曾海霞
（江阴兴澄特种钢铁有限公司 江阴 214432）
摘 要：研究了D6AC钢在生产过程中出现的各种表面裂纹的特点，在此基础上提出了一系列有针对性的质量改进方案。研究得出，通过一系列措施的实施（保证电渣锭的内部和表面质量、采用合适的高温回火工艺对电渣锭进行退火、降低加热升温速率以及轧制过程中降低冷却强度），产品表面质量得到了显著的改善。关键词：裂纹；电渣锭；应力 STUDY ON IMPROVING SURFACE QUALITY OF D6AC
STEEL
Zeng Haixia
（JiangyinXingcheng Special Steel Co., Ltd. Jiangyin 214432,China)
Abstract： Various surface crake characteristics during the production of D6AC steel have been resear
ched in this paper, and a series of purposeful quality improvements have been proposed on the basis of the study. It is concluded that, through a series of measures implement (ensure the internal and surface quality of electroslag ingot, adopt suitable high temperature tempering process for annealing the electroslag ingot, reducing the heating rate of the ingot and cooling strength during rolling process)，the surface quality of D6AC steel bar has been improved significantly.
Key words： crack; electroslag ingot; stress
作者：曾海霞，女，45岁，高级工程师收稿日期：2020-12-10研究和改进。经过反复实验，最终达到了改进产品表面质量的目的，可直接生产φ160 mm的规格交货。
1 D6AC工艺路径
炼钢→浇铸→电渣重熔→冷却→电渣锭退火→加热→轧制→缓慢冷却→退火→矫直→精整入库。
2 生产跟踪结果、分析与试验
最佳位置 PO
2.1生产跟踪结果与分析
在精整过程中发现钢材表面裂纹严重（见图1、图2），经过整理裂纹类型，主要分为图2中的A、B、
C三类。A类裂纹尾部存在小孔洞；B类裂纹尾部较圆滑，且有一定宽度；C类裂纹宽度非常小，且尾部尖锐。
针对A、B、C三类裂纹，逐一取样分析，三种类型的裂纹都与钢材表面呈一定角度或弧度，裂
0 前言
D6AC作为超高强度钢，常用于导弹壳体及航空、航天结构件等工业制造领域[1]。该钢的化学成分如表1所示。根据表1中的成分可知，该钢种具有很高的淬透性。
通水电缆生产初期，产品质量波动较大，主要表现在产品表面存在深裂纹。生产φ160 mm的成品规格需要先轧制成φ165 mm的规格，然后再单边车削2.5 mm才能满足交货要求，由于要单边车掉钢材表面2.5 mm，严重影响了产品的成材率和生产效率，增加了生产成本。为了提升产品质量、提高生产效率和成材率，对生产过程进行跟踪、分析、
纹内部都存在氧化铁。其中：A 类和B 类裂纹从裂纹开口处一直到裂纹末梢，都存在严重的脱碳；A 类裂纹内发现有非金属夹杂物，B、C 类裂纹内未发现有非金属夹杂物；C 类裂纹在末梢未发现脱碳，但近表面存在脱碳，且在裂纹开口处脱碳较严重，裂纹形貌呈现应力开裂特征。裂纹内的脱碳应该是在加热炉内产生的。
A 类裂纹试样分析见图3、图4、图5、图6、图7。图8是D6AC 钢的CCT 曲线[2]，根据该曲线分析，轧制后φ160 mm 圆的钢材空冷后整个横截面的组织为马氏体+贝氏体。
B 类裂纹试样分析见图9、图10。
C 类裂纹试样分析见图11、图12。
分析三种类型裂纹试样整个横截面的组织，发现从表面到中心，都是经过了回火的贝氏体+马氏体组织，这是由于该钢种合金含量高导致淬透性高的结果。
图3 A 类裂纹的脱碳（12.5×）
图4 A 类裂纹内的氧化物
图5 A 类裂纹氧化物能谱分析
图6 A 类裂纹内的夹杂物
图7 A 类裂纹内的夹杂物能谱分析
表1 D6AC 钢化学成分 %
元素C Si Mn P S Cr Ni Mo V 含量
0.42～0.48
0.15～0.35
0.60～0.90
≤0.015
≤0.015
0.90～1.20
0.40～0.70
0.90～1.10
0.05～0.15
A 类 B 类
C 类
图2 钢材的表面裂纹（钢材横向
）
图1 钢材的表面裂纹（钢材纵向
）
Fe
0.000
0Al 0.000
Si Ca
缘114
Ca
Mn keV
图8 D6AC钢的CCT曲线
图9 B类裂纹的脱碳（50×）
图10 B类裂纹的脱碳（100×）
图11 C类裂纹的脱碳（100×）
根据以上分析结果推断，由于A类裂纹存在严重的脱碳，又发现裂纹内含有非金属夹杂物，所以A类裂纹的产生与电渣钢锭表面质量有关，也与电渣钢锭头尾切除余量有关，改进方向是要稳定电渣重熔过程，并适当增加电渣钢锭的头尾切除量；B类裂纹只存在严重的脱碳，但裂纹内没有非金属夹杂物，因此B类裂纹与电渣钢锭的表面质量有关，改进方向除了要稳定电渣重熔过程，还要提高电渣锭腰带修磨处的质量；C类裂纹与热应力和组织应力有关，改进方向除了要控制好电渣锭的残余应力外，还要控制好加热过程和轧制过程中产生的应力，以及钢材冷却过程中产生的内应力。
2.2试验和结果
1）电渣重熔过程改进。
新下发生产过程规定：a.保持电渣重熔过程中的电压稳定；b.对电渣锭腰带修磨处的深宽长之比作严格规定（深∶宽∶长=1∶6∶10），以确保修磨处圆滑过渡；c.将电渣锭的头尾切除量再增加10 cm；轧钢和加热工序仍按原工艺执行。按该规定试制后发现裂纹的出现比例大幅减少，由原来大约90%减少到约60%～70%，说明这些改进措施是有效的。尤其值得一提的是，本次试验所取到的裂纹试样都是C类形貌的裂纹，没有检测到A、B 类的裂纹。
2）加热、轧制过程的改进。
降低在加热炉预热段的加热速度将有利于缩小钢锭内外温差，减轻钢锭中应力造成表面开裂的风险。通过热塑性试验，发现该钢在900 ℃以下热塑性较差。高压水除鳞以及轧机的冷却水会急剧降低钢材的表面温度，因此在轧制过程中会加剧裂纹的产生。所以本次的试制工艺为：轧钢加热炉内预热段缓慢加热、轧制过程中关闭高压水除鳞及轧机冷却水。执行以上改进措施后，轧材裂纹出现的比例降到30%～35%，且均属于C类形貌的裂纹，裂纹深度在0.2～0.35 mm之间，但还是满足不了直接交货的要求。
3）电渣锭退火工艺的改进。
从该钢的CCT曲线[2]得知，该钢AC1为750 ℃、AC3为
835 ℃。
图12 C类裂纹的末梢（100×）900
800
700
600
500
400
300
200
100
温
度
/
℃
0.5 10 102 103 104 105
时间/s
Ac3=835 ℃
Ac1=750 ℃
M3=290 ℃
M4=105 ℃
电极箔A→M
1
m
i
n
3
m
i
n
5
m
i
n
1
m
i
nmvr蒸发浓缩
3
m
i
n
1
h
2
h
3
h
1
h
2
4
h
A→B
A→F+P
空调蚊帐空
冷
套
管
空
冷
炉
冷
1
℃
/
h
5
℃
/
h
2
℃
/
h
1
℃
/
h
5
℃
/
h
考虑到江阴雨兴澄特钢公司自己生产的D6AC 钢成分和文献中的成分存在一定差异，取样测量了该钢的临界点，测得AC1为751 ℃、AC3为806 ℃。
电渣锭的原退火工艺是加热到790 ℃后保温缓冷，根据测量的临界点得知，790 ℃时组织已经部分奥氏体化了。由于该钢合金元素含量高，具有很高的淬透性，因此在电渣锭的退火冷却过程中就有可能会发生贝氏体或马氏体转变，导致退火后的电
渣锭表面仍存在较大的残余拉应力，在后续工序中就会有产生表面开裂的风险。所以，有必要对退火工艺进行调整。
本次制定的试制工艺为：在保持上述两种改进措施的前提下，电渣锭退火工艺改为660 ℃保温后冷却的高温回火工艺。
实施上述三项措施的改进后，生产的D6AC钢表面质量明显改善，如图13、图14所示。钢材表面仅发现少量细微裂纹，裂纹经手动砂轮机修磨约0.1 mm即可消除。
图13 改进工艺生产后的低倍组织
根据改进试验的结果，确定了后续生产D6AC 钢时必须执行以上三项措施。
经后续多次生产验证，按照改进后的工艺生产，可以直接生产φ160 mm的规格就能满足交付，经过粗磨一道次后（单边磨削量约0.15 mm）即可满足交货要求，在保证高质量的同时，极大程度地降低了生产成本，提高了效率及成材率。因此，按以上措施固化了D6AC钢的生产工艺。
3 结论
1）保持电渣重熔过程中电压稳定、控制好电渣锭腰带修磨处的质量、确保电渣锭头尾不良部分切除干净，是保证D6AC钢表面质量的条件之一。
2）采用合适的高温回火工艺处理可充分降低电渣锭中的内应力，有利于减少D6AC钢的表面裂纹。
3）电渣锭采用缓慢加热并降低轧制过程中的冷却强度可有效预防D6AC钢表面裂纹的产生。
参考文献
[1] 叶瑞英，李静媛，马红，等.D6AC钢冲击断口形貌的分形研究[J].材料科学与工程学报,2001,19(4):47-51.
[2] 潘光荣，郭菱芝.D6AC钢的奥氏体湾均热淬火工艺探讨
[J].
图14 改进工艺生产后的D6AC钢材表面
备在小导叶开度下启动，在没有开大导叶前进
入喘振。
综合上述分析，虽然该设备已经运行了六年的
时间，但是对设备故障的分析、判断能力还很粗浅，
对设备自动调整的精准度认识不足。对不同设备、
不同阶段、不同程度的喘振现象的判别能力还有待
于提高。
参考文献
[1] 汤学忠，顾福民.新编制氧工问答[M].北京：冶金工业出版社，
2001.7（2009.7重印）:215.
[2] 饶远杨.离心式空压机喘振分析与预防[J].铜业工程，2011
（2）:55-57.
[3] 钟瑞明.离心式空气压缩机喘振故障分析与控制预防[J].采
矿技术，2010（3）:84-86.
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