预应力钢丝用热轧盘条实验研究

摘要

该文针对南钢生产预应力钢丝用高碳热轧盘条存在的技术和质量问题,从预应力钢丝拉拔断裂原因分析入手,经实验室与生产现场实验研究以及生产验证,得出以下主要结论:预应力钢丝拉拔断裂的原因是金相组织不合理,由索氏体、屈氏体和少量的贝氏体的混合组织组成,并有马氏体产生;钢丝芯部马氏体含量大于边部马氏体含量,是由于锰的严重偏析所致.预应力钢丝用77B热轧盘条中沿轴向存在的条带中富集碳、锰,且含有显微裂纹和孔洞,是连铸坯凝固过程中成分偏析与凝固缩孔、疏松等缺陷造成的.铌在加入量范围内(<0.040％)对枝晶有强烈的细化作用,显著减小碳偏析;钒在加入量范围内(0.060％~0.095％),显著减小碳偏析;钛在加入量范围内(<0.020％)对碳偏析影响不明显,但显著减轻锰偏析;钒、铌、钛都在不同程度上减轻锰、硅、磷、硫的偏析.采用改造后的生产线与合理的成分范围,控制开轧温度1000~1050℃,终轧温度<850℃,吐丝温度820~850℃,冷却速率范围10~13℃/s,成功生产出φ13mm预应力钢丝用77B热轧盘条,并已实现正常工业化生产.

目录

文摘

英文文摘

1引言

1.1预应力钢丝简介

1.1.1预应力钢丝的应用及分类

1.1.2预应力钢丝的质量要求

1.1.3预应力钢丝的发展趋势和现状

1.2预应力钢丝用热轧盘条

1.2.1预应力钢丝用热轧盘条的技术要求

1.2.2钢丝用热轧盘条质量存在的问题

1.3控制轧制技术

1.3.1控制轧制目的

1.3.2控制轧制的工艺方案

1.3.3控制轧制工艺参数

1.3.4控制冷却目的及控制冷却各阶段的作用

1.3.5控制冷却工艺参数的制定

1.3.6轧制引起的拉拔断裂

1.4微合金化

1.4.1微合金化概念

1.4.2微合金化技术发展

1.4.3微合金化元素作用原理

1.4.4盘条用钢微合金化研究

1.5本论文的选题背景和研究内容

1.5.1选题背景

1.5.2本课题研究的主要内容

2实验研究方案与条件

2.1研究思路

2.2主要分析方法和实验设备

2.2.1光学金相分析

2.2.2 SEM显微分析与能谱分析

2.2.3力学性能分析

2.2.4熔炼设备和辅助材料

2.2.5酸浸实验

3冷拔预应力钢丝断裂原因分析

3.1拉拔断口宏观观察

3.2夹杂物分析

3.2.1第一种拉拔工艺断裂钢丝夹杂物分析

3.2.2第二种拉拔工艺断裂钢丝夹杂物分析

3.3金相组织分析

3.3.1第一种拉拔工艺断裂钢丝金相组织分析

3.3.2第二种拉拔工艺断裂钢丝金相组织分析

3.4电镜观察与能谱分析

3.4.1第一种拉拔工艺断裂钢丝电镜观察与能谱分析

3.4.2第二种拉拔工艺断裂钢丝电镜观察与能谱分析

3.5分析与讨论

3.5.1组织分析

3.5.2组织形成原因分析

3.6小结

4热轧盘条成分偏析与连铸坯凝固组织研究

4.1热轧盘条研究

4.1.1金相组织分析

4.1.2电镜观察与能谱分析

4.2连铸坯研究

4.2.1取样方法

4.2.2宏观组织观察与化学成分分析

4.3分析与讨论

4.3.1中心偏析的形成与影响

4.3.2二次渗碳体的形成与影响

4.3.3中心缩孔和疏松的形成与影响

4.4改进措施

4.4.1严格控制钢水过热度

4.4.2控制连铸坯拉速

4.4.3均匀二次冷却

4.4.4扩大连铸坯尺寸

4.4.5成分控制

4.5小结

5高碳钢微合金化研究

5.1实验方法

5.1.1取样

5.1.2等轴晶区比计算

5.2微合金化元素选择

5.2.1钒

5.2.2铌

5.2.3钛

5.2.4 V、Nb、Ti的复合加入

5.2.5基本成分设计

5.3实验结果

5.3.1铬微合金化

5.3.2钒一元微合金化

5.3.3钒、铌二元微合金化

5.3.4钒、钛二元微合金化

5.3.5钒、铌、钛三元微合金化

5.4分析与讨论

5.4.1微合金元素对宏观组织的影响

5.4.2微合金元素对成分偏析的影响

5.4.3微合金元素的偏析

5.5小结

6生产实验研究与验证

6.1生产线改造

6.1.1南钢生产线介绍

6.1.2现有生产线存在问题分析

6.1.3改造方案

6.2生产实验方案确定

6.2.1成分优化

6.2.2控制轧制和冷却工艺制定

6.3验证结果

6.3.1化学成分

6.3.2力学性能

6.3.3夹杂物、脱碳层、索氏体化率

6.3.4显微组织

6.3.5能谱分析

6.4小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文