大规格HRB500E冷弯裂纹控制实践.pdf

对冷弯裂纹进行分析 通过对气体含量、金相组织、夹杂含量等检测结果与正常样的对比分析并梳理炼钢与轧钢工艺控制参数发现造成大规格 冷弯裂纹的主要原因是:精炼操作不当造成的夹杂物含量多且分布不均匀以及连铸冷却制度不合理导致铸坯柱状晶发达且表面存在纵向裂纹 采用适当延长精炼时间、优化精炼喂线操作、降低连铸冷却强度等措施有效改善了大规格 冷弯裂纹缺陷提高冷弯检测合格率至%关键词:大规格 冷弯 裂纹中图分类号:文献标志码:(.):.:.%.:前言 抗震钢筋因具有强度高、抗震性能好的特点广泛应用于高层、大跨度与抗震要求高的建筑 根据国标 中的要求钢筋应进行弯曲实验按规定的弯曲压头直径弯曲后钢筋受弯曲部位不得产生裂纹 某钢铁联合企业棒材车间生产的 (以下称大规格)抗震钢筋 下半年以来弯曲检测不合格批次增加月平均达到 个批次不合格率%影响准时交货 根据徐兴田的研究大规格 级钢筋由于受强度和规格效应的影响塑性和工艺性能会相应变差主要表现为冷弯裂纹严重时甚至脆断分析认为存在粗大的晶粒和组织是引起冷弯裂纹的重要原因 马晓妹等人认为:硅酸盐夹杂物分布不均匀是造成螺纹钢筋冷弯裂纹的主要原因 对此该企业对炼钢与轧钢工艺控制进行梳理找出了冷弯开裂的主要原因保证了直条钢筋冷弯性能 工艺控制情况.冷弯裂纹形貌对大规格 直条抗震钢筋进行冷弯实验发现在钢筋表面存在明显的纵向裂纹裂纹宽约 深度 裂纹细长无分叉如图 图 冷弯裂纹.工艺控制线路目前该公司 生产主要工艺路线:顶吹转炉 精炼炉断面 连铸铸坯热送加热炉轧制.炼钢工艺参数控制该公司转炉冶炼操作采取高拉补充的方式冶炼终点 控制在%终点温度控制为 采用档渣球档渣出钢在出钢过程完成脱氧合金化并向钢水中加入 合金微合金化精炼采取底吹氩气 底吹压力为 根据进站成分对钢水成分进行微调钢水在站期间喂入硅钙线 在站时间按 控制成分控制标准与国标如表 表 的成分内控标准以及国标要求/%标准冶炼内控成份标准.国标.连铸采取全保护浇注连铸浇注过热度控制范围为 浇注周期为 拉速范围 /连铸结晶器水量控制范围为/二冷比水量控制范围为 /.轧制工艺参数控制情况轧制原料接受方式采取热送钢坯与冷坯混合入炉的方式轧制工艺参数执行加热炉均热段温度范围为 在加热炉时间为 开轧温度 控制轧速 /轧后钢材随空气冷却材上冷床温度控制在 左右 原因分析.气体含量检测利用氧氮氢分析仪采取红外吸收光谱检测方法对冷弯不合格成品材做气体(主要为氧氮氢元素)含量检测与冷弯合格材检测结果对比如表 对比分析表 数据可以判断冷弯裂纹非气体元素含量异常导致 表 材气体元素含量检测结果/取样编号合格材样 .不合格材样 .金相、夹杂物、晶粒度检测按照国标/、/、/的要求取样实施金相组织、晶粒度、夹杂物的检测将出现冷弯裂纹批次钢材取样编号为将未出现冷弯裂纹批次钢材取样编号为分别对取样钢材的表层、中间层、心部(对应编号、)做夹杂物、金相组织、晶粒度的对比分析其检测结果见表 由表 数据可以判断所取钢材的金相组织均为铁素体和珠光体但出现冷弯裂纹的钢材 类夹杂物(硅酸盐夹杂)等级平均达到 比未出现冷弯裂纹钢材的 类夹杂物等级高出 个级别且出现冷弯裂纹的钢材晶粒度等级低于未出现冷弯裂纹钢材的晶粒度等级整体低约 级 原因分析:由于精炼在站时间范围宽且对喂硅钙线量以及喂线后的具体操作不明确导致喂线后吹氩时间不够钢水中硅酸盐类夹杂物未能充分上浮 类夹杂物等级高影响材组织的均匀性轧钢原料既有热坯也有冷坯且轧制前钢坯在加热炉内加热时间、加热温度控制范围宽导致轧制的材晶粒度等级存在差异晶粒度等级低时晶粒粗大晶界之间抗变形力小容易出现冷弯裂纹的现象.铸坯低倍与表面样 连铸生产安排取低倍样低倍结果如图 由图 可以发现铸坯皮下裂纹、皮下气泡中间裂纹等缺陷均有较好的控制由此可以判断铸坯冷弯裂纹与铸坯低倍质量无直接关联总第 期 黄 乐:大规格 冷弯裂纹控制实践 表 冷弯出现裂纹与未出现裂纹钢材金相组织结果对比取样位置编号 类夹杂 类夹杂 类夹杂 类夹杂组织晶粒度等级钢筋的表层编号().编号().钢筋的中间层编号().编号().钢筋的心部编号().编号().图 铸坯低倍图 连铸生产安排 流取表面清理表面氧化铁皮后将表面干净的的表面样放出入浓度为%的硝酸酒精中酸洗酸洗 后吹干检查可以明显发现铸坯表面存在明显的裂纹该裂纹的特征为裂纹方向为纵向长度为 深度 分布不均匀且无规律如图 由于铸坯表面氧化铁皮覆盖该裂纹难以在生产过程发现发坯过程中随热送发至轧钢轧制图 铸坯表面裂纹 根据李雪峰的研究由于钢水浇注时过热度高冷却强度大且轧制前未采取适当延长保温时间操作铸坯的树枝状组织容易引发冷弯裂纹 由此可以分析:由于连铸拉速提高增加了连铸机一次冷却与二次冷却的冷却强度结晶器水量与二冷比水量均不同程度提高加上转炉操作控制不稳定高温出钢导致高温浇注增加了铸坯柱状晶占比轧制后钢筋表面容易产生树枝状组织加剧了铸坯表面裂纹发生几率在轧制过程中由于大规格轧制压缩比较小、规格小增加了冷弯裂纹的发生几率 控制措施.优化精炼操作为降低大规格 金相检测 类夹杂物等级对炼钢精炼操作优化主要措施为根据不同钢水进站条件适当延长精炼周期、明确规定软吹时间要求完善底吹氩气控制标准规范精炼硅钙线喂入时间与数量的工艺操作钢水进站加入造渣脱氧剂顶渣处理促进钢水中夹杂物的上浮.改善钢水浇注条件在高拉速工艺条件下首先通过新增钢包加盖和稳定中包液面操作减少钢水浇注的中包温降降低浇注钢水的中包过热度实现低过热度浇注 其次对连铸冷却制度进行优化降低结晶器水量/对二冷室三区、四区配水适当减少降低二冷比水量减少钢坯的柱状晶占比 最后在大规格 浇注时开启结晶器电磁搅拌改善铸坯的皮下组织减少铸坯的表面树枝状组织提高热送钢坯质量.轧制控制精准化针对冷坯热坯混合入炉轧制的生产组织特点主要采取的措施:)缩短加热稳定控制范围加热炉均热段温度控制范围由 调整到 稳定轧制工艺条件)控制轧制节奏延长钢坯在炉时间钢坯在炉时间在此前基础上平均延长约)区分冷坯热坯加热制度针对不同冷坯热坯入炉占比制定不同的加热炉均热段温度范围消除开轧前钢坯组织的差异性 实施效果通过金相检测夹杂物量与晶粒度等级对比分析可以发现优化后材的 类夹杂物等级平均由 级下降至 级晶粒度等级平均值由 级提高至.级连铸优化冷却制度后铸坯表面裂纹(下转第 页)南 方 金 属 年第 期 佘田桥页岩段 佘田桥灰岩段 硅化灰岩 控制的矿体 推测的矿体 实测及推测断层 页岩顶底板 硅化界线 已控制的矿体及分类 推测有利成矿范围图 狮子山矿区深部中段平面 因此根据狮子山深部控矿规律结合现有成矿条件找锑潜力巨大北部有北东向断裂和 交汇部位前期已有若干个零散工程揭露其前景西部有 和 断层下盘和 交汇部位(见图)参考文献 吉让寿.湖南锡矿山锑矿田 成矿期构造特征及控矿机制.地球科学武汉地质学院学报():.柏道远贾宝华王先辉等.湘中盆地西部构造变形的运动学特征及成因机制.地质学报():.谭梦林司妍博.锡矿山锑矿现状认识及北端找矿前景分析.南方金属():.刘松兵唐代文韦俊杰.湖南冷水江市稻草湾锑矿床控矿特征及找矿前景.世界有色金属():.夏雄刚李凤辉.锡矿山锑矿田断褶窿曲构造及其控矿特征.西部探矿工程():.唐代文韦俊杰刘松兵等.锡矿山锑矿田北倾伏端重要找矿突破及地质特征新认识.矿产勘查():.(上接第 页)明显改善如图 加上轧钢加热炉内均热段温度控制的细化大规格 冷弯裂纹明显减少 年第四季度以来大规格 冷弯检测合格率均%图 铸坯表面裂纹改善 结论)适当降低结晶器水量与二冷比水量配合低过热度浇注和使用结晶器电磁搅拌设备可以有效改善铸坯质量减少大规格 的冷弯裂纹)适当延长精炼周期和出站前的软吹时间控制好喂硅钙线操作可以减少钢水中的 类夹杂物有利于杜绝大规格 的冷弯裂纹)缩短加热炉均热段温度控制范围适当延长钢坯在加热炉的保温时间对冷坯与热坯采取精细的加热控制操作可以减少大规格 的冷弯裂纹参考文献 .钢筋混凝土用钢第 部分:热轧带肋钢筋标准.徐田兴.抗震钢筋弯曲断裂原因分析.精细冶金():.马晓妹艾水根江悦.螺纹钢冷弯裂纹的分析.物理测试():.全国高强钢筋推广应用生产技术指导组.高强钢筋生产技术指南.北京:冶金工业出版社.张 鑫吴光亮.加热制度对氮微合金化 方坯晶粒度的影响.钢铁研究():.李雪峰.大规格 钢筋冷弯裂纹组织研究.河南冶金():.付永丽李 超董友珍等.热轧带肋钢筋冷弯开裂原因的分析.钢铁研究():.南 方 金 属 年第 期