大规格低碳拉丝材横纹问题分析

大规格低碳拉丝材横纹问题分析

刘学佳  周坚

阳春新钢铁有限责任公司  529600

摘  要：随着拉丝材市场竞争越来越严峻，终端客户对低碳拉丝材的表面质量要求越来越高，而低碳拉丝材大规格产品冷拉后的横纹缺陷一直是困扰着钢厂和拉丝厂的问题，从横纹缺陷的形貌及微观组织特点来看一般横纹缺陷分为两类，一类是由于润滑不良或不圆度超标导致的加工硬化类横纹，一类是因为大规格产品线径大，芯部散热慢，下线时仓储运输过程不规范，表面氧化铁皮破坏，再次氧化腐蚀产品表面，侵蚀基体，导致的锈蚀类横纹。

关键词：低碳、拉丝、横纹

前言

出现横纹缺陷的拉丝产品规格主要集中在10mm、12mm、14mm大规格产品。钢厂的生产路线为铁水→转炉→精炼→连铸→加热→轧制→精整→入库。拉丝厂的工艺路线一般为：原料→喷砂→酸洗→清洗→中和→润滑→拉拔→集卷。低碳拉丝系列的生产路线及控制程序与小规格产品相差不大，但2022年4月份到6月份出现了多次大规格产品冷拉后有横纹缺陷的反馈，技术人员对拉拔后产生的缺陷样进行了分析，并采取了一系列应对措施，冷拉后横纹缺陷得到了明显的控制。

一、缺陷分析

（一）加工硬化导致的横纹

1、缺陷外观形貌

缺陷连续分布在圆线的表面，呈环状，布满圆线表面或呈连续＞2/3分布，长度最长可达17cm，缺陷周围分布细小裂纹。将缺陷放大后观测，断口处平滑干净，没有夹杂或颗粒状物质，没有明显向内部延伸迹象，主要断口处呈直线型，对应断口处有褶皱，细小裂纹呈撕裂状，具有加工硬化后脆性断裂特征。

2、微观特征

（1）金相组织

组织为F+P，存在少量网格状渗碳体；裂纹处没有明显的脱碳特征；裂纹沿表皮方向延伸，裂纹末端光滑，略向内部延伸。说明缺陷的产生与铸坯表面质量没有相关性，主要控制点在轧制和拉丝工序上。

（2）能谱分析

对缺陷部位进行能谱分析，其主要原子为C、O、Fe，且O原子百分比为38.79%，未检测出夹杂物含有K、Na、Al，主要构成物可以判断为氧化铁，且有一定的锈蚀。

3、分析判断

该缺陷为属加工硬化型断裂，造成此类问题的原因有：1.拉拔速度过快，模具不正在眼模处产生硬化层，为拉拔工艺因素导致；2.出厂母材直径、不圆度在标准允差范围，公差控制范围与拉丝工艺不匹配，不圆度过大，导致眼模处应力集中，受强力产生加工硬化层，产生横纹缺陷。

（二）氧化锈蚀导致的缺陷

1 宏观分析

原料表面锈蚀严重，有横纹。横裂纹呈间歇性、半周分布具有一定的规律性，长度最长可达35cm。样品纵剖后外观有可见裂纹。

2 金相分析

样品切割后外观看有裂纹痕迹，但经抛光打磨后裂纹消失，说明裂纹缺陷深度极浅，未向内部延伸，周边无明显夹杂物。

3、分析判断

试样钢材基体及表面未发现明显的粒夹杂，横纹没有向基体延伸，说明缺陷体现于钢材表面，主要为钢材下线冷却过程中产生的热应力造成钢材某部分氧化铁皮开裂再生成一层氧化铁皮，经表面过度氧化后原氧化铁皮开裂处会出现“横纹”。

三、结论

1、加工硬化类横纹的产生原因为，线径不圆度大、拉丝工序中润滑不良两种原因。此类横纹占据整圈的2/3以上，连续间隔没有明显的规律性，横纹缺陷放大后附近伴随细小裂纹。样品切割打磨后可以看到裂纹，裂纹较锈蚀类裂纹深度深；

2、锈蚀类横纹产生的原因为，大规格产品散热时间长，轧材下线仓储运输不当，导致原氧化铁皮脱落，再次生成氧化铁皮，进过过度锈蚀，侵蚀基体产生此类横纹。样品切割后可以看到裂纹缺陷，但打磨抛光后裂纹消失，裂纹缺陷浅。

3、四、措施

1、加工硬化类缺陷的，线径不圆度按C级精度标准控制，为适应眼模工艺，线径采用负偏差控制，避免线径大，造成的局部应力集中造成横纹问题。在冷加工过程中选用附着性好的润滑产品，需经多道拉拔的，每拉拔一道后放置12h以上在进行第二道拉拔；

2、锈蚀类横纹缺陷的，吐丝温度控制在920℃±15℃，轧材下线后做好保护措施，减少碰撞擦伤，在仓储时原理酸性环境，避免过度锈蚀，侵入基体问题。

参考文献：

［1］龚桂仙，陈士华，浦绍康，吴立新，钢铁产品缺陷与失效实例分析图谱，冶金工业出版社，2012