螺紋盤條最大力總伸長率不合格原因分析

劉洪芝　范娟　高強(qiáng)

摘? 要：文章對(duì)HRB500E ∮6mm的螺紋盤條塑性指標(biāo)最大力總伸長率Agt不合格原因，從煉鋼控制（化學(xué)成分）、軋鋼控制工藝、生產(chǎn)過程（經(jīng)驗(yàn)）、試樣制備、與強(qiáng)度關(guān)系對(duì)比等方面進(jìn)行了分析，得出最大力總伸長率Agt與抗拉強(qiáng)度呈線性增加關(guān)系，搭接點(diǎn)處的冷卻速率慢而使抗拉強(qiáng)度低，斷裂在搭接點(diǎn)處，但臨近搭接點(diǎn)處的其他強(qiáng)度高的部位塑性延伸變形小，是導(dǎo)致最大力總伸長率Agt低的主要原因。

關(guān)鍵詞：螺紋盤條;最大力總伸長率Agt;冷卻速率

中圖分類號(hào)：TF76? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）18-0117-02

Abstract： This paper analyzes the unqualified factors of threaded rod's maximum total elongation （HRB500E ∮6mm） from the following aspects which are the steelmaking control （chemical component）， the steel rolling process， the production process， the preparation of samples， and the relationship with strength contrast. It is concluded that because of the slow cooling rate at the lap point， the grain structure changes at the lap point， which leads to the low tensile strength of the lap point， while the high tensile strength near the lap point leads to smaller elongation， which eventually leads to the lower maximum total elongation.

Keywords： threaded rod; maximum total elongation Agt; cooling rate

前言

HRB500E螺紋盤條主要用于建筑行業(yè)，GB/T1449.2-2018《鋼筋混凝土用鋼第2部分熱軋帶肋鋼筋》中規(guī)定最大力總伸長率Agt是力學(xué)性能檢測(cè)的重要指標(biāo)，也是衡量其是否合格的一個(gè)重要指標(biāo)。江蘇沙鋼集團(tuán)生產(chǎn)HRB500及HRB500E系類已有5年，且通過了國家免檢產(chǎn)品的熱軋帶肋鋼筋的產(chǎn)品認(rèn)證。但本次因第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室與本公司實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的最大總伸長率存在一定誤差，為此本文對(duì)HRB500E ∮6mm的螺紋盤條塑性指標(biāo)最大力總伸長率Agt不合格原因進(jìn)行了分析。

1 HRB500E ∮6mm螺紋盤條力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

HRB500E ∮6mm螺紋盤條同一批號(hào)取了六支試樣，三支試樣（編號(hào)為1，2，3）在第三方人員的見證下本公司實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)，三支（4，5，6）送于第三方實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。

1.1 本公司HRB500E ∮6mm螺紋盤條力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

HRB500E ∮6mm螺紋盤條同一批號(hào)三支試樣（編號(hào)為1，2，3），本公司檢測(cè)的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、強(qiáng)屈比、屈屈比、最大力總伸長率Agt均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果見表1。

1.2 第三方HRB500E ∮6mm螺紋盤條力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

HRB500E ∮6mm螺紋盤條同一批號(hào)三支試樣（編號(hào)為4，5，6）送于第三方實(shí)驗(yàn)室，第三方檢測(cè)的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、強(qiáng)屈比、屈屈比均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但有一支試樣的最大力總伸長率Agt不合格，力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果見表2。

2 螺紋盤條的最大力總伸長率Agt不合格原因分析

2.1 煉鋼控制（成分）分析

第三方現(xiàn)場(chǎng)見證及送檢檢測(cè)化學(xué)成分均在工藝的設(shè)計(jì)范圍，HRB500E ∮6mm螺紋盤條的最大力總伸長率Agt不合格原因可能與硫錳夾雜物和氧化物夾雜數(shù)量較多，夾雜物的存在破壞了基體的連續(xù)性。

2.2 軋鋼控制工藝分析

HRB500E ∮6mm螺紋盤條的最大力總伸長率Agt不合格原因可能因吐絲后，盤螺搭接處溫度較未搭接處高，冷卻速率慢，造成搭接處與未搭接處晶粒尺寸不均勻，等比例延伸不均勻?qū)е侣菁y盤條的最大力總伸長率Agt低。

2.3 生產(chǎn)工藝分析

HRB500及HRB500E系列因近5年來每年生產(chǎn)量等原因，無大量數(shù)據(jù)積累分析，完全沒有考慮到搭接點(diǎn)位置對(duì)同圈性能波動(dòng)影響，仍按原有的生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，導(dǎo)致性能波動(dòng)較大和螺紋盤條的最大力總伸長率Agt低。

2.4 第三方實(shí)驗(yàn)室力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)三支試樣力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分析，有如下特點(diǎn)：（1）試樣編號(hào)4抗拉強(qiáng)度和最大力總伸長率最高;（2）試樣編號(hào)5和6抗拉強(qiáng)度一致，但前者下屈服強(qiáng)度低，最大力總伸長率低，而后者下屈服最高，強(qiáng)屈比最低，最大力伸長率居中;（3）三組試樣斷后伸長率以試樣編號(hào)5最高，為29%。

基于第（3）點(diǎn)，排除鋼水潔凈度對(duì)最大力總伸長率的影響，因?yàn)槿绻卿撝袏A雜物導(dǎo)致的，則斷口伸長率同樣也是最低的。

基于第（1）和（3）點(diǎn)，是否與強(qiáng)度有一定關(guān)系還需要數(shù)據(jù)支撐分析。為此本人對(duì)HRB500E ∮6mm螺紋盤條在本公司檢測(cè)的力學(xué)性能檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，分析結(jié)果如圖1、圖2所示;可見，最大力總伸長率與抗拉強(qiáng)度呈線性增加關(guān)系，但與下屈服強(qiáng)度無相關(guān)性。

對(duì)HRB500E ∮6mm螺紋盤條本公司檢測(cè)的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度的分布進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，最大和最小相差139MPa，說明抗拉強(qiáng)度的離散性大，這種大的離散分析與螺紋盤條吐絲后在斯太爾摩線風(fēng)冷線上同圈冷卻不均勻相對(duì)應(yīng)，因螺紋盤條搭接處溫度較未搭接處高，搭接點(diǎn)處的冷卻速率慢導(dǎo)致晶粒及組織有所改變，試樣在拉伸的過程中斷裂在搭接點(diǎn)處，使得抗拉強(qiáng)度低;由于搭接點(diǎn)處組織及抗拉強(qiáng)度與其他部位有差異，在拉伸試驗(yàn)過程中屈服之后至最大力延伸之間變形主要集中在搭接點(diǎn)處，但臨近搭接點(diǎn)處的其他強(qiáng)度高的部位塑性延伸變形小，導(dǎo)致最大力總伸長率Agt低。因此螺紋盤條搭接處溫度較未搭接處高，搭接點(diǎn)處的冷卻速率慢導(dǎo)致晶粒及組織有所改變，試樣在拉伸的過程中斷裂在搭接點(diǎn)處，使得抗拉強(qiáng)度低，是第三方實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)最大力總伸長率Agt不合格的主要原因。這也與最大力總伸長率Agt隨抗拉強(qiáng)度呈線性增加的關(guān)系相吻合。

2.5 試樣制備

主要是矯直試樣，試樣矯直的方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有較大的影響，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中也未明確規(guī)定矯直方法，但必須保證矯直的方法不能影響試樣本身的力學(xué)性能。本公司實(shí)驗(yàn)室采用人工矯直，用木榔頭對(duì)試樣進(jìn)行敲直，再進(jìn)行人工時(shí)效，而第三方實(shí)驗(yàn)室試樣的矯直方法，是用專用的試樣矯直機(jī)。雖然第三方實(shí)驗(yàn)室只檢測(cè)了3支HRB500E ∮6mm試樣，但下屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度比我公司檢測(cè)的平均值比，均低約10MPa的強(qiáng)度，這也導(dǎo)致本公司實(shí)驗(yàn)室在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及最大力總伸長率Agt試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)上要高于第三方實(shí)驗(yàn)室。

3 結(jié)論

（1）本公司實(shí)驗(yàn)室在試樣制備中與第三方實(shí)驗(yàn)室的試樣制備存在著差異，第三方實(shí)驗(yàn)室采用了專用的矯直機(jī)進(jìn)行試樣矯直，矯直的試樣要比本公司的試樣要平直，致使第三方實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的最大力總伸長率Agt比本公司的試驗(yàn)數(shù)據(jù)低，矯直試樣的方法是導(dǎo)致本次HRB500E ∮6mm盤條螺紋鋼最大力總伸長率Agt不合格原因之一。

（2）試樣取樣位置為螺紋盤條搭接處，因盤條搭接處溫度較未搭接處高，搭接點(diǎn)處的冷卻速率慢導(dǎo)致晶粒及組織有改變，使得抗拉強(qiáng)度低;由于搭接點(diǎn)處組織及抗拉強(qiáng)度與其他部位有差異，在拉伸試驗(yàn)過程中屈服之后至最大力延伸之間變形主要集中在搭接點(diǎn)處，臨近搭接點(diǎn)處的其他強(qiáng)度高的部位延伸變形小，綜合下來導(dǎo)致最大力總伸長率低。因此搭接點(diǎn)處的冷卻速率慢導(dǎo)致晶粒及組織有改變，是本次HRB500E ∮6mm盤條螺紋鋼最大總伸長率不合格的主要原因。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬杰，王超，張朝輝，等.500MPa級(jí)熱軋帶肋盤條力學(xué)性能不足原因分析[J].新技術(shù)新工藝，2016（06）：86-89.

[2]蘇禎祺，丁躍華.淺談生產(chǎn)檢驗(yàn)時(shí)試樣溫度對(duì)力學(xué)性能影響[J].科技展望，2016，26（16）：138.