高強(qiáng)度緊固件對(duì)鋼材的質(zhì)量要求很高，因而普遍采用爐外精煉和具有電磁攪拌的連鑄工藝。其優(yōu)點(diǎn)是：鋼中的C、Si、Mn、Cr、Mo等主要元素可控制在較通常更窄的范圍內(nèi)，鋼材的均勻性好和產(chǎn)品淬火回火后性能波動(dòng)范圍減小，這點(diǎn)對(duì)于省略淬火回火處理的冷作強(qiáng)化非調(diào)質(zhì)鋼線材尤為重要。
在日本，多采用大斷面方坯或矩形坯連鑄，而國內(nèi)則較多地采用小方坯連鑄。國內(nèi)某廠的工藝流程為：鐵水預(yù)處理脫硫→60t轉(zhuǎn)爐復(fù)吹→吹氬站喂線→LF爐精煉→140mm2小方坯連鑄→高速線材控軋控冷→成品盤條。
鋼中的夾雜物特別是B類（氧化鋁類）和D類（球狀氧化物類）是造成冷鐓開裂和早期疲勞破壞的主要原因之一，一般緊固件的強(qiáng)度級(jí)別越高，夾雜物的危害性越大；夾雜物尺寸越大、距表面距離越近，危害性越大。下圖為不同鋼種的裂紋萌生界限與夾雜物的尺寸、夾雜物距表面深度的關(guān)系?？梢?，對(duì)于正火態(tài)材料，夾雜物的有害尺寸隨著材料塑性的降低和夾雜物存在位置接近表層而降低，SWRCH45K鋼最表層夾雜物的臨界值在10μm以下。因此，通常要求距表面2mm以內(nèi)的夾雜物應(yīng)不大于10~15μm，強(qiáng)度級(jí)別越高，距表面越近的有害夾雜物允許存在尺寸越小。對(duì)此，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中的夾雜物，特別是結(jié)晶器卷渣形成的大型夾雜物。研究表明，卷渣產(chǎn)生與否取決于渣、金屬界面鋼液流速是否超過某一臨界速度，而臨界速度又取決于渣的黏度、密度、鋼渣界面張力等因素，其中渣的黏度是重要因素。在結(jié)晶器、浸入式水口形狀參數(shù)確定的情況下，渣、金屬界面鋼液的流速，受鑄機(jī)拉速和浸入式水口的浸入深度也即結(jié)晶器內(nèi)鋼液面高度的影響。連鑄操作中拉速變化頻繁、結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面大幅波動(dòng)會(huì)造成結(jié)晶器保護(hù)渣卷入坯殼。
圖 不同鋼種的裂紋萌生界限與夾雜物尺寸、夾雜物距表面深度的關(guān)系
如果坯料表面質(zhì)量有嚴(yán)重缺陷，在高速線材生產(chǎn)過程中不能得到完全消除，則在材料表面形成冷頂鍛過程中的裂紋源。坯料表面缺陷主要包括：
?。?）坯料表面重皮。鋼錠在澆注過程中，由于鋼水的噴濺，在鑄錠表面就會(huì)產(chǎn)生重皮。經(jīng)過初軋開坯軋制，使重皮更加隱蔽，不易發(fā)現(xiàn)，經(jīng)酸洗后暴露出來。在坯料表面未經(jīng)過有效清理的情況下，經(jīng)過軋制，使重皮的缺陷部件拉長，在線材表面形成較細(xì)小、斷續(xù)的裂紋。
?。?）坯料表面裂紋。坯料表面的裂紋對(duì)于初軋坯料來說不可能完全避免。較小的裂紋經(jīng)過高速軋制，在表面氧化和延伸的作用下，基本可以消除；較大的裂紋由于氧化層的存在，不能被壓合消除，經(jīng)過高線軋制后被拉長，殘留在產(chǎn)品表面。
?。?）坯料表面尖銳過度。坯料表面尖銳過度。坯料表面重皮和裂紋等缺陷，如果清理質(zhì)量不高，在坯料表面留下尖銳過度的棱角，該棱角在經(jīng)高線軋制時(shí)翻倒，由于加熱氧化層的存在，缺陷不能彌合，殘留在線材表面。
此外，要特別重視對(duì)坯料隱形缺陷的檢查和控制。如果鋼坯內(nèi)部的氣泡、針孔和偏析出現(xiàn)在坯料的表面附近，在經(jīng)過多道次軋制后，會(huì)被拉細(xì)和拉長，同樣在產(chǎn)品表面形成微裂紋。因此，應(yīng)優(yōu)化冶煉模鑄或連鑄工藝，以獲得具有良好表面質(zhì)量的鋼坯，并防止鋼錠皮下氣泡、偏析及縮孔現(xiàn)象。此外，還應(yīng)重視鋼坯的清理工序。對(duì)此，多采用鋼坯酸洗（或噴丸）清理氧化皮后，用磁粉探傷檢測(cè)表面缺陷，采用砂輪修磨工藝或火焰清理工藝進(jìn)行表面清理，再由人工進(jìn)行表面質(zhì)量檢查。也有鋼廠采取鋼坯剝皮的方法，這雖然能夠保證表面質(zhì)量，但加工量較大，成本較高，在實(shí)際應(yīng)用中主要針對(duì)一些有特殊要求的高端產(chǎn)品。
--本文摘自書籍
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