预应力混凝土用钢棒滞后断裂原因分析.pdf

2 0 t 4 1 ： | 鼍 蠢 z套 誊 秀 每 甏 镪 l秣 曼篷 一 鼍 誊 誊 | j 预应力混凝土用钢棒滞后断裂原因分析 李伟平 ( 技术中心) 摘要 ：检验与分析预应 力混凝土用钢棒 “ 滞后 断裂”原 因：钢棒表 面有缺 陷，特别是有横 向 微裂纹之类的缺陷。钢棒表面横向裂纹的主要原因：热轧高线盘条椭圆度过大或表面有耳子、盘条 表 面的局部损伤、拉拔的局部润滑不良。 关键词 ：预应力钢棒 ；滞后断裂；热轧高线盘条 ；表面裂纹 ；椭 圆度 ；拉拔 Ca us e Ana l y s i s o n La g g e d Fr a c t ur e o f St e e l Ba r f 0 r Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e LI W e i p i n g ( T e c h n i q u e C e n t e r ) Abs t r a c t： The c a us e s 1 )f l a g g e d f r a c t u r e o f s t e e l b a r f o r p r e s t r e s s e d c o n c r e t e we r e t e s t e d a n d a n a l y z e d ： t he r e we r e s o me d e f e c t s s uc h a s t r a ns v e r s a l mi c r o c r a c ks o n t he b a r s u r f a c e The ma i n c a u s e s o f t r a ns v e r s a l c r a c k s o n t h e ba r s u rfa c e i n c l u de d t ha t t h e o v a l i t y o f hi g h s p e e d wi r e r o d wa s t o o b i g o r t h e r e we r e s o me fin s a n d l o c a l d a ma g e s o n t h e r o d S U rf3 c e ， a n d l o c a l l u b r i c a t i o n d u r i n g d r a wi n g wa s n o t g o o d Ke y W or ds： S t e e l Ba r f o r Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e； La g g e d F r a c t u r e； Ho t r o i l e d Hi g h S p e e d W i r e Ro d； S u rfa c e Cr a c k； Ov a l i t y； Dr a w 1 前言 预应力混凝 土用 钢棒( 下称钢棒) 用于水 泥管桩制造，一般由专业的钢棒厂使用专用的 热轧光 圆盘条( 如 3 0 Mn S i )经过 深加工制 成 ， 2 0 1 3 1 0 ，某钢棒厂用柳钢产 1 4 m m3 O Mn S i 盘 条加工 ( 1 ) 1 2 6 mm钢棒 ，产品收集成卷入库后 ， 在 自然时效 1 7 d甚至更 长时间里 ，有部分产 品发生 自然脆 断 ，用户称之为 “ 滞后断裂” ，钢 棒发生滞后断裂的主要规律 ： ( 1 ) 比较集 中发 生在某几个炉批号 的某些 卷号上 ，发生 比例 占 5 5 0 ； ( 2 )在一盘钢棒之 中的断 口有一到 数 个 ； ( 3 ) 脆 断 多数 发 生 在 加 工 后 规 格 为 1 2 6 m m钢棒 ，其它规格 的钢棒基本不发生脆 作者：李伟平，大学学历，高级工程师，现主要 从事钢铁产品生产研发工作 ，科长。 断 ； ( 4 )断 口比较平齐( 见 图 l a ) 。本文针对 滞后断裂这一现象进行 了相应分析。 2 检验及其结果 为查找断裂产生 的原 因 ，通过调查用户现 场生产 工艺 ，取样 分析 ，分析 内容包括化学成 分 、力 学性能 、表面酸洗 、金相 、扫描 电镜检 验 、现场对比试验等。 ( 1 ) 钢 棒 主要 生 产工 艺 过程 。 以柳 钢 产 3 0 Mn S i 热轧高线盘条为原料 ，钢棒 主要生产工 艺 流程 ：高线盘条 开卷一 除鳞脱皮一 矫直一拉 拔 1 一拉拔 2 ( 压槽成型)一 高频感应加热 1 一 淬火一高频感应加热 2 一 回火一冷却一收集成 卷一 自然时效一合格品发货。其中原料尺寸为 1 4 0 mm。拉拔 l直径尺寸为 1 3 1 mm，拉 拔 2直径尺寸是 1 2 6 mm ( 钢棒成品规格) ，高 2 0 1 4 年 第 t 期 李 伟 平 预 应 办 疑 丑 钢 棒 滞 晰 裂 原 因 分 析 横裂带 ，在第二道拉拔 时表 面与内部延 伸变形 不一致造成这个夹角 ( 见 图 3 a ) 。 ( 5 )从酸洗后钢棒表 面有规律性连续横裂 ( 见 图 2 a ) 的试样 取样进行 电镜检查 ，检 查结 果 ：从 断 口的形貌来判断 ( 见图 3 h ) ：断裂源 位于钢棒的表面 ( 图中圈划部位) 。对断裂源 及断 口附近横 向小 裂纹及 附近进行 能谱分 析 ， 未发现有大型夹杂物 以及化学成分偏聚现象。 a 纵 向样 的金 相组织 b断 口的电镜形貌 图 3 酸洗后表面有规律性连续横裂钢棒微观形貌 3 2生产工艺 ( 1 )经查钢棒 “ 滞后断裂”集 中发生 的几 个批 号 ，其化学成分 、冶炼工艺参数 、轧制工 艺 参数 以及 盘条 的力 学性能均处 于正常 范 围 排 除了盘条 的内部质量造成的滞后断裂 。同批 号一般是 同一时 间段 、同一班次轧制 ，其外形 尺寸的控制 比较接近 ，包括椭 圆度 、耳子等控 制都有可能比较接近 ，一 l j 控制失常，产生批 量性的质量 问题且集 中在某些炉批号 中是有可 能的。 ( 2 ) “ 滞 后 断 裂 ” 主 要 集 中在 加 工 后 1 2 6 m m的钢棒上 ，其它规格钢棒基本不发生 脆 断 ，这是钢棒 系列产 品里 的最大规格 ，钢 棒 成 品盘卷 时受到 的弯曲应力也最大 ，因此也 最 容易发生脆 断。另外 ，相 L L J , 规格( 6 51 2 m m)的盘条 ，轧制 1 4mm的高线盘条时 ，在 精轧机组空过 的机架较多 ，轧制料型 、张力稳 定性相对较差 ，产 品的外观质量有所下 降 ( 椭 圆度大 ，容易出耳子等) 。 ( 3)现场跟踪试验 ，在钢棒厂挑选 同批次 的两卷盘条进 行钢棒生产对 比试验 ，其中 A卷 盘条椭圆度较好 ，B卷椭圆度较差 、手感盘条表 面有 明显棱角 、有类似轻微耳子 。试验结果表 明 ，A卷加工成 钢棒经 7 d后未 出现 “ 滞后 断 裂”现象 ，B卷有 3 处 “ 滞后断裂” 。 4 结语 ( 1 ) 预应力 混凝 土用钢棒 出现 “ 滞后 断 裂 ”的根源是 ：钢棒表面有缺 陷 ，特别 是有 横 向微裂纹之类 的缺陷 ，钢棒盘卷 时在弯 曲应 力 的作用下 ，应力在缺 陷部位集 中 ，随着应力 的 释放 ，造成 “ 滞后断裂” 。 ( 2 )造 成钢棒 表 面横 向裂 纹 的主要原 因 是 ：热轧 高线盘条椭 圆度 过大或表 面有耳 子 ， 在拉拔生产钢棒 时变形不均匀 ，局部 附加应力 过大 、加工硬化过度等综合作用造成。 ( 3 )盘条表面的局部损伤 、拉拔时的局部 润滑不 良，也会在钢棒造成局部的横向缺陷。 ( 上接第 4页)铁 口维护 。要求炮泥耐高温渣铁 的冲刷 和化学侵蚀性 能好 ，出铁 过程 中铁 口孔 径不扩大 ，铁流稳定 。同时 ，严格维持合理 的 铁 口深度。 ( 6 )关注高炉炉渣成 分和性 能的变化。考 虑到部分低品位矿 A 1 0 含 量高 ，使用后会导致 炉 渣 A 1 0 含 量 大 幅 上 升 的情 况 ，若 渣 中 W ( A 1 0 ， ) 1 6 ，则要求相应增加 Mg O含量 ，确 保渣 中 m( Mg ) m( A 1 ) 0 6 5 ，同时 ，铁水温度 应 严格控制在 1 4 7 0以上。 ( 7 ) 由于低 品位 冶炼 炉 内渣 量 大 ，炉 缸 蓄热能力提 高 ，可考虑适 当降低铁水 含 s i 量 ， 不仅 可 降低 高 炉燃 料 消耗 ，更 可 降低转 炉 炼 钢成本 。 参考文献 1 丁小明铁矿石品位与焦比、铁水产量关系的研 究工业加热 ，2 0 1 2 ， ( 3 ) ：4 7 5 0