素由于原子半徑較大，擴散系數(shù)比碳小幾個數(shù)量級，故均勻化較為困難，因此仍然存在富磷帶。由于磷元素使奧氏體析出鐵素體的A3溫度升高，結(jié)果使枝晶間處的A3點溫度高于原枝干處。在冷卻過程中枝晶間處具有相對更大的過冷度，因此生成的索氏體片層間距更加細小。這些區(qū)域在從奧氏體相區(qū)冷卻時就生成了帶狀組織?？梢姡自卦阼T坯中偏聚在二次枝晶間，在軋制過程中擴散困難是生成盤條帶狀組織的主要原因。由于上述機理，簾線鋼盤條的帶狀組織呈沿軸向平行分布狀態(tài)，盤條中心位置分布較多，帶狀組織為比基體片層間距更小的索氏體組織。

　    根據(jù)以上分析，帶狀組織的控制主要可以有兩種思路：第一，由于磷元素在鑄坯內(nèi)的偏析對盤條的帶狀組織內(nèi)的磷偏析具有一定的遺傳性，因此可以通過控制拉速、冷卻水量及電磁攪拌強度等連鑄工藝參數(shù)抑制磷元素在鑄坯內(nèi)的偏析，使磷元素在鑄坯內(nèi)盡可能的均勻分布，從而減少帶狀組織的生成。第二，在軋制過程中通過高溫加熱，使磷元素均勻擴散。

檢測還發(fā)現(xiàn)，小方坯生產(chǎn)的盤條帶狀組織要比模鑄生產(chǎn)或大方坯生產(chǎn)的盤條嚴重得多。聯(lián)系到大方坯和模鑄均是開坯兩火成材，而小方坯為一火成材生產(chǎn)，由此分析開坯溫度較高，有利于磷元素的擴散，可能是大方坯和模鑄生產(chǎn)的盤條帶狀組織級別較低的重要原因。由此，根據(jù)高溫加熱促使磷元素均勻擴散的思路，將小方坯加熱爐加熱溫度由1050℃提高到1185℃進行試驗，結(jié)果表明，盤條帶狀組織確實得到一定的改善，但還不能完全消除。因此，小方坯盤條的帶狀組織的控制還應(yīng)考慮從減少鑄坯枝晶間磷偏析方面采取措施。