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(guó)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(lèi)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(lèi)似事故的再次發(fā)生。

2 熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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(pán)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(kù)。

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(lèi)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(zhǎng)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(jiàn)表1，各元素含量均符合國(guó)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(jiàn)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(lái)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(wú)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(jiàn)表2。

表2 熱軋帶肋鋼筋表面缺陷能譜分析結(jié)果 %

從來(lái)源來(lái)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(lái)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(lái)的夾雜物。夾雜物的成分中含有7.02%的鈉，含鈉的氧化物來(lái)自于連鑄保護(hù)渣，保護(hù)渣的成分見(jiàn)表3。根據(jù)以上分析，表面缺陷內(nèi)夾雜物來(lái)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(lèi)缺陷主要是由于軋制過(guò)程中在某道工序造成的折疊或劃痕缺陷所致,是在軋制過(guò)程發(fā)生的。有資料表明[1]，在線材軋制過(guò)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(wèn)題。由此可見(jiàn)，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^(guò)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?，?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(lèi)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(kāi)機(jī)軋制,軋制的熱軋帶肋鋼筋鋼材表面光滑，無(wú)劃痕缺陷.經(jīng)過(guò)3個(gè)月跟蹤，未出現(xiàn)此類(lèi)缺陷，至今未出現(xiàn)此類(lèi)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(lái)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(guò)程中的卷渣現(xiàn)象。渣子卷入是夾雜物的重要來(lái)源，因此在煉鋼連鑄過(guò)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(yǔ)

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(guò)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(lèi)缺陷。但此次質(zhì)量事故也說(shuō)明煉鋼連鑄過(guò)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。