摘 要:文章通過理論和實踐相結合對熱軋螺紋鋼存在的質量原因進行分析,并根據實際生產情況總結出解決熱軋螺紋鋼力學性能,焊接性能問題的措施。
關鍵詞:螺紋鋼;質量;措施
前言
建筑用螺紋鋼筋在我國鋼材產量中占有重要比例,特別是近年來,自然災害頻繁,廣大人民的生命財產受到嚴重威脅,只有提高螺紋鋼的質量,通過不斷實驗,解決熱軋螺紋鋼存在的質量問題,以優(yōu)越的使用性能來滿足用戶的需求,才能更好的服務社會。
1 熱螺紋鋼質量存在的問題
(1)強屈比有15%不達標。通過對生產的熱軋螺紋鋼抗震性指標強曲比,屈服比分析,主要由于強屈比在1.23-1.30之間,有15%的批組強曲比<1.25,嚴重影響了抗震性指標。
(2)延伸率和最大伸長率偏低。針對∮10-∮14規(guī)格的延伸率一般在20%-24%之間,而∮16-∮28規(guī)格的延伸率一般在19%-22%之間,而最大伸長率一般在9%-13%之間。
(3)頭部力學性能屈服高,延伸率和最大伸長率低。例如∮12規(guī)格的HRB400,頭部1.5米處的屈服強度為580Mpa,抗拉強度為680Mpa,延伸率為17.2%,最大伸長率為6.8%。
(4)頭部橫肋處金相組織出現(xiàn)回火馬氏體。通過對成品進行取樣,進行金相分析,在取樣中發(fā)現(xiàn)頭部靠近橫肋處出現(xiàn)回火馬氏體。
(5)焊接性能差。經用戶反映,鋼筋在焊接時出現(xiàn)不易焊接和脫焊,嚴重影響了用戶的使用。
2 影響熱軋螺紋鋼質量的原因分析
2.1 力學性能
2.1.1 化學成分的影響。(1)C的影響。含碳量的變化不僅引起鐵素體和滲碳體的相對量的變化,而且引起了組織的變化,引起不同性質的結晶過程,從而使相發(fā)生變化造成的。隨著含碳量的增加,高硬度的滲碳體增多,低硬度的鐵素體減少,鐵碳合金的強度呈直線升高,塑性明顯降低。(2)Si的影響。硅溶于鐵素體后有很強的固溶強化作用,顯著提高鋼的強度和硬度,但含量較高時,將使鋼的塑性和韌性降低。(3)Mn的影響。錳對碳鋼的機械性能有良好的影響,它能提高鋼的強度和硬度,當含錳量不高(〈0.8%)時,可以稍微提高或不降低鋼的塑性和韌性。錳提高鋼的強度的原因是它溶入鐵素體而引起的固溶強化作用,并使鋼材在軋后冷卻時得到層片較細,強度較高的珠光體,在同樣含錳量和同樣冷卻條件下的珠光體的相對量增加。(4)S的影響。硫的最大危害就是引起鋼在熱加工時開裂,也就是熱脆,造成熱脆的原因是由于FeS的嚴重偏析。(5)P的影響。磷在鐵中具有較強的溶解度,所以鋼中的磷一般都固溶于鐵中。磷具有很強的固溶強化作用,它使鋼的強度,硬度顯著提高,但劇烈的降低了鋼的韌性,尤其是低溫韌性,也就是冷脆。
2.1.2 金相組織的影響。鐵素體是軟韌相,滲碳體是硬脆相。珠光體由鐵素體和滲碳體所組成,滲碳體以細片狀分散的分布在鐵素體基體上,起了強化作用。珠光體具有較高的強度和硬度,但塑性較差。晶粒度:晶粒度越小,鋼材的機械性能越好,強度,硬度提高,塑性和韌性也得到改善。馬氏體:機械性能的顯著特點是具有高硬度和高強度,馬氏體的硬度隨含碳量的增加而增高。
2.2 焊接性能
把鋼中合金元素(包括碳)的含量按其作用換自成碳的相當含量,稱為該種鋼材的碳當量,可作為評定鋼材焊接性的一種參考指標。因此,碳鋼的焊接性主要取決于碳當量,碳當量越大,則焊接性越差,即隨著含碳量的增加,焊接性逐漸變差,其中以低碳鋼的焊接性最好。
3 改進措施
3.1 化學成分調整
通過實驗,調整合理的化學成分,調整前后對比如表1:(以∮12的HRB400為例)
3.2 溫度控制
(1)加熱段溫度大于均熱段30℃,并保證均熱段溫度在1100-1140℃,冷坯必須在加熱段進行燜爐,保證鋼溫均勻。(2)使用預水冷對鋼溫進行調整,保證進精軋溫度在1050℃以下。(3)保證上冷床溫度≥900℃。
3.3 穿水管改造
(1)改造前的穿水冷。設有兩段4.3米的穿水管,兩段間無反撲器,造成鋼材在水中的冷卻時間長,以∮12規(guī)格軋制速度為12.5m/s計算,鋼筋在水中的冷卻時間大于0.69s,特別是頭部的溫降較大,力學性能的通透性不好。(2)改造后的穿水冷。把4.3米的兩段穿水管改造成由兩段1.8米穿水管后各加一個反撲器組成,以∮12規(guī)格軋制速度為12.5m/s計算,鋼筋在水中的冷卻時間由0.69s降為0.25s,頭部的溫降明顯改善。
4 效果對比
4.1 金相組織
改造前:說明:邊緣有分層,靠近橫肋處較厚,組織為回火馬氏體。晶粒度約為7級。
改造后:說明:邊緣沒有分層。鐵素體+珠光體,晶粒度約為6.5級。
通過對化學成分調整,穿水冷改造,溫度過程參數的控制,適當提高了上冷床溫度,解決了頭部橫肋處出現(xiàn)回火馬氏體組織,采用0.2kg的高壓水對鋼材表面進行除磷,減少二次氧化,改善鋼材的表面質量。從金相組織來看,中心組織為鐵素體和珠光體,邊緣沒有分層,晶粒度降低了0.5。
4.2 力學性能
4.2.1 調整化學成分和溫度控制參數前后力學性能對比表(如表2):
通過對調整化學成份力學性能對比,強屈比提高了0.03,延伸率提高了5.5%,最大伸長率提高了3.3%,強屈比得到明顯提高,穩(wěn)定了鋼筋的抗震性。
4.2.2 穿水改造后效果。通過對穿水冷改造,鋼筋的通透性得到改善,以頭部0.5米處的力學性能對比,改造前后的屈服強度差值由164Mpa降低到57Mpa,抗拉強度由170Mpa降低到55Mpa,頭部延伸率提高了5%左右,最大伸長率提高了3%左右。
4.3 焊接性能
通過對鋼坯化學成份的調整,穿水冷卻管的改造,過程溫度的控制,通過實踐焊接證明,焊接性能有了明顯提升,解決了焊接處容易脫焊,不易焊接等問題。
5 結束語
通過調整化學成份,溫度控制,穿水冷改造,通過對實驗過程數據的分析及實際使用情況總結,完全解決了成品存在的頭部有回火馬氏體,頭部延伸率和最大伸長率偏低,焊接性能差,頭部溫降過大造成的碰裙板故障等關鍵性問題,使熱軋螺紋鋼的使用性能得到明顯提升,更好的以優(yōu)質的產品回報社會。
參考文獻
[1]崔忠圻.金屬學與熱處理[M].機械工業(yè)出版社,2003,1.