簾線鋼盤條帶狀組織的控制

鋼簾線對(duì)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(yán)格的要求。帶狀組織是線材及板材中常見(jiàn)的問(wèn)題，鋼經(jīng)加工后的帶狀組織是樹(shù)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(duì)簾線鋼性能有很大影響，故近年許多鋼簾線廠對(duì)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(duì)簾線鋼盤條中的帶狀組織做了納米硬度測(cè)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(shí)會(huì)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(duì)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(cè)結(jié)果表明，帶狀組織中的P、Mn、S含量相對(duì)于基體明顯偏高，尤其是P，達(dá)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(guò)程中，枝晶沿軋制方向被延長(zhǎng)，并最終與軋制方向一致。在加熱爐加熱及保溫過(guò)程中，碳因擴(kuò)散較快故能夠達(dá)到相對(duì)均勻，而磷元素由于原子半徑較大，擴(kuò)散系數(shù)比碳小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，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(diǎn)溫度高于原枝干處。在冷卻過(guò)程中枝晶間處具有相對(duì)更大的過(guò)冷度，因此生成的索氏體片層間距更加細(xì)小。這些區(qū)域在從奧氏體相區(qū)冷卻時(shí)就生成了帶狀組織。可見(jiàn)，磷元素在鑄坯中偏聚在二次枝晶間，在軋制過(guò)程中擴(kuò)散困難是生成盤條帶狀組織的主要原因。由于上述機(jī)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(duì)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(guò)控制拉速、冷卻水量及電磁攪拌強(qiáng)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(guò)程中通過(guò)高溫加熱，使磷元素均勻擴(kuò)散。

檢測(cè)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(yán)重得多。聯(lián)系到大方坯和模鑄均是開(kāi)坯兩火成材，而小方坯為一火成材生產(chǎn)，由此分析開(kāi)坯溫度較高，有利于磷元素的擴(kuò)散，可能是大方坯和模鑄生產(chǎn)的盤條帶狀組織級(jí)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(kuò)散的思路，將小方坯加熱爐加熱溫度由1050℃提高到1185℃進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，盤條帶狀組織確實(shí)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。