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HRB400E6mm盘螺屈服点不明显原因分析及对策
发布日期:2014-08-21    
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HRB400E6mm盘螺屈服点不明显原因分析及对策
房金乐1,支旭波1,杨伟刚2
(1.qy8com千亿汉中钢铁有限责任公司,陕西 勉县 724200;2.qy8千亿国际手机登录,陕西 西安 710018)
摘要:针对qy8com千亿汉中钢铁有限责任公司冬季生产的HRB400E 6mm盘螺屈服点不明显的问题,通过理化检验分析及工艺自查,分析了钢材产生屈服点不明显的原因,通过优化合金加入量及风机开启情况等措施有效地解决了产品屈服点不明显的问题。
关键词:HRB400E 6mm盘螺;屈服点不明显;粒状贝氏体;冷却速度
1 前言
    qy8com千亿汉中钢铁有限责任公司根据西南市场情况,于2013年8月份一次性成功开发了HRB400E 6mm抗震盘螺,取得了很好的经济效益。进入12月份以后,6mm盘螺在常规检验中出现了批量屈服点不明显(亦称无屈服点)的情况。为此,公司根据理化检验结果,对生产的HRB400E 6mm抗震盘螺待判情况进行了统计,分析屈服点不明显产生的原因,结合冶炼轧制工艺,提出解决盘螺屈服点不明显的措施,并通过生产验证。
2  理化检验结果及其原因分析
2.1理化检验结果
    2013年12月份,公司双高线生产的HRB400E 6mm盘螺共出现7批因屈服偏低待判。待判钢材的批号、力学性能、熔炼成份见表1。
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    通过对部分屈服点不明显批次金相组织进行检查,发现以上批次金相组织中不同程度的出现了粒状贝氏体。P-06588批试样金相组织见图1、图2。图2中羽毛状为异常组织粒状贝氏体。
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2.2检验结果分析
    HRB400E 6mm盘螺待判是由于屈服强度偏低。且以上批次在拉伸试验过程均无屈服平台或屈服点不明显,屈服强度按照规定非比例延伸强度Rp0.2进行采点。通过对部分无屈服强度试样进行金相组织检测,发现组织中存在大量粒状贝氏体组织。
    粒状贝氏体是由过冷奥氏体在介于珠光体和马氏体之间的一种中温转变组织,其组织特征是:在铁素体的机体上分布许多的第二相小“岛”,这些形态不定的“岛”状组织(马氏体+奥氏体)是由转变不完全的残余奥氏体和在随后进一步冷却时转变的马氏体组成。由于粒状贝氏体是高碳的奥氏体组织,保留了原奥氏体晶界,在这些晶界上已发生夹杂偏析和沉淀析出,使钢材屈服点不明显(甚至没有屈服点)。出现粒状贝氏体的岛状组织,其力学性能特点是:强度高、塑性差。
3 生产过程中工艺自查
    HRB400E 6mm盘螺成份设定情况如表2,出现屈服点不明显的批次中,Mn元素含量平均在1.30%,高于设定目标0.05%。
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    HRB400E 6mm轧制工艺参数设定见表3。进入12月份以后,HRB400E 6mm生产过程中成分基本未发生变化,但轧制过程中,冷却工艺发生了变化,12月份生产实测温度见表4。通过实测发现,HRB400E 6mm生产过程中风冷速度过快,终冷温度过低,均远远偏离设定冷却制度。
HRB400E6mm盘螺屈服点不明显原因分析及对策
 
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    通过以上工艺自查,发现与原工艺相比,Mn元素较设计偏高,冷却制度严重偏离设定区域。
4  贝氏体产生的原因
4.1冷却工艺的影响
    冷却工艺是影响粒状贝氏体形成的主要外部条件。粒状贝氏体的产生必须具备一定得等温转变温度,且必须有充分的转变时间,同时较高的冷却速度亦有利于粒状贝氏体的形成。研究表明,终冷温度低于550℃时,钢材组织中存在大量粒状贝氏体组织;冷却速度大于12℃/s时,有利于粒状贝氏体的产生。
    另外,由于冬季、夏季环境温度相差较大,同一种工艺执行过程中,工艺偏差较大。因此,在执行工艺时,冬、夏应区别制定工艺控制要点,确保冷却制度的执行。
4.2 锰元素的影响
    钢材的化学成分,其中Mn元素是影响粒状贝氏体形成的主要原因。锰在钢中溶于铁素体和渗碳体中,起固溶强化作用,提高过冷奥氏体的稳定性。含量过高的锰使过冷奥氏体等温转变图中珠光体转变部分显著右移,结果使钢经奥氏体化后在连续冷却时间即可获得贝氏体组织。锰元素含量越高,粒状贝氏体产生的机率性越大。研究表明,锰元素低于1.20%时,锰元素对粒状贝氏体的产生基本不起作用。
5  工艺改进及效果
    通过以上分析,公司在后续的生产过程中,对钢材成分进行了优化,按照“提钒降锰”思路,对合金添加目标值进行了优化:将Mn元素含量由过去的1.25%降至1.20%,将V含量由原来的0.020%提高到0.022%。
    另外,根据冬夏季环境温度变化,导致的冷却制度不适宜问题。按照控制终冷温度在620±30℃的思路,轧钢厂制订了冬季冷却制度。并建立了钢材终冷温度周检测制度,每周对终冷温度进行检测。确保冷却制度有效执行。
    工艺改进后,元月份未出现屈服点不明显现象。HRB400E 6mm盘螺因屈服点不明显待判问题得到有效解决。
6  结论
    (1) 冬季出现屈服点不明显钢材主要原因是环境温度降低,导致轧后冷却速度过快产生了一定比例的粒状贝氏体。而粒状贝氏体是HRB400E 6mm盘螺拉伸检验时出现屈服点不明显的主要原因。
    (2) 在一定的加热、轧制、冷却条件下,较高的锰元素是钢种异常组织粒状贝氏体产生的主要原因。锰元素含量的高低,直接影响粒状贝氏体的产生。
    (3)对于屈服点不明显的钢材,应采用电子引申计进行检测,确保性能检测准确性。
参考文献:
【1】聂雨青.20MnSi螺纹钢筋冷弯脆断和无屈服点的原因研究.湖南冶金,1999,(5):1-7.
【2】李 丽.解决20MnSi钢筋冷弯脆断和无屈服点的途径.金属制品,2004,(6):36-38.
 
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