付成輝

（萍鄉(xiāng)萍鋼安源鋼鐵有限公司，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

直條螺紋鋼生產(chǎn)中，會(huì)出現(xiàn)冷彎斷裂、坯斷裂等質(zhì)量問題，上述質(zhì)量問題，需要對鋼材中的各種成分進(jìn)行分析，以便找出引發(fā)質(zhì)量問題的原因?，F(xiàn)階段鋼材生產(chǎn)期間，會(huì)使用較多的工藝技術(shù)，包括軋后余熱處理工藝、細(xì)晶粒生產(chǎn)工藝以及無孔型軋制技術(shù)。分析不同生產(chǎn)工藝對綜合性能產(chǎn)生的影響，為直條螺紋鋼生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 直條螺紋鋼存在的質(zhì)量問題

1.1 冷彎斷裂

以某企業(yè)生產(chǎn)的螺紋鋼為例，該鋼材的直徑為25mm，進(jìn)行彎鉤處理過程中，會(huì)出現(xiàn)斷裂的情況。采用隨機(jī)抽檢的方式，對鋼材進(jìn)行冷彎實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)冷彎斷裂的概率較低。但是分析出現(xiàn)冷彎斷裂的鋼材過程中，鋼材具有脆斷性特點(diǎn)。對脆斷性的鋼材進(jìn)行彎鉤處理，公司生產(chǎn)的螺紋鋼最大尺寸∮40mm，坯料為170×170×9000mm，斷裂情況較為明顯，使用直徑為85毫米的鋼筋，未出現(xiàn)斷裂情況。

1.2 坯斷裂

鋼材出現(xiàn)坯斷裂問題時(shí)，主要鋼材出現(xiàn)摔斷的情況，檢查摔斷的鋼筋，發(fā)現(xiàn)鋼筋的主坯斷裂，但是鋼筋的外表未出現(xiàn)斷裂情況。

2 直條螺紋鋼檢驗(yàn)結(jié)果分析

在分析引發(fā)斷裂問題的原因過程中，采用光譜分析方法，檢測鋼筋中的化學(xué)成分，根據(jù)化學(xué)成分，冷彎斷裂與化學(xué)成分存在密切的關(guān)系。采用拉伸實(shí)驗(yàn)的方式，對比鋼筋產(chǎn)生的變化，在進(jìn)行反復(fù)拉伸過程中，鋼筋初始的狀態(tài)與拉伸后的狀態(tài)，未出現(xiàn)明顯的變化。在對鋼筋中的夾雜成分進(jìn)行分析時(shí)，夾雜成分是由其它物質(zhì)組成，根據(jù)晶粒度會(huì)確定夾雜物質(zhì)在鋼筋中的含量。

表1 鋼坯的化學(xué)成分

表2 力學(xué)性能

在分析坯斷裂原因過程中，將鋼坯的規(guī)格定位170mm、170mm和9000mm。工作人員現(xiàn)場察看鋼坯的斷裂情況，發(fā)現(xiàn)鋼坯存在較為明顯的疏松狀態(tài)，同時(shí)在端口位置出現(xiàn)較多的白臼點(diǎn)。在分析鋼材中的成分過程中，采用截面切割取樣的方式，配合使用光譜法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)鋼坯中夾雜的成分較多。

在上述斷裂原因分析過程中，產(chǎn)品冷彎裂斷原因主要是成分偏析較大。采用不同的生產(chǎn)工藝，會(huì)使鋼材的綜合性能發(fā)生變化。如使用氬站工藝，鋼筋的規(guī)格為170mm、170mm以及9000mm，吹氬時(shí)間為12分鐘，進(jìn)氣溫度為1623℃，出氣溫度為1609℃，溫度的變化，會(huì)使鋼筋中的物質(zhì)合成以及成分占比發(fā)生變化。

使用連鑄工藝時(shí)，在不同的溫度下，將拉速和生產(chǎn)時(shí)間控制在合理的范圍內(nèi)，其中化學(xué)成分會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，如C含量由原來的0.1469變化為0.2164，C含量的變化會(huì)使綜合性能發(fā)生調(diào)整。

使用試樣低倍和光譜等方法進(jìn)行分析，鋼材的中心偏桿，會(huì)由于工藝的變化產(chǎn)生較大的差異。在光譜分析過程中，鋼材中的化學(xué)元素含量，會(huì)在不同的工藝中成分變化較大，如鋼筋出現(xiàn)較為明顯的脆斷情況，導(dǎo)致鋼筋的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及延伸率等無法滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。

3 直條螺紋鋼生產(chǎn)工藝流程

3.1 生產(chǎn)工藝

螺紋鋼生產(chǎn)工藝流程如下，一是高爐鐵水，二是轉(zhuǎn)爐，三是爐外精煉，四是方坯連鑄，五是定尺切割，六是入庫，七是軋鋼加熱爐，八是棒材軋機(jī)，九是空軋控冷，十是冷床，十一是定尺剪切，十二是收集打捆，十三是沉重，十四是掛牌入庫。

在上述生產(chǎn)流程中，會(huì)將鋼材通過三個(gè)生產(chǎn)區(qū)域，首先為煉鐵區(qū)域，然后是主煉鋼區(qū)域，最后是精加工區(qū)域。在煉鐵區(qū)域內(nèi)，將鐵礦石、焦炭等物質(zhì)放入到熱爐中，經(jīng)過高溫冶煉，會(huì)出現(xiàn)生鐵，將生鐵轉(zhuǎn)移至主煉鋼區(qū)域。在主煉鋼區(qū)域，使用轉(zhuǎn)爐等設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，在轉(zhuǎn)爐內(nèi)會(huì)吹送氧氣，以便去除其它成分，在高溫的作用下，生鐵由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，使用精煉法可以提升鐵水的質(zhì)量，配合使用氬氣攪拌鐵水，然后進(jìn)行脫硫、脫氧等操作，會(huì)使鐵水生成為合金。將合金進(jìn)行固化、拉流以及切割等操作，會(huì)成為方坯，將方坯轉(zhuǎn)移至精加工區(qū)域。在精加工區(qū)域，使用連鑄機(jī)進(jìn)行深加工，通過考試溫度以及操作軋機(jī)，會(huì)將方坯生成不同規(guī)格的螺紋鋼?，F(xiàn)階段采用棒材軋制的方法，該方法會(huì)提升軋制的精度，并且調(diào)整軋制溫度，使生產(chǎn)出鋼筋規(guī)格精度較高，并且滿足市場中對合金鋼和碳鋼的需求。在最后的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，會(huì)將方坯放入到步進(jìn)式加熱爐內(nèi)，經(jīng)過粗軋機(jī)、中軋機(jī)、精軋機(jī)、冷水裝置以及冷床等裝置，形成的鋼材，再次進(jìn)行冷剪操作，最終形成螺紋鋼。

3.2 生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

螺紋鋼在生產(chǎn)過程中，提升螺紋鋼的綜合性能，會(huì)以提升力學(xué)性能為主，力學(xué)性能與生產(chǎn)工藝和化學(xué)成分存在密切的關(guān)系。許多企業(yè)使用典型生產(chǎn)工藝，典型生產(chǎn)工藝具有多種特點(diǎn)，首先是按照國家相關(guān)規(guī)定進(jìn)行生產(chǎn)，使螺紋鋼符合使用標(biāo)準(zhǔn)。在冶煉期間，鋼材中的各種物質(zhì)相互融合，會(huì)增強(qiáng)鋼材的力學(xué)性能。在爐外處理鋼材期間，使用精煉法會(huì)提升生產(chǎn)質(zhì)量，有助于提升鋼材的力學(xué)性能。在電爐內(nèi)進(jìn)行鋼材生產(chǎn)，無需通過還原期，既能縮短冶煉時(shí)間，還能提升生產(chǎn)效率。此外配合使用低溫軋制技術(shù)，會(huì)優(yōu)化螺紋鋼的綜合性能。螺紋鋼作為一種斷面型鋼，外部尺寸與孔型設(shè)計(jì)有關(guān)。許多企業(yè)在生產(chǎn)期間，使用典型生產(chǎn)工藝，在獲得較高成材率的同時(shí)，還能嚴(yán)格控制鋼材的尺寸精度，整個(gè)生產(chǎn)過程簡單高效。

4 生產(chǎn)工藝技術(shù)

4.1 軋后余熱處理工藝

鋼材完成軋后處理后，會(huì)放置在冷卻水箱中，鋼材經(jīng)過低溫快速冷卻，使鋼材表面產(chǎn)生淬火馬氏體，在鋼材的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生奧氏體。在鋼材從冷卻水箱中取出，鋼材的熱量會(huì)由內(nèi)部向外消散，消散過程會(huì)使鋼材表面重新出現(xiàn)燃燒的情況，稱為馬氏體回火。將鋼材放置在冷床上，鋼材會(huì)從內(nèi)部溫度不斷降低，使鋼材內(nèi)部的奧氏體出現(xiàn)變化，在變化中生成珠光體。在向鋼材中加入合金元素，使鋼材中的合金，經(jīng)過余熱進(jìn)行淬煉，鋼材中合金使元素的含量減少，有效降低鋼材的生產(chǎn)成本，并且會(huì)減少不合格的鋼材數(shù)量。如果出現(xiàn)不合格的鋼材，采用冷卻強(qiáng)度的方式，使鋼材滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。使用該技術(shù)，會(huì)有效控制生產(chǎn)成本，并且整個(gè)生產(chǎn)過程操作簡單。與國外應(yīng)用的程度相比，我國應(yīng)用范圍較小，主要與我國建筑規(guī)范存在關(guān)系。

4.2 細(xì)晶粒鋼筋生產(chǎn)工藝

應(yīng)用細(xì)晶粒鋼筋生產(chǎn)工藝，要求使用的設(shè)備和生產(chǎn)量不會(huì)發(fā)生變化，整個(gè)生產(chǎn)期間不會(huì)使用低溫軋制方法。在生產(chǎn)中會(huì)使用棒線軋機(jī)，經(jīng)過高速攪動(dòng)會(huì)使鋼筋出現(xiàn)變形，在變形不斷積累過程中，產(chǎn)生的應(yīng)變會(huì)提升軋制質(zhì)量。使用快速冷卻法，降低鋼材的溫度，在降低的溫度下，有效抑制硬化奧氏體出現(xiàn)結(jié)晶的情況。奧氏體會(huì)增強(qiáng)鋼材的硬化狀態(tài)，有效增強(qiáng)鋼材的綜合性能。在應(yīng)用該生產(chǎn)工藝期間，無需向鋼材中加入合金物質(zhì)，有效降低生產(chǎn)成本。企業(yè)使用現(xiàn)有的設(shè)備，調(diào)整電機(jī)功率和軋制強(qiáng)度，即可快速進(jìn)行鋼材的生產(chǎn)。在對鋼筋進(jìn)行冷卻操作期間，整個(gè)冷卻強(qiáng)度和時(shí)間，均會(huì)按照綜合性能要求調(diào)整，使設(shè)備無需進(jìn)行大范圍的調(diào)整，有助于降低設(shè)備的調(diào)整費(fèi)用。在生產(chǎn)中使用的條件較少，并且生產(chǎn)過程較為安全，完全符合各個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)要求。

4.3 無孔型軋制技術(shù)

在孔型發(fā)生變化過程中，根據(jù)孔型調(diào)整加工方向，會(huì)使鋼材出現(xiàn)較為嚴(yán)重的變形情況。針對孔型軋制技術(shù)存在的缺點(diǎn)，采用無孔型軋制技術(shù)，將原有的軋輥方式調(diào)整為平輥方式，平輥方式會(huì)使鋼材與孔型側(cè)壁發(fā)生分離，有助于降低軋制設(shè)承受的應(yīng)力，在生產(chǎn)中會(huì)提升軋制質(zhì)量。在螺紋鋼生產(chǎn)中使用無孔型軋制技術(shù)，即便鋼材自身存在缺陷，該技術(shù)會(huì)使鋼材的形狀更加均衡，表面發(fā)生的變化較少，有效避免裂縫的產(chǎn)生。在無孔型軋制技術(shù)應(yīng)用期間，由于與孔型側(cè)壁不會(huì)參與到軋制中，會(huì)使鋼材表面形成的氧化鐵出現(xiàn)脫離的情況，從而提升鋼材的表面質(zhì)量。在應(yīng)用無孔型軋制技術(shù)期間，成材率和生產(chǎn)效率，不會(huì)受到坯料的情況影響，整個(gè)軋制過程會(huì)體現(xiàn)出適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。此外不同規(guī)格的鋼材，在生產(chǎn)中使用的坯料存在較大出差異，仍可以使用無孔型軋制技術(shù)。

5 生產(chǎn)工藝對綜合性能產(chǎn)生的影響

5.1 力學(xué)性能分析

在螺紋鋼生產(chǎn)過程中，分析螺紋鋼的基本組織，在鋼材中含有較多的鐵元素，同時(shí)混有珠光體，但是珠光體會(huì)影響鋼材的綜合性能，尤其是晶體的規(guī)格、分布特點(diǎn)等，會(huì)使綜合性能產(chǎn)生較大的變化。在相同的生產(chǎn)工藝中，珠光體含量不斷增加，晶體強(qiáng)化后會(huì)增強(qiáng)鋼材的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)鋼材的屈服強(qiáng)度也會(huì)不斷提升，鋼材的伸長率會(huì)受到限制，但是仍滿足國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)中使用超快速冷區(qū)工藝，在對鋼材進(jìn)行處理過程中，螺紋鋼中的晶體組織出現(xiàn)不斷細(xì)化的情況，晶體組織在分布中會(huì)呈現(xiàn)出更加均勻的狀態(tài)。在分析剛辭的力學(xué)性能過程中，屈服強(qiáng)度會(huì)超過470MPa，抗拉強(qiáng)度會(huì)超過620MPa，伸長率會(huì)超過16%。

5.2 溫度影響

螺紋鋼在進(jìn)行力學(xué)檢測過程中，整體強(qiáng)度體現(xiàn)出較弱的情況，主要是鋼材中的晶體組織規(guī)格較大，是由于軋制期間溫度較高，使晶體組織呈現(xiàn)出較強(qiáng)的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而受到溫度的應(yīng)你想昂，會(huì)使鋼材的力學(xué)性能發(fā)生變化，極大的影響鋼材的綜合性能。使鋼材的力學(xué)性能保持在穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)增加溫度的調(diào)整，通過控制溫度以及加熱時(shí)間，即可避免由于高溫影響鋼材的力學(xué)性能，從而提升螺紋鋼的成材率。

5.3 組織分析

在分析螺紋鋼的組織過程中，使用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，與超快冷卻工藝進(jìn)行對比，對比的重點(diǎn)是觀測鋼筋內(nèi)部組織產(chǎn)生的變化。在觀察期間，傳統(tǒng)工藝會(huì)增加內(nèi)部組織的體積，導(dǎo)致內(nèi)部成分分布不均勻，使用超快冷卻工藝，內(nèi)部組織分布較為均衡，并且有效控制分布范圍，在內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較多的珠光體，有效提升鋼材組織的穩(wěn)定性。

5.4 性能分析

在分析鋼材性能過程中，對比兩種工藝鋼材內(nèi)部組織，主要對比組織分布的平均值和極值。使用傳統(tǒng)工藝，在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等方面，均要低于其它生產(chǎn)工藝，表面在生產(chǎn)中使用上述工藝，會(huì)獲得良好的生產(chǎn)效果。

6 結(jié)語

綜上所述，在直條螺紋鋼生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)工藝對螺紋鋼的綜合性能產(chǎn)生的影響較大，在生產(chǎn)中使用合適的生產(chǎn)工藝，既能滿足綜合性能，還能提升成材率和質(zhì)量，在市場中鋼材品質(zhì)符合實(shí)際需求。