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  ·热轧带肋钢筋质量问题浅析

热轧带肋钢筋质量问题浅析
 
________________________________________
 
时菊梅
(长治钢铁(集团)有限公司)
摘要  对影响热轧带肋钢筋质量问题的主要因素进行了初步分析,并针对影响产品质量特性、质量问题的各类因素提出需要改进的措施。
关键词  带肋钢筋  质量问题  浅析
ON QUALITY PROBLEMS OF HOT - ROLLED RIBBED BAR
SHI Jumei
(Changzhi Iron & Steel Group Ltd.)
ABSTRACT The main factors which affect the quality of hot - rolled ribbed bhar is analysed.Some improvement mesures are put forward.
KEY WORDS  ribbed bar, quality problems, analysis
1  前言
我公司是以生产建筑钢材为主的生产厂家,主要产品有钢筋混凝土用热轧带肋钢筋和碳素结构钢热轧圆钢,其中钢筋混凝土用热轧带肋钢筋占钢材总量的60%以上,规格有 ø8~ø32 mm。随着我国建筑工业的迅猛发展和加入WTO,无疑将对钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的质量提出更高的要求,笔者就钢筋混凝土用热轧带肋钢筋中HRB335(ø18—ø25 mm)质量问题作一探讨。
2 HRB335热轧带肋钢筋概述
我公司生产钢筋混凝土用热轧带肋钢筋按GB1499-1998标准规定组织生产,该标准有三个牌号:HRB335、HRB400、HRB500,这三个牌号主要区别是碳、硅含量不同,故强度等级不同。原标准GB1499-1991中 25MnSi由于含碳、硅量较高,其可焊性、韧塑性以及弯曲性能较差,因此GB1499-1998没有列入,目前我公司以生产HRB335为主。
2.1  化学成分(表1)
表1  GB1499-1998标准规定HRB335钢筋冶炼成分    %
C Mn Si P S
≤0.25 ≤1.60 ≤0.80 ≤0.045 ≤0.045
2.2  力学性能要求(表2)
表2  GB1499-1998标准规定HRB335钢筋性能
屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 伸长率/% 冷弯
≥335 ≥490 ≥16 完好
该牌号以保证力学性能为目的。
该牌号为亚共析钢,钢材正常金相组织为:细珠光体+铁素体。
2.3  各元素在钢中作用
碳:保证形成一定数量的珠光体,是决定性能的关键元素。
硅、锰:起固溶强化作用。
磷、硫:是有害元素,磷产生冷脆,硫产生热脆,二者含量越低越好。碳、锰、硅元素之间的有机配合使钢筋具有较高的强度和韧塑性相结合的良好综合力学性能。
3   钢筋混凝土用热轧带肋钢筋存在的质量问题
3.1  表面质量问题
表面质量存在折叠、裂纹、重皮等缺陷。
3.2  力学性能问题
(1)抗拉强度太高,使钢筋脆性增加,韧塑性降低,没有屈服点或屈服点不明显,伸长率低,冷弯脆断。
(2)初验时抗拉强度和屈服强度刚达标准下限,经放置一段时间自然时效后,使强度降低。
4  对钢筋混凝土用热轧带肋钢筋质量问题简要剖析
4.1  化学成分
(1)由于化学成分超出标准允许范围,往往造成钢材性能不合格。如:1997年6月发陕西府谷电厂ø22 mm热轧带肋钢筋在使用时发生脆断,经取样化验分析,碳、硅、猛含量分别达到0.31%、0.86%、2.83%,均大大超出标准规定上限,造成冷弯脆断。
(2)钢中碳、锰、硅含量低于下限,造成钢材性能偏低。
1995年我公司发往山西省潞安钢铁炉料公司ø22 mm热轧带肋钢筋,在抽查中发现有 2支样品力学性能不符合标准,力学性能抽查结果如表3所示。
表3  抽查性能分析结果
屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 伸长率/% 冷弯
330 475 31 合格
320 465 30 合格
对其样品进行化学成分分析,结果如表4.
表4 化学成分分析结果
C/% Mn/% 判定结果
0.145P 1.31 不合格
0.155 1.31 不合格
由于成分低于标准下限,造成钢筋性能不符合标准。
(3)成分不均,偏析严重,形成带状组织,造成材料各向异性。
(4)残余元素总量较高,碳当量偏高,造成钢材冷弯脆断。
2000年8月 10日二轧厂生产的ø18 mm热轧带肋钢筋,经榆次昌泰公司销往山西省万家寨引黄工程后,在工地验收时发现断裂现象。我公司在顾客取过试样的3支钢材上各取1支样,试验结果有2支断裂,其中 1支试样抗拉强度达850 MPa,且无屈眼点。钢研所对其中1支断裂试样进行化学成分分析,结果是五大元素都在标准范围内,残余元素铬含量高达0.413%,超出标准规定0.113%,铬、镍、铜的残余总量达0.608%,超出标准规定的0.008%;实际碳当量值达0.58%,超出标准规定值0.06%。
4.2  金相组织
钢研所对在2000年8月万家寨引黄工程抽样检查中发生断裂的样品进行金相组织测试,结果金相组织为:铁素体+贝氏体+少量珠光体,与常规的HRB335金相组织铁素体+珠光体有很大不同,从贝氏体产生的原因分析,主要是钢中含铬、镍元素比例高,再由于外界冷却速度过快,导致心部为羽毛状上贝氏体;边部为针状下贝氏体,贝氏体具有较高的硬度同时降低钢的塑性,因此产生弯曲断裂现象。
组织晶粒粗大,脆性增加,1996年10月发往运城拖配厂ø25 mm带肋钢筋,在使用时冷弯脆断,经测试晶粒度在8级。
4.3  重量偏差
负公差轧制,减少了钢筋断面尺寸,从而出现小规格理论重量较实际重量差异增加,甚于超出标准规定的重量偏差;由于断面减少,而试验方法是采用公称断面测算性能,从而影响钢筋性能,按平均3%重量偏差测定,相对公称横截面积按510 MPa抗拉强度计算,负差可降低抗拉强度15 MPa,降低屈服强度近 10 MPa。
4.4  塑性夹杂物较多且分布于表面
5  生产工艺对热轧带肋钢筋质量问题的影响
我公司生产钢筋混凝土用热轧带助钢筋主要生产工艺为 3座 15 t氧气顶吹转炉,连铸坯为150 mm × 150 mm ×(3200~4000)mm,经三段连续式油气混烧式加热炉加热后再经 550 × 1/430 × 2/330 ×(2+1)/330 ×1轧机轧制成 ø18-ø32 mm热轧带助钢筋。
影响钢筋混凝土用热轧带助钢筋质量的因素有:冶炼工艺、轧制工艺以及其他因素,下面仅就轧制工艺的影响作一探讨。
5.1  加热温度、终轧温度的影响
钢筋混凝土用热轧带肋钢筋由于碳、锰、硅含量较碳素结构钢高,因此在加工中变形抗力大,为使变形抗力降低,塑性增加,往往希望加热温度高些,但轧制加热温度过高(1150℃以上)特别是终轧温度过高(1000~1050℃),轧后慢冷,会使钢筋组织晶粒粗大,形成网状铁素体与魏氏组织,降低钢筋的韧塑性,造成脆断。
5.2  冷却速度的影响
终轧温度过高,也使钢筋轧后冷却速度相应增大,使钢容易形成贝氏体与伪共析组织,这类组织除硬度强度偏高外,其他性能都很差,是导致钢筋脆断的原因之一。
5.3  轧制速度的影响(表5)
二轧厂轧制速度在原来的4.2 m/s基础上,通过成品单拖,更换单带电机,增加中轧机和成品轧机田径和半连轧改造等方法提高了轧制速度:1979年前,轧制线速度为4.2 m/s;1979~1980年,成品单拖轧制速度为5.53 m/s;1980~1984年,更换电机后轧制速度为 6.7 m/s;1984年- 1999年,增加辊轻,轧制速度为7.6 m/s;1999年半连轧改造后轧制速度为8.5 m/s。
表5  轧制速度对抗拉强度的影响
规格/mm 轧速/m•s-1
 6.7 7.6 8.5
ø18 592.10 585.29 583.29
ø20 595.38 586.82 577.64
ø22 584.94 582.66 568.32
ø25 581.72 579.79 559.46
注:表中数据为随机抽取100个连续炉批号抗拉强度的算术平均值。
从表5可以看出,由于轧制速度的提高,轧制周期缩短,抗拉强度普遍下降,特别是大规格。其原因是终轧温度过高,轧后慢冷,会使钢筋中晶粒粗大,形成网状铁素体与魏氏体,降低钢筋的韧塑性,造成抗拉强度值降低。
6  改善和提高钢筋混凝土用热轧带肋钢筋质量措施
(1)为保证钢的内在质量,在优化合金结构时,要严格工艺操作规程,把碳、锰、硅含量尽量控制在中限,特别是锰含量控制在1.30%~1.45%之间较佳。
(2)冶炼时合金配比要合理、得当,并按规定要求进行吹氮,确保钢水成分均匀,控制得当。
(3)采用V、Ni、Ti微合金元素,可细化组织,增加强度。
(4)采用低温轧制,获得较细小的铁素体,增加贝氏体数量,从而提高钢的强度、韧性。严格控制加热温度和终轧温度,钢坯加热温度控制在1100℃~1150℃较为理想,使原始晶粒不易长大;终轧温度控制在830℃,采用喷雾冷却,可显著细化晶粒,并严格执行轧制工艺制度。
(5)为防止孔型过度磨损,保证成品钢材外形规格尺寸和表面质量符合标准要求,要严格执行换辊倒槽制度。
(6)增加芯热回炉控制冷却工艺,可大大提高钢材的强度(150—230 MPa)、焊接性能、延伸性能和弯曲性能,减少不合格品。
7 结语
对影响热轧带助钢筋质量问题的主要因素进行了初步的分析,并和相关工程技术人员进行了充分的探讨,除论证了影响产品质量的各类因素和提出需要改善产品质量的措施外,还针对产品的特性、质量问题产生的原因进行对策实施、攻关,争取使公司的主导产品——热轧带肋钢筋真正用于国家的大型工程并保质保量打出名牌,赢得顾客的充分信赖。
参考文献
1  王廷溥.轧钢工艺学.北京:冶金工业出版社,1981.
2  王占学.控制轧制与控制冷却.北京:冶金工业出版社,1988.
 

[2007年 9月27日 17 : 22]      评论:[0] | 浏览:[7679]
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