HRB500E熱軋帶肋鋼筋表面缺陷的原因分析

王建新

（新疆八一鋼鐵股份有限公司制造管理部)）

1 前言

熱軋帶肋鋼筋主要用作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)配筋，以提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗變形能力，滿足結(jié)構(gòu)承載能力和正常使用的要求。熱軋帶肋鋼筋作為主要的建筑用鋼材，被廣泛用于工業(yè)與民用建筑、鐵道、橋梁、公路、水電、港口等行業(yè)建設(shè)工程中。而熱軋帶肋鋼筋質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到房屋建設(shè)的質(zhì)量和人員生命財(cái)產(chǎn)的安全。因此熱軋帶肋鋼筋的質(zhì)量,除了化學(xué)成分和力學(xué)性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)外,對(duì)其表面質(zhì)量也有嚴(yán)格要求。

八鋼棒線產(chǎn)線在軋制Φ16mm HRB500E鋼時(shí)，批號(hào)1706-4680至1706-4686共7批次熱軋帶肋鋼筋上出現(xiàn)劃線（類似“裂紋”）的缺陷。因此對(duì)該批表面缺陷的熱軋帶肋鋼筋進(jìn)行封鎖取樣并進(jìn)行全面分析,制定針對(duì)性措施,避免類似事故的再次發(fā)生。

2 熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)工藝簡介

八鋼第一煉鋼廠2×40t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，2套底吹氬處理裝置，兩臺(tái)R8m4機(jī)4流小方坯連鑄機(jī)，澆鑄斷面為150mm×150 mm，為八鋼軋鋼廠棒線生產(chǎn)線提供連鑄坯。棒材生產(chǎn)線由16架平立交替卡盤式短應(yīng)力線軋機(jī)組成，主要軋制Φ10～Φ40mm的圓鋼和帶肋鋼筋。工藝流程：40t轉(zhuǎn)爐→方坯連鑄機(jī)→棒材機(jī)組→檢驗(yàn)→標(biāo)識(shí)→入庫。

經(jīng)調(diào)查，此7批鋼由八鋼第一煉鋼廠40t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，2#連鑄機(jī)澆鑄為落地鋼；八鋼二棒線三切分軋制，規(guī)格為Φ16mm。

3 原因分析

3.1 缺陷外貌

熱軋帶肋鋼筋表面類似于“裂紋”的缺陷形貌如圖1所示,“裂紋”分別分布在熱軋帶肋鋼筋兩助的兩側(cè)或一側(cè)，“裂紋”平直,與縱肋平行，長度從十幾毫米到上百毫米不等。

圖1 熱軋帶肋鋼筋表面缺陷形貌

3.2 化學(xué)成分

對(duì)存在表面缺陷的熱軋帶肋鋼筋取樣分析化學(xué)成分，結(jié)果見表1，各元素含量均符合國標(biāo)GB1499.2。

表1 表面缺陷的熱軋帶肋鋼筋的化學(xué)成分 %

3.3 金相分析

取1706-4680至1706-4686共7批缺陷樣進(jìn)行金相分析，所有缺陷樣金相分析結(jié)果基本一致：缺陷內(nèi)有氧化物，見圖2。

圖2 顯微鏡下的熱軋帶肋鋼筋表面缺陷

缺陷處的組織為：鐵素體+珠光體，晶粒度8.5級(jí)。從金相檢驗(yàn)的結(jié)果來看,試樣的組織正常，晶粒度在8.5級(jí),和正常試樣晶粒度級(jí)別差不多,晶粒比較細(xì),與本次缺陷無關(guān)，對(duì)缺陷處的夾雜物進(jìn)行進(jìn)一步分析。

3.4 電鏡能譜分析

對(duì)缺陷比較嚴(yán)重的 1706-4681、1706-4682、1706-4685、1706-4686批表面缺陷位置的夾雜物進(jìn)行電鏡掃描能譜分析，見表2。

表2 熱軋帶肋鋼筋表面缺陷能譜分析結(jié)果 %

從來源來看，基本可以排除脫氧產(chǎn)物等內(nèi)生夾雜物，因?yàn)闊掍摮鲣摃r(shí)用 Fe-Si、Si-Mn、Si-Ca-Ba合金脫氧,如果一些脫氧產(chǎn)物來不及上浮就留在鋼液中,夾雜物主要是MnO、SiO2，而此缺陷內(nèi)的夾雜物MnO很少。也可以排除中間包耐材沖刷產(chǎn)物，因?yàn)橹虚g包耐材是堿性耐材，其MgO含量在80%以上，而此缺陷內(nèi)的夾雜物MgO很少。

由表2可知，1706-4681、1706-4682、1706-4685批熱軋帶肋鋼筋表面缺陷內(nèi)夾雜物主要是鐵的氧化物，即氧化鐵.這與煉鋼材固有的夾雜物不同，煉鋼產(chǎn)生的夾雜物一般有 MnO 、SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。出現(xiàn)這種折疊缺陷，折疊處存在氧化鐵夾雜。

1706-4686批表面缺陷內(nèi)夾雜物主要為硅、鈣、鈉的氧化物,其它含量少，這種夾雜物是煉鋼帶來的夾雜物。夾雜物的成分中含有7.02%的鈉，含鈉的氧化物來自于連鑄保護(hù)渣，保護(hù)渣的成分見表3。根據(jù)以上分析，表面缺陷內(nèi)夾雜物來源于保護(hù)渣。

表3 連鑄用保護(hù)渣的成分 %

綜合以上分析認(rèn)為這類缺陷主要是由于軋制過程中在某道工序造成的折疊或劃痕缺陷所致,是在軋制過程發(fā)生的。有資料表明[1]，在線材軋制過程中，由于軋制不當(dāng)線材表面也會(huì)現(xiàn)缺陷。

3.5 分析與改進(jìn)措施

綜合分析結(jié)果認(rèn)為：此次熱軋帶肋鋼筋表面缺陷主要是由于軋制原因造成的。

雖然這次質(zhì)量事故批次較多,但是在同一班次、連續(xù)7批鋼出現(xiàn),具有偶然性，非經(jīng)常性,因此可排除設(shè)計(jì)和安裝方面的問題。由此可見，造成此次熱軋帶肋鋼筋表面缺陷主要是軋制不當(dāng)造成的。因?yàn)檐堉七^程中,導(dǎo)衛(wèi)有氧化鐵皮，導(dǎo)衛(wèi)磨損嚴(yán)重或?qū)л仈嗔眩瑢?dǎo)衛(wèi)有毛刺，軋機(jī)或?qū)l(wèi)對(duì)中性不好等都會(huì)造成此類表面質(zhì)量缺陷。

因此檢查導(dǎo)衛(wèi)對(duì)中情況，導(dǎo)衛(wèi)內(nèi)部是否有氧化鐵皮堆積或磨損超標(biāo)，導(dǎo)衛(wèi)中導(dǎo)輥是否正常等非常必要。

對(duì)二棒線軋制工序停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)衛(wèi)磨損較嚴(yán)重，導(dǎo)衛(wèi)內(nèi)部氧化鐵皮堆積。更換導(dǎo)衛(wèi)，并將氧化鐵皮清理干凈。重新開機(jī)軋制,軋制的熱軋帶肋鋼筋鋼材表面光滑，無劃痕缺陷.經(jīng)過3個(gè)月跟蹤，未出現(xiàn)此類缺陷，至今未出現(xiàn)此類質(zhì)量事故。

針對(duì)其中一個(gè)試樣表面缺陷內(nèi)發(fā)現(xiàn)有鈉的氧化物,含鈉的氧化物來自于連鑄保護(hù)渣，雖然不是造成此次熱軋帶肋鋼筋表面缺陷的主要原因，但在生產(chǎn)中也不能忽視連鑄過程中的卷渣現(xiàn)象。渣子卷入是夾雜物的重要來源，因此在煉鋼連鑄過程中要防止一切可能卷渣的操作,如結(jié)晶器液面的頻繁波動(dòng)、液面翻動(dòng)嚴(yán)重等。

4 結(jié)束語

根據(jù)分析及現(xiàn)場(chǎng)跟蹤,此次熱軋帶肋鋼筋表面缺陷主要是由于軋制過程中經(jīng)二棒線導(dǎo)衛(wèi)工作狀況不良、導(dǎo)衛(wèi)內(nèi)部氧化鐵皮堆積較多所致，采取相應(yīng)措施后，解決了此類缺陷。但此次質(zhì)量事故也說明煉鋼連鑄過程中存在卷渣現(xiàn)象，應(yīng)該引起重視，因此防止一切可能卷渣的操作因素，才能為給軋鋼提供表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量都合格的連鑄坯。