螺纹钢表面缺陷和组织性能不稳定的原因分析与控制实践.pdf
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1、第45卷第4期2023年8 月四川冶金Sichuan MetallurgyVol.45No.4Aug.,2023文章编号:10 0 1510 8(2 0 2 3)0 40 0 47 0 5螺纹钢表面缺陷和组织性能不稳定的原因分析与控制实践寇雨成,张,潘军,王磊(马鞍山钢铁股份有限公司,安徽马鞍山2 430 0 0)摘要:针对国内某钢厂电炉流程生产的HRB400E螺纹钢,生产过程中出现屈服强度波动大、产品表面存在“黑线”缺陷等问题,选取问题严重的18mm规格螺纹钢筋试样,开展了金相显微组织和电镜扫描分析,发现存在外来的硅铝酸盐类复合夹杂物以及采用二切分轧制,是造成螺纹钢表面缺陷和组织性能不稳定的
2、主要原因,再结合生产工艺提出了改进措施,有效降低了螺纹钢中夹杂物含量水平,从而改善了螺纹钢力学性能波动,且未发现“黑线”缺陷。关键词:螺纹钢;电炉;夹杂物;显微组织;强度波动中图分类号:TF741Cause analysis and control practice of surface defects and unstableAbstract:In view of the problems such as large yield strength fluctuation and black line defect on the surface in theHRB400E rebar whic
3、h produced by electric furnace in a domestic steel mill,the samples of 18 mm thread barswith serious problems were selected and analyzed by metallographic microstructure and electron microscop.It isfound that the existence of foreign silico-aluminate composite inclusions and the use of double split
4、rolling are themain causes of surface defects and unstable microstructure properties of the thread bars.Combined with the produc-tion technology,the improvement measures are put forward to effectively reduce the content of inclusions in the barsteel,thus improving the fluctuation of mechanical prope
5、rties of the bar steel,and no black line defects are found.Key words:rebar steel;electric furnace;inclusion;microstructure;yield strength fluctuation螺纹钢是房屋、交通、水利等土建工程中不可或缺的建筑材料之一,近年来随着中国城镇化率的不断提高,国家在交通设施、水利工程等基础建设持续投入,螺纹钢需求强烈,也是国内钢铁企业的主要产品类型原因之一1.2 。电炉流程生产螺纹钢也是国内常见方式之一3-5,电炉流程较转炉长流程具有明显优势,不需要高炉、炼焦、烧
6、结、球团等铁前系统,碳排放低,能够较多地使用周边的废钢资源,在生产组织上也可以根据市场需求、电价和原料等因素进行间断生产6 。针对国内某钢厂电炉流程生产的螺纹钢HRB400E,生产过程中出现屈服强度波动第一作者:寇雨成(19 8 3一),男,硕士,工程师,从事冶金工艺研究,E-mail:。文献标识码:Amicrostructure properties ofrebar steelKOU Yucheng,ZHANG Hao,PAN Jun,WANG Lei(Maanshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Maanshan243000,Anhui,China)大、产品表面存在“黑线”缺陷
7、等问题,通过金相显微组织和电镜扫描分析等手段,进行了螺纹钢质量缺陷和性能不稳定性原因调查,并结合生产工艺提出改进措施,以进一步提升螺纹钢产品质量和组织性能稳定性。1HRB400E螺纹钢生产流程和目前存在的问题国内某厂HRB400E螺纹钢主要生产工艺流程为:电炉炉外精炼方坏连铸钢坏(连铸直轧)双高棒轧钢生产线,具体情况如表1所示。在不48增加产能情况下,对原有冶炼和连铸生产线进行升级改造,升级改造后的电炉为Consteel电弧炉,该电路从冷启动后每次出钢时留钢操作,使炉内始终保持有大量钢液形成的熔池,固体炉料不再是直接被电弧加热熔化,而是被液态钢水熔化。由于有液态熔池的存在,炉内物质、能量的传输
8、是以液态分子的扩散迁移为基础进行的,大大改善了固体炉料熔化的动力学条件。由于这种化钢方式,炉料可以连续均匀地加入熔池中熔化、冶炼,熔池的温度、化学成分等更加均匀和谐,冶炼效果更好。另外升级改在后的Consteel电弧炉还应用了三项新技术,分别为废钢使用连续加料操作、高效水冷自动碳氧枪技术和烟气预热废钢技术。其中废钢使用连续加料操作是废钢由连接小车从电弧炉炉壁孔加人熔池,加料时无需开启炉盖,实现电炉冶炼过程中无需频繁停炉和开启炉盖,减少了热量向空气中的耗散损失,采用炉壁孔加料可以避免顶装料时的塌料现象与电极的机械折断。留钢操作和连续加料使电炉加料熔化、冶炼的过程可持续进行,不必频繁停炉。配备的高
9、效水冷自动碳氧枪向炉内大量喷碳吹氧,炉内进行碳氧反应,一部分能量用于加热废钢,作为电弧加热的能量补充,而且产生的CO气体随废气进人预热装置中,并在其中发生CO的二次燃烧,放出大量的热,这部分潜热以及废气所带的大量显热,被用来预热水平输料道上与废气逆向而行的废钢,从而达到预热废钢的目的。LF精炼主要是合金元素进行微调及调整钢水温度,冶炼周期在2 0 30 min左右,LF精炼过程保持全程吹氩,其中合金、调温废钢加入后提高吹氩强度进行钢水搅拌,均匀钢水温度与成分,精炼期间根据生产节奏和钢水温度添加废钢量,调温废钢主要以钢筋切粒为主。连铸工序采用恒拉速,根据后道工序的每个规格的轧机能力,拉速控制在2
10、.53.5m/min范围,连铸过程为避免钢水二次氧化,钢水保护浇注采用浸人式水口十结晶器保护渣。双高棒轧钢生产线工艺流程为来料粗轧剪切中轧剪切预精轧剪切精轧剪切上冷床冷却打包收集、修剪取样、称重挂样。双高棒轧钢生产线主要生产工艺和过程控制有:因采用连铸直轧工艺,热钢坏来源于现有厂区内连铸机生产线的出料,对钢坏表面、外形尺寸按照热轧钢筋用钢坏表面、外观质量检查及判定标准进行检验,检验合格钢坏经热送辊道运往轧机进行四川冶金轧制;对于化学成分、外形尺寸等指标检验不合格的钢坏由剔除装置从出炉辊道上剔除;在轧机方面全线轧机共2 2 架,为全连续布置,钢坏在粗轧机组中轧制6 个道次,经粗轧机组后飞剪切头尾
11、后,进人中轧机组继续轧制10 个道次切分后分双道,经飞剪切头尾后,再进入预、精轧机组中轧制2 6 道次,最后进入精轧机组轧制出成品。倍尺剪切采用高速连续运转的飞剪对轧件进行倍尺剪切,飞剪剪切的轧件最大速度可达到45m/s,剪机响应时间快,剪切精度高。打包收集、修剪取样、称重挂样:剪切后的成品棒材,在辊道上经人工目测检验剔除短尺,经过链式运输台架横移、计数、收集,并由成型辊道运送至打捆机处,快速完成打捆。再由辊道运送至成品收集卸料台架,经称重标记后,由天车将成捆的棒材吊人堆放场地。但在投产初期螺纹钢质量和组织性能稳定性存在问题,主要表现在产品拉伸试验中下屈服强度波动大以及产品表面存在数条不等、长
12、度不等的连续“黑线,其中以18mm和20mm规格最为明显,如图1和表2 所示。为了使螺纹钢筋产品化学成分、力学性能、工艺性能等指标符合国标GB/T1499.2一2 0 18 及企业标准要求,以及产品表面、外观符合其热轧带肋钢筋表面、外观质量检查及判定标准中判定标准要求,搞清楚电炉流程生产HRB400E螺纹钢表面缺陷和组织性能不稳定的原因,迫切而重要。表1生产HRB400E螺纹钢的电炉流程基本信息项目年产量电炉类型原料结构废钢预热方式废钢加人方式出钢方式留钢量炉外精炼方式铸机型号保护浇注方式铸坏断面(mmXmm)轧机机型产品规格2HRB400E螺纹钢表面缺陷和组织性能不稳定的原因分析为了能够调查
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