优硬线盘条缺陷及深加工课件.ppt
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1、1,优硬线盘条缺陷及深加工脆断典型图谱,2,1.前言,优硬线盘条作为钢丝制品的原材料,其质量如何直接影响到钢丝的深加工生产和成品钢丝的最终性能。近十几年来,由于国内各钢铁企业不断从国外引进先进的冶炼和线材轧制设备和技术,使国产线材的总体质量水平有了较大幅度的提高,但因盘条内部缺陷引起的质量问题还时有发生,如缩管残余、非金属夹杂物、裂纹、偏析、氮含量高、网状渗碳体等,正是由于这些缺陷给各制品厂家的生产和经营带来极大的不利。另外,近年来由于线材深加工市场的竞争,制品企业为了降低成本等,在深加工过程中违反正常加工工艺,造成了断丝现象,影响了产品的最终质量。“Verein Deutscher Eise
2、nhuttenleute”轧钢协会盘条分会根据产生原因、检测、外观形态等,对盘条常见缺陷进行了分类和定义,按一般发生率的顺序分类如下:裂纹、折叠、耳子、轧入的外来物质、划伤、辊印、辊裂印痕、粗糙面、疤皮、心部偏析、表面脱碳、硬点。用典型的缺陷图谱及其描述有助于:缺陷的早期检测和消除可能产生的缺陷的原因;缺陷命名的标准化;统一生产厂和线材深加工单位之间的标准。为教育目的提供图片材料。本研究通过调研有关资料和公司生产的优硬线盘条与用户拉拔过程中出现的缺陷形态和原因,按表面缺陷、组织、硬点、非金属夹杂物、缩孔进行了分类分析。,3,2.表面缺陷,盘条常见的表面缺陷有耳子、折叠、断续裂纹、结疤及麻点,这
3、些缺陷在钢丝拉拔过程中难以消除,容易产生脆断,对成品钢丝的扭转值产生不良影响或产生扭裂。具体分类2如下:,4,2.1 裂纹23,裂纹在线材中的分布是不连续的,它是以垂直于线材表面或与其表面呈一角度陷入线材。裂纹长度不一,通常呈直线形,偶尔,也与纵轴方向成一个角度或横跨纵轴。钢丝中裂纹产生的原因主要有1:盘条表面有耳子、椭圆,拉拔时钢丝在模具中不均匀变形从而产生微裂纹(又称横裂纹)。盘条存在折叠缺陷时,破坏了金属沿变形方向的连续性,因此拉拔时容易产生微纹。盘条表面的氧化皮酸洗不净便进行拉拔,氧化皮和基体不能同时进行均匀变形,从而造成拉拔后的钢丝表面存在微裂纹;盘条表面过酸洗,容易使盘条表面的氢不
4、容易排出,产生氢脆,还可使得盘条表面过于粗糙,拉拔时容易产生裂纹。磷化质量差,如磷化膜过薄或过厚。过薄,拉丝粉不容易带入。过厚,磷化膜附着力不牢固,容易脱落,拉丝粉不容易带入,两者均可造成钢丝拉拔时润滑不良,表面产生微裂纹。其他原因。如模盒位置不正,模口破损,润滑不良或偏心,容易造成表面划伤,产生微裂纹。,5,产生原因:从炼钢到产品轧制出厂的整个生产过程中的任何一环节,都有可能发现产生热轧线材裂纹的原因。在熔炼车间,这些原因包括在浇注和钢锭凝固过程中出现的缺陷如应力裂纹、钢锭皮下气泡、铸模缺陷造成钢锭表面结疤和粗大凹痕。在轧制过程中,随着急剧的轧制变形,所有的这些缺陷都会产生裂纹。在轧钢厂,产
5、生缺陷的原因有:轧辊孔型不合适,轧辊表面过多的磨损甚至损坏,前面粗轧道次的导卫划痕,大块氧化皮被轧入线材以及半成品的粗劣修整等。在深加工过程产生缺陷的原因有:润滑不良使钢丝与盘条直接摩擦、时效时间不够或过酸洗(氢脆)造成钢丝表面产生横裂纹;氧化皮去除不净,拉拔时氧化皮和基体不能同时进行均匀变形,造成拉拔后的钢丝表面存在微裂纹;拉丝模入口角度不对造成钢丝芯部产生人字形裂纹等。检测:用化学或机械方法去除线材表面氧化皮后,可以通过肉眼或低倍放大检测大尺寸或中等尺寸的裂纹。用扭转法施加少许扭转可以在不去除氧化皮的情况下发现裂纹。磁力探伤,冷顶镦和热顶镦试验或涡流试验方法都可以检测出裂纹。在所有的试验中
6、,裂纹的深度必须分别来确定。可以通过锉或研磨来测。通过断面微观检测可以得到更为精确的结论。因为被腐蚀的断面也能表明裂纹的起源。与其它缺陷混淆的可能性:裂纹可能被误认为折迭,深划痕或磨痕,结疤残余或移位偏析残余。,6,图1 盘条横截面,65钢,硝酸酒精腐蚀,100倍图1所示:一个倾斜的纵向裂纹在靠近表面区内充满氧化皮,并且靠近心部焊合,裂纹的侧面伴随着脱碳。脱碳区十分明显说明该裂纹是在钢最近一次加热之前就已经存在。,7,图2 65Mn钢丝横裂纹宏观形貌,图3 65Mn钢丝横裂纹钢丝酸洗后宏观形貌,8,图4 65Mn钢丝横裂纹金相组织照片 3%硝酸酒精腐蚀 100倍图2、3、4所示为12.5mm
7、65Mn盘条拉拔到6.5mm时,表面横裂纹宏观形貌,裂纹有规则的垂直于钢丝轴向,且该区域钢丝表面明显发亮,裂纹内没有夹杂,尾部变形明显,组织正常,为拉拔时润滑不良,钢丝与拉丝模直接摩擦所致。,9,图5 65Mn钢丝龟裂纹宏观形貌图5所示为8mm 65Mn盘条拉拔至6.5mm酸洗后龟裂纹宏观形貌,形状不规则,裂口较大,深度小于1.0mm,断续分布。裂纹区域金相组织检验发现,该区域碳成分局部存在严重偏析,即产生原因为成分偏析。,10,2.2 折迭,折迭在线材中呈不连续分布,一般或多或少与线材表面呈某一角度分布。它们通常很长且形状相似,几乎总是纵向分布在线材中,一个或多个相似的缺陷均匀分布于线材的周
8、围。有时,它们也以两条平行线的形态出现。产生原因:孔型过充满最容易导致折迭,当线材轧制时,线材被压入辊缝引起折迭,并在其后的道次中压入线材表面。加大压缩比或孔型不合适时,会导致过充满。当没有充分填满轧制孔型时,也会出现折迭,断面上“缺块”地方在轧制孔型中折迭。仅在断面一侧的折迭也可能因导位校准不当引起。多机架连续轧制时,在粗轧孔型中不可能完全避免棒材末端过充满,即便对轧机精密调整,还有可能导致折迭。轧制温度的不均匀传播和剧烈的波动也可能引起折迭。材料缺陷如长形缩孔、偏析,外部夹杂等也可能引起折迭。因为这些缺陷阻碍了材料正常的形变行为。,11,检测:在裂纹部分提到的试验方法,如去除氧化皮、扭转、
9、顶镦,磁力和涡流试验方法同样适合检测折迭和确定它们的尺寸。区别折迭和其它外形相似的缺陷是比较困难的。折迭和裂纹通常是根据其典型的外形和缺陷的分布来区分的,如折迭缺陷呈两条平行线状或不连续状均匀分布在断面上及周围。与其它缺陷混淆的可能性:折迭可能会被误认为裂纹、划痕或磨痕,结疤残余或热脆性。,图6 折叠的宏观形貌,12,图7缺陷是由粗轧孔型中过充满引起的。,13,14,2.3 耳子,耳子是纵向延伸的窄卷边。产生原因:精轧孔型调整不当造成过充满可能会引起几组耳子均匀分布在线材周围。如果出现单个耳子,主要是因为导卫调整偏向一侧。耳子遍布一个或多卷线材的全长。当多机架连轧时,由于张力原因,线材卷端部不
10、可避免会出现耳子,过充满的端部必须剪掉。当轧制温度波动太大时,形成独立的耳子或结块,厚度也不一。长形缩孔,粗大偏析和大块的夹杂物也有可能产生不同形状和长度的耳子。检测:耳子能用肉眼识别。如果内部缺陷是由耳子引起的,可通过断口或横断面试样检测,线材中较深的缺陷也可以通过超声波检测。与其它缺陷混淆的可能性:耳子不可能与其它缺陷混淆。,15,图8 线材两侧的耳子是由精轧孔型过充满引起的,图9 6.5mm70钢盘条一边成扁平状,3%硝酸酒精腐蚀,100倍,图9 为6.5mm70钢盘条一边成扁平状,遍布多圈盘条,组织正常,轧制调整不当所致。,16,2.4 外部物质嵌入,该缺陷是由外来的不同尺寸的各类外来
11、物质嵌入轧制产品中而形成。产生原因:在生产过程中,轧件与金属或非金属材料接触。部分物质嵌入轧件表面。有时金属外来物可能会与轧件焊合。当最初形成的氧化皮(轧制前轧件在加热炉里形成的氧化皮没有除去)和炉内用来隔离不同钢号钢的砖块、包装带、薄板及线材被带入第一架轧机时,导致缺陷,称为外部物质轧入。这些缺陷也有可能是由于部分导卫松动,开裂或断裂造成的。半成品中形成的结疤,轧件上掉下的铁屑和碎片、氧化皮残余物,也能引起导卫结垢,在轧制中,外部物质或外来物可能会被压碎轧入轧件。检测:外部物质轧入可以通过肉眼或低倍检验。对外来物质的微观检验或化学分析可以确定缺陷的起源。与其它缺陷混淆的可能性:该缺陷不可能与
12、其它缺陷混淆。,17,图10 线材表面轧入的氧化皮引起凹陷。,18,2.5 划痕,划痕是象沟槽一样沿纵向延伸。随缺陷的根源的不同,划痕的形状和尺寸有很大的变化。缺陷从微小的,尖的几乎象裂纹一样的凹痕变化到大的平底的沟槽,边缘部分地凸出或重叠。产生原因:划痕是轧件被尖锐的物体擦伤形成的。轧件上的氧化皮或轧件上的小颗粒粘在导卫表面造成其不平、导位加工粗劣,磨损或开裂都有可能产生划痕。线材冷却后在导卫入口处与其产生不明显粘合会引起这种缺陷。在前面道次中,已经产生的划痕可能或多或少被其后序道次叠轧。检测:划痕可以通过肉眼或低倍检测。在氧化皮存在的条件下也可检测。不同于裂纹或折迭,划痕在顶镦或扭转时很少
13、会裂开。与其它缺陷混淆的可能性:划痕如是在最后一个道次减径之后产生的,不可能与其它缺陷混淆。如果在前期道次中出现,那么表现象裂纹或折迭。,19,图11所示:连续划痕。,20,2.6轧制划痕,轧制划痕通常是周期地重复出现,呈凸出状或凹陷状,大小形状变化很大。产生原因:如果缺陷是以凸状出现在轧件表面,它是由其轧辊或夹送辊上各种凹槽形成的。例如,热加工设备或辅助设备损坏会导致这类缺陷。轧件上的凹痕是由设备上的结块如:细小结疤,碎片或氧化皮残余物造成的。传输装置上的链条在夹紧线材的端头时,也会导致线材凹陷。检测:试样通常可用肉眼或在有氧化皮或去除氧化皮状态下低倍放大检测。与其它缺陷混淆的可能性:轧制划
14、痕可能会被误认为热裂转移痕或热脆性。,21,图12所示:由损坏的精轧孔型而导致线材周期地出现有一定高度的划痕。,22,2.7.热裂转移痕,热裂转移痕与轧制方向垂直并且以凸起状周期性出现在线材表面。产生原因:在热轧中,轧辊表面受到连续加热和急冷。冷却不当和轧辊材料选用不当,可能会在轧槽中出现应力裂纹。轧辊表面的凹痕在轧件表面造成凸块。在前期道次中形成的热裂转移痕即使在后序道次中被消除,但是它们会导致其它的表面缺陷如裂纹,折迭或结疤。检测:由于它们的特色形状,可以很容易地用肉眼或低倍放大检测。与其它缺陷混淆的可能性:热裂转移痕可能会被误认为轧制划痕。,23,图13所示,转移痕与轧制方向垂直,它是由
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