SWRCH22A 螺栓冷鐓開(kāi)裂原因分析及改善措施

王揚(yáng)發(fā)， 農(nóng)之江， 吳德興

（寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司， 廣東 韶關(guān) 512123）

冷鐓螺栓作為常用緊固件，廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、建筑、輕工等行業(yè)。國(guó)內(nèi)某金屬加工廠生產(chǎn)的SWRCH22A 螺栓的加工工藝為：機(jī)械剝殼→粗拉→退火→酸洗磷化皂化→精拉→冷鐓成型。使用Φ6.5 mmSWRCH22A 高線盤條拉拔至Φ3.35 mm 成品鋼絲打制螺栓，出現(xiàn)螺栓頭部開(kāi)裂質(zhì)量問(wèn)題。取開(kāi)裂螺栓進(jìn)行檢測(cè)，分析開(kāi)裂原因，并提出改善措施。

1 生產(chǎn)工藝

冷鐓鋼SWRCH22A 的生產(chǎn)工藝流程如下：高爐鐵水→脫硫處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→吹氬→LF 爐處理→連鑄→鑄坯檢查→鑄坯下送→方坯驗(yàn)收→方坯加熱→高線軋制→斯太爾摩控冷→散卷收集→盤卷表面質(zhì)量檢測(cè)→包裝打捆→稱質(zhì)量入庫(kù)。該鋼種的化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 SWRCH22A 冶煉化學(xué)成分 %

2 檢測(cè)過(guò)程與結(jié)果

2.1 宏觀分析

采用體視顯微鏡對(duì)13 支SWRCH22A 螺栓樣品進(jìn)行觀察。

13 支螺栓頭部開(kāi)裂對(duì)應(yīng)的螺桿部位均存在長(zhǎng)條線狀缺陷。由此推測(cè)，螺栓冷鐓開(kāi)裂是由于螺桿表面線狀缺陷在冷鐓過(guò)程擴(kuò)展導(dǎo)致，見(jiàn)圖1。

2.2 金相檢測(cè)

選取開(kāi)裂程度較嚴(yán)重的螺栓取頭部開(kāi)裂對(duì)應(yīng)桿部橫向樣進(jìn)行金相檢測(cè)。

螺桿基體組織為粒狀珠光體。

螺栓頭部開(kāi)裂對(duì)應(yīng)桿部線缺陷在金相下有深約128 μm 的裂紋，裂紋呈彎曲狀向內(nèi)延伸，裂紋內(nèi)含灰色夾雜，見(jiàn)圖2 和圖3。

圖1 螺栓頭部開(kāi)裂形貌（100×）

圖2 開(kāi)裂對(duì)應(yīng)桿部裂紋形貌（未腐蝕，500×）

圖3 開(kāi)裂對(duì)應(yīng)桿部裂紋形貌（腐蝕，500×）

2.3 電鏡能譜檢測(cè)

對(duì)金相下發(fā)現(xiàn)的裂紋內(nèi)灰色夾雜進(jìn)行電鏡能譜檢測(cè)。

試樣裂紋內(nèi)灰色夾雜物成分均主要為Fe、O、Ca、Si、F、Mn、Na、Cl、Al 等，成分列見(jiàn)下頁(yè)表2，能譜圖見(jiàn)圖4。

圖4 螺栓裂紋內(nèi)夾渣電鏡能譜圖

表2 螺栓裂紋內(nèi)夾渣成分列表 %

3 原因分析

3.1 金相檢測(cè)分析

檢測(cè)結(jié)果顯示，螺栓頭部開(kāi)裂位置對(duì)應(yīng)桿部存在縱向長(zhǎng)條線缺陷，由此推測(cè)，螺栓冷鐓開(kāi)裂是由于桿部縱裂在冷鐓過(guò)程中擴(kuò)展導(dǎo)致。所選取的螺栓桿部線缺陷在金相下有最深約128 μm 的裂紋，螺栓的裂紋呈彎曲狀向內(nèi)延伸。

3.2 電鏡能譜檢測(cè)分析

在鋼水冶煉過(guò)程中，向結(jié)晶器鋼水面上添加保護(hù)渣，是為絕熱保溫、防止鋼液二次氧化、吸收上浮夾雜、防止凝殼與銅板粘結(jié)、改善結(jié)晶器傳熱。連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣是連鑄過(guò)程中使用的合成渣，其成分主要包含CaO、SiO2、Al2O3、Na2O、CaF2、C 等。澆注過(guò)程中，當(dāng)結(jié)晶器液面波動(dòng)較大，浸入式水口插入較淺，鋼液面翻動(dòng)會(huì)把渣子卷入形成鑄坯夾渣[1-3]。

能譜顯示螺栓裂紋內(nèi)灰色夾雜物成分主要為Fe、O、Ca、Si、F、Mn、Na、Cl、Al 等，主要為保護(hù)渣成分。從夾雜物的成分來(lái)看，裂紋內(nèi)夾渣為連鑄保護(hù)渣卷入導(dǎo)致。

4 結(jié)論

螺栓冷鐓開(kāi)裂的主要原因?yàn)槁輻U部位存在較深裂紋，從裂紋形貌及裂紋內(nèi)夾雜成分分析，裂紋均來(lái)源于鑄坯缺陷，螺栓可能與連鑄卷渣有關(guān)，卷渣帶入的夾雜在軋制過(guò)程未能焊合形成斷續(xù)向內(nèi)延伸的裂紋。

針對(duì)連鑄卷渣問(wèn)題，結(jié)合保護(hù)渣物化性能及鋼種特性，開(kāi)展保護(hù)渣優(yōu)化試驗(yàn)，降低連鑄卷渣的風(fēng)險(xiǎn)。

采取措施后通坯料拋丸檢驗(yàn)，坯料表面細(xì)小渣坑問(wèn)題有明顯改善。