減少φ14 mm螺紋鋼HRB400E表面折疊缺陷的生產(chǎn)實(shí)踐

供稿|李維華，鄭忠玉，林致明，王偉 / LI Wei-hua, ZHENG Zhong-yu, LIN Zhi-ming, WANG Wei

內(nèi)容導(dǎo)讀

三寶鋼鐵有限公司φ14 mm螺紋鋼HRB400E生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了多處折疊缺陷質(zhì)量事故，文章介紹了通過化學(xué)成分、夾雜物和金相組織分析表面折疊缺陷的形成原因，針對(duì)鋼坯夾雜物來源，采取提高出鋼C含量和擋渣成功率、保證吹氬時(shí)間等措施，有效減少了鋼坯夾雜物，明顯改善了表面折疊缺陷，起到了減少質(zhì)量廢品的作用。

螺紋鋼表面缺陷是指影響螺紋鋼表面完整性和光潔程度的表面質(zhì)量缺陷，不僅影響外觀，而且容易引起應(yīng)力集中，降低螺紋鋼力學(xué)性能和工藝性能(特別是疲勞強(qiáng)度和沖擊性能)，同時(shí)表面缺陷處還易于生銹，影響后續(xù)工序正常進(jìn)行，增加生產(chǎn)成本[1-2]。螺紋鋼表面缺陷主要包括：氧化鐵皮、結(jié)疤、刮傷、麻點(diǎn)、表面裂紋、氣泡、折疊和表面夾雜等，其形成原因也有很多，總結(jié)起來有三種：鑄坯缺陷造成、軋制過程造成和外界原因，一般情況下缺陷由前兩者造成[3-4]。實(shí)踐證明，缺陷連續(xù)有規(guī)律且批量出現(xiàn)的一般是軋制原因；不連續(xù)或沒有規(guī)律一般是鑄坯原因。

三寶鋼鐵φ14 mm螺紋鋼HRB400E采用四切分控軋控冷工藝軋制，主要由棒線三廠生產(chǎn)，主要生產(chǎn)工藝流程為：鑄坯準(zhǔn)備→加熱爐→粗軋→l#飛剪→中軋→2#飛剪→控冷→預(yù)精軋→精軋→冷床→冷剪→成品→打包入庫(kù)。在最近的φ14 mm螺紋鋼HRB400E生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)較多類似于折疊的缺陷，為了防止質(zhì)量事故再次發(fā)生，相關(guān)技術(shù)人員對(duì)該缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行了跟蹤分析。

折疊缺陷現(xiàn)狀

棒材三廠技術(shù)人員在成品倉(cāng)庫(kù)抽取φ14 mm螺紋鋼HRB400E缺陷樣品，如圖1所示。目測(cè)像毛刺一樣的折疊出現(xiàn)在螺紋鋼縱肋附近，長(zhǎng)度約15~30 mm，寬度約1~3 mm，手感很薄且刺手，折疊處與鋼材表面有一定的斜角，帶有折疊缺陷的螺紋鋼分布斷斷續(xù)續(xù)，無(wú)通條性[5]，且主要集中在兩個(gè)爐次，并且其他爐號(hào)沒有此現(xiàn)象，同時(shí)檢查軋制生產(chǎn)線孔型對(duì)準(zhǔn)度、導(dǎo)衛(wèi)板磨損情況、軋輥磨損情況等軋制設(shè)備均無(wú)異常情況，初步判斷折疊缺陷來自鋼坯本身帶有缺陷。

圖1 螺紋鋼折疊宏觀情況

缺陷原因分析

斷定折疊缺陷來自鋼坯本身帶有缺陷之后，相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合公司現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，對(duì)螺紋鋼缺陷處進(jìn)行化學(xué)成分分析、金相分析和能譜分析，以便確定缺陷原因找出解決辦法。

化學(xué)成分分析

化學(xué)成分分析取樣部位為螺紋鋼折疊缺陷處，為保證科學(xué)性，選取3個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，HRB400E化學(xué)成分如表1所示。由表1可見，五大元素含量和碳當(dāng)量(Ceq)均符合GB/T 1499.2—2018。

表1 化學(xué)成分分析

夾雜物分析

通過對(duì)螺紋鋼缺陷樣橫向剖面進(jìn)行截取、粗磨、精磨和拋光等處理之后，對(duì)鋼中夾雜物進(jìn)行分析。橫向剖面邊緣和內(nèi)部夾雜物分析結(jié)果分別如圖2和圖3所示。由圖可知：螺紋鋼外觀折疊缺陷邊緣順著外觀缺陷向基圓內(nèi)延伸，有大量的超尺寸細(xì)條狀硅酸鹽夾雜，基圓上也有大量超尺寸硅酸鹽夾雜，有夾雜物漂浮帶。

圖2 橫向剖面夾雜物(邊緣)

圖3 橫向剖面夾雜物(內(nèi)部)

顯微組織分析

通過對(duì)螺紋鋼缺陷樣橫向剖面進(jìn)行截取、粗磨、精磨和拋光等處理之后，對(duì)鋼的顯微組織進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，顯微組織是正常的鐵素體加珠光體組織，沒有任何回火組織，晶粒度8.5級(jí)，符合國(guó)標(biāo)要求，說明軋鋼冷卻過程控制比較好。

綜合分析

綜上可知，造成φ14 mm螺紋鋼HRB400E表面折疊缺陷主要原因是鋼坯夾雜物較多且尺寸大，在軋制過程中無(wú)法焊合，擴(kuò)展暴露于鋼筋表面造成折疊缺陷。

圖4 顯微組織形貌

措施與效果

攝影 劉繼鳴

綜合措施

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)2個(gè)爐次的轉(zhuǎn)爐煉鋼和連鑄煉鋼生產(chǎn)工序進(jìn)行追溯檢查，檢查出2個(gè)爐次操作不合理之處：①終點(diǎn)C含量分別為0.02%和0.03%，C含量太低，氧含量過高，鋼液中非金屬夾雜物較多；②出鋼過程擋渣失敗，下渣量相對(duì)過大，夾雜物數(shù)量有顯著增加；③吹氬時(shí)間分別為175和152 s，吹氬時(shí)間不足會(huì)導(dǎo)致鋼液夾雜物來不及上浮，在連鑄過程中滯留在鋼中，流轉(zhuǎn)到軋鋼工序。

針對(duì)煉鋼操作不合理之處，技術(shù)人員和操作人員通過相關(guān)措施，將出鋼C含量提高到0.05%~0.12%，擋渣成功率提高到95%以上，吹氬時(shí)間保證≥240 s，由此來減少夾雜物來源，杜絕大型夾雜物。

實(shí)施效果

采取措施后，棒材三廠φ14 mm螺紋鋼HRB400E折疊缺陷基本杜絕，煉鋼工序操作也有了明顯好轉(zhuǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

(1) 通過分析確定φ14 mm螺紋鋼HRB400E折疊缺陷來自鋼坯本身大型夾雜物，并且造成大型夾雜物的主要原因是出鋼C含量與擋渣成功率偏低以及吹氬時(shí)間不足。

(2) 通過采取確保吹氬時(shí)間合格、提高出鋼C含量和擋渣成功率等有效措施，明顯減少了夾雜物來源，基本杜絕了棒材三廠φ14 mm螺紋鋼HRB400E折疊缺陷。