一种帘线钢盘条粗拉断丝率评价方法与流程

1.本发明涉及炼钢技术领域，具体涉及一种帘线钢盘条粗拉断丝率评价方法。


背景技术：

2.帘线钢盘条是制造轮胎子午线的原材料，需求量较高，其下游深加工过程中包括很多工序，其中第一道工序为机械除鳞，具体过程为：盘条穿过弯曲轮，在拉力的作用下发生弯曲塑性变形，表层氧化铁皮由于脆且延伸率小，不能同时变形，从而被拉裂，最终从盘条表面脱离。在机械除鳞过程中，盘条承受的是交变应力，另外还有盘条与弯曲轮之间存在摩擦力，外层金属主要受到拉应力的作用，而内层金属受到压应力的作用，相对而言外层金属更容易发生失效断裂。机械除鳞过程中盘条未经过拉拔变形处理(直径不发生变化)，在该过程中发生的断裂被称为粗拉断。盘条发生粗拉断后需要进行人工焊接，会增加材料在后道次加工过程中的断裂风险，产生不必要的人工劳动的同时，还会造成部分材料浪费。用户对帘线钢的粗拉断具有明确的要求，70级帘线钢粗拉断丝率应＜1.0次/千吨，80级帘线钢粗拉断丝率应＜3.0次/千吨，90级帘线钢粗拉断丝率应＜5.0次/千吨。
3.按照粗拉断口的类型，帘线钢盘条的粗拉断类型可以分为三类：异物压入、缩颈和平齐脆断。异物压入是盘条表面被压入了外来的物质，如钢坯端部未清理干净的切割瘤、轧线中未清理干净的破碎的辊环颗粒等，破环了盘条的完整性，这类断口外观表现为断口的一侧表面存在深度不一的坑洞。缩颈类断口主要是由于盘条在轧制过程中的张力发生了波动，盘条局部直径变细，而在拉拔过程中受力相同，因此被直接拉断，该类断口外观表现为断口两端均呈现均匀的直径渐变。平齐类断口外观表现为断口截面平齐且直径无变化，造成平齐类断口的原因较多，主要包括盘条的表面质量和内部组织缺陷等，盘条表面在倒运中被擦伤或者钢质自身的塑性较差均会导致粗拉断发生。造成凹坑和缩颈类断口的原因明确，控制手段清晰，通过稳定工艺和加强管理可以有效的进行控制，但是针对频次最高和影响程度最大的平齐类拉拔断口，目前尚无针对性的具体有效措施。但通过相关文献分析，以及大量组织和性能检测统计，发现产生平齐类断口的主要原因与盘条的表面质量和内部显微组织两方面存在对应关系。
4.帘线钢在机械除鳞过程中需要进行逐点加工，按照φ5.5mm帘线钢单卷重量2.0吨来进行计算，单卷帘线钢的长度超10000米，即使对于粗拉断要求最松的92级帘线钢(＜5.0 次/千吨)而言，1000吨92级帘线钢合计长度超过500万米，所发生的粗拉断丝次数低于5.0次，换算为：一百万米帘线钢最多发生一次断裂。由于实际检测过程中缺乏有效的直接评价手段，而粗拉断又是一种帘线钢用户关心的关键材料特性，故设计一种间接的评价方法至关重要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种简单可靠的帘线钢粗拉断丝率评价方法。
6.本发明采用的技术方案为：一种帘线钢盘条粗拉断丝率评价方法，该方法具体包括以下步骤：
7.步骤一、计算帘线钢盘条的碳当量，并对盘条进行分级。
8.步骤二、对盘条进行多组单向扭转试验，获得盘条的实际扭转圈数。
9.步骤三、盘条重新取样，进行多组反复弯曲试验，获得盘条的实际反复弯曲次数。
10.步骤四、根据盘条分级、扭转试验结果和反复弯曲试验结果，计算盘条的粗拉断参数，按照粗拉断参数对盘条的粗拉断率进行评估。
11.按上述方案，在步骤四中，盘条的粗拉断参数＝(扭转圈数
×
5 反复弯曲次数
×
3.5)
×
钢种系数，70级、80级和90级钢种对应的钢种系数为1.0、1.2和1.38。
12.按上述方案，在步骤四中，当帘线钢盘条的粗拉断参数≥125时，盘条粗拉断丝率＜1.0 次/千吨；当帘线钢盘条的粗拉断参数为100～125时，盘条粗拉断丝率为1.0～3.0次/千吨；当帘线钢盘条的粗拉断参数为75～100时，盘条粗拉断丝率3.0～5.0/千吨；当帘线钢盘条的粗拉断参数＜75时，盘条粗拉断丝率≥5.0次/千吨。
13.按上述方案，在步骤一中，根据公式ce＝c mn/6，计算帘线钢盘条的碳当量，在公式 ce＝c mn/6中，ce为指材料的碳当量，c为材料的碳含量，mn为材料的锰含量。
14.按上述方案，在步骤一中，按照碳当量进行盘条分级：当ce＜0.81％时，盘条为70级；当0.81％≤ce＜0.91％时，盘条为80级；当ce≥0.91％使，盘条为90级。
15.按上述方案，在步骤二中，盘条单向扭转试验的方法为：盘条一端采用夹头固定，另一端由另一夹头夹持进行单向扭转，并施加200n的拉伸力；两夹头间距长度为200
±
10mm，扭转试验速度30r/min；试验外部室温范围要求为15～35℃；扭转试验至少进行10组，每组得到一个扭转圈数，排除无效结果后，取均值作为盘条的实际扭转圈数。
16.按上述方案，在步骤三中，反复弯曲试验的方法为：盘条试样的长度为150
±
10mm，试验过程中采用的弯头直径为60mm，试验弯曲角度为
±
90
°
，试验速度为10次/min，试验外部室温范围要求为10-35℃；反复弯曲试验至少进行5组，每组试验后得到一个反复弯曲次数，取均值作为盘条的实际反复弯曲次数。
17.本发明的有益效果为：本发明在保证盘条表面质量和尺寸均匀的前期下，综合考虑盘条的钢种类别、扭转和弯曲性能来量化盘条内部组织与粗拉断之间的关系，推导出盘条的粗拉断丝率，并经过多轮次的批量试验验证，所推断的结果与实际应用效果具有较高的一致性，可以在出厂前初步摸清盘条的应用效果，大幅度降低用户的抱怨，并且利于盘条的质量改进；本发明所述方法简单可靠。
具体实施方式
18.为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作进一步地描述。
19.一种帘线钢盘条粗拉断丝率评价方法，该方法具体包括以下步骤：
20.步骤一、计算帘线钢盘条的碳当量，并对盘条进行分级。
21.根据公式ce＝c mn/6，计算帘线钢盘条的碳当量，按照碳当量进行盘条分级：若ce＜ 0.81％时，盘条为70级；0.81％≤ce＜0.91％时，盘条为80级；ce≥0.91％使，盘条为90级。
22.在公式ce＝c mn/6中，ce为指材料的碳当量，c为材料的碳含量，mn为材料的锰含
量。
23.步骤二、对盘条进行多组单向扭转试验，获得盘条的实际扭转圈数。
24.对盘条取样，进行单向扭转试验，扭转的实验目的是为了获得盘条的扭转圈数，这是一种评判盘条组织均匀性的有效方法，行业中有被广泛接受的扭转试样方法和扭转圈数获取方法。盘条不进行矫直处理，要求氧化铁皮完整、无表面横向擦伤或肉眼可见的线状纵向划伤等表面缺陷。单向扭转试验过程中，盘条一端采用夹头固定，另一端由另一夹头夹持进行单向扭转，并施加200n的拉伸力。两夹头间距长度为200
±
10mm，扭转试验速度30r/min。试验外部室温范围要求为15～35℃，若扭转断口位于夹口位置或与夹头连接，则试验结果属于无效结果。扭转试验至少进行10组，每组得到一个扭转圈数，排除无效结果后，取均值作为盘条的实际扭转圈数。
25.步骤三、盘条重新取样，进行多组反复弯曲试验，获得盘条的实际反复弯曲次数。
26.盘条重新取样后，进行反复弯曲试验，反复弯曲是为了获得局部区域的韧性极限，对特定的部位进行检验，所获得的参数为材料的反复弯曲次数；反复弯曲也是一种常规的线材检验方法。盘条不进行矫直处理，要求氧化铁皮完整、无表面横向擦伤或肉眼可见的线状纵向划伤等表面缺陷。盘条试样的长度为150
±
10mm，试验过程中采用的弯头直径为60mm，试验弯曲角度为
±
90
°
，试验速度为10次/min，试验外部室温范围要求为10-35℃。反复弯曲试验至少进行5组，每组试验后得到一个反复弯曲次数，取均值作为盘条的实际反复弯曲次数。
27.步骤四、根据盘条分级、扭转试验结果和反复弯曲试验结果，计算盘条的粗拉断参数，按照粗拉断参数对盘条的粗拉断率进行评估。
28.本发明中，粗拉断参数＝(扭转圈数
×
5 反复弯曲次数
×
3.5)
×
钢种系数，其中，70级、80 级和90级钢种对应的钢种系数为1.0、1.2和1.38。
29.评估标准为：当帘线钢盘条的粗拉断参数≥125时，预测盘条粗拉断丝率＜1.0次/千吨；当帘线钢盘条的粗拉断参数为100～125时，预测盘条粗拉断丝率为1.0～3.0次/千吨；当帘线钢盘条的粗拉断参数为75～100时，预测盘条粗拉断丝率3.0～5.0/千吨；当帘线钢盘条的粗拉断参数＜75时，预测盘条粗拉断丝率≥5.0次/千吨。
30.本发明中，评估标准是理论推导和大量的实际生产数据统计结合并验证得到的。粗拉断丝率是一种检验盘条均匀性和塑韧性的方法，由于粗拉断发生的随机性和不确定性，目前没有可行的检验方法，只能通过使用过程中的统计数据得到。但是粗拉断实际上是由于材料塑性和均匀性的缺失导致的，通过扭转和反复弯曲对材料的均匀性和塑性进行量化，结合材料的强度基数(碳当量)，可以有效的对其粗拉断进行表征。
31.实施例1～4
32.本发明取4组试验进行验证，帘线钢盘条直径均为φ5.5mm；相关试验参数及试验结果如表1所示。
33.表1实施例1～4的相关实验参数及试验结果
[0034][0035]
本发明中，实际粗拉断丝率是对该批次盘条进行完整的使用，并在使用过程中进行全程跟踪记录得来。由表1可知，利用本发明所述方法获得的盘条粗拉断丝率与实际粗拉断率相比，二者是吻合的。
[0036]
本发明介绍的评价粗拉断丝率的方法是在保证盘条表面质量和尺寸均匀的前期下，量化盘条内部组织性能与粗拉断之间的关系，实施例中所有帘线钢盘条均尺寸均匀，且不存在肉眼可见的表面缺陷。目前市场上绝大多数帘线钢盘条的直径为φ5.5mm，故实施例中所有帘线钢盘条直径均为φ5.5mm。
[0037]
最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。