Φ25mm带肋钢筋冷弯裂纹原因分析及控制方法

摘要 在本文中，将就Φ25mm带肋钢筋冷弯裂纹原因及控制方法进行一定的研究。

关键词：Φ25mm；带肋钢筋；冷弯裂纹；原因；控制；

1 引言

带肋钢筋是现今我国很多轧钢企业生产的钢筋类型，为了能够更好的对带肋钢筋的制作质量进行控制，我们以我国某轧钢企业为例，对其所生产的带肋钢筋质量问题原有以及控制进行一定的研究。

2 裂纹产生表现及原因分析

我国南方某轧钢企业，在对带肋钢筋生产、进行冷弯检验时，发现在钢筋的横肋部位出现较多的冷弯裂纹情况。对于该裂纹产生位置来说，其处于钢筋基体同肋的交界位置，如果钢材在后续应用中承受到较大的外力，就会在内应力的作用下出现裂纹甚至是断裂现象。为了能够对问题发生原因进行更好的掌握，该企业通过下述方式对问题出现原因进行了一定的研究。

2.1 原料分析

在该企业中，生产带肋钢筋的原料主要为由该企业电弧炉所生产的连铸坯。在实际生产过程中，对于Φ25mm以下的钢筋，从来没有出现过冷弯裂纹；而对于Φ25mm钢筋，只有II级钢筋出现了裂纹问题，而III级钢筋则没有出现该现象。而在对发生问题的II级钢筋裂纹位置进行试样分析时，发现该位置裂纹具有着夹杂的现象，且向着偏析方向进行延伸。经过检验后发现，该批次带肋钢筋具有着枝晶偏析以及压缩情况小的特点。继续研究，由于对II级以及III级钢筋进行生产时，其生产条件基本相同，而III级钢筋却没有出现裂纹问题。从中可以了解到，夹杂物以及枝晶偏析情况对钢筋裂纹问题的出现具有一定的影响，且由于经过检测II级钢筋中具有着较为明显的富余强度，则可以在此基础上对其金属成分进行金一定的优化。

2.2 温度控制

在热轧情况下，尤其是当温度处于一个较高的状态时，带肋钢筋中则会出现一定的魏氏体组织。这种情况之所以出现，主要是因为在制作过程中温度较高，而在冷却时，钢筋中的铁素体则会根据惯析面或者晶面以针状的形式析出，而在这种变形情况的影响下，奥氏体则会逐渐增大。在此基础上，我们对裂纹试样进行了进一步的跟踪，经过研究发现钢筋裂纹出现的原因，主要是钢筋冷热坯在加热的过程中出现裂纹而导致的。而在对试样进行进一步检验后发现，裂纹周围具有颗粒较大的魏氏组织，具体情况如下图：

经过分析后我们认为，在对钢筋冷热坯进行加热的过程中，由于节奏较慢，而整个加热时间较长，其附近的热坯也会因此获得较长时间的加热，并因此使奥氏体晶粒出现了增大的情况。同时，由于设备在对钢筋进行轧制时，在冷却能力方面相对较弱，就会使温度一直处于1050℃以上，并在这种高温冷却之后产生了魏氏组织，并因此产生了冷弯裂纹。针对此种问题，则需要在对钢筋冷热坯进行加热、进钢时对冷热坯的加热温度以及时间等参数进行积极的跟踪，保证冷热坯在加工过程中能够保持有合理的加热时间以及温度。而在成品架次后，则需要将其通过干燥装置以及冷却水装置的应用对其做好冷却，保证其在上床时温度能够控制在1020℃以下。

2.3 孔型参数调整

由于带肋钢筋出现裂纹的位置主要出于横肋根部位置，由于该位置具有横肋，其裂纹位置则会具有应力集中的情况，并因此使横肋根部的塑、韧性小于基体的塑、韧性。而在冷弯时，则会在该位置出现裂纹。经过调查，轧制时间过长是该位置出现裂纹的主要原因，由于时间较长，钢筋基元同横肋的交界位置则会逐渐出现沟痕，并因此使钢筋在根部位置出现了裂纹。而在带肋钢筋表面，其所具有的横肋高度同我国国标下限较为接近，且肋顶位置具有较尖的特征，从这里我们可以猜测，裂缝情况也可能是由于横肋在脱槽时受到刮切情况所造成的，即由于前滑值大于横肋的根部至横肋顶点的水平距离，导致脱槽时横肋受到刮切，可以说，孔型设计也是非常重要的一个方面，其轧槽具体构造图下图所示：

由上图可知，该横肋轧槽首先在基圆位置上对具有月牙形状、深度为h的轧槽进行设计，而在实际对产品进行轧制时，则可以由于材料在该轧槽中充满而在产品表面形成了一定数量的横肋。在结构参数h中，其在具体设计时也存在一定的公差范围，如果对该产品取上限，则可能对负偏差轧制工作产生异性的影响，而如果取下限，又有可能对轧槽的使用寿命产生影响。经过更进一步的分析以及多次的实践方式应用，我们发现，当h取下偏差、而α在75°、b值为上限情况下能够将钢筋横肋控制在一个相对合理的位置，能够在实际生产中使横肋所受到的刮切次数以及程度最小。而从力学角度分析，当轧制钢筋处于冷弯状态时，其外弧横肋应力集中位置的受力情况会同β角成正比关系。在实际生产中，我们将β角的值设定为62°，能够较好的对实际生产需求进行满足。

3 结束语

在上文中，我们以某轧钢企业为例，对其所生产的带肋钢筋质量问题进行了一定的研究，并制定了以下改进措施：第一，针对在钢坯内部存在的数量较多的缩孔以及夹杂物，是以连铸坯进行应用的，其具有着晶粒相对发达的特点，并由于存在枝晶偏析情况而对实际产品的强度造成了一定的影响。针对此类问题，我们在实际处理中对钢坯中的合金含量Si以及Mn进行了优化，并对合金Ti进行了加入，以此在对钢塑性以及强度进行提升的同时降低了冷弯裂纹情况出现的几率；第二，对产品加热时间以及温度进行了控制，并在实际生产中对交替加热过程中热钢的加热温度进行了重点控制，以此避免在加热中出现奥氏晶粒过大的情况；第三，通过控冷方式进行轧制，保证终轧温度在1020℃以内，避免轧制完成后温度过高对产品最终质量产生影响；第四，在规定允许的范围以内，通过对β角的适当调整在对横肋根部受力状态进行改变的同时使其原有较为集中的应力情况变得分散；第五，对前滑值可能带来的影响进行了充分的考虑，在对b值设置为上限的同时将角控制在75°，通过人工修磨横肋与基元之间过渡圆角的方式最大程度降低产品生产过程中横肋可能受到的刮切情况。在对上述方式进行改进、应用之后，在该企业后续的产品生产中，再没有出现冷弯裂纹情况，取得了较好的改进效果。

参考文献

[1]王文星.安钢高强带肋钢筋生产开发进展及市场前景[J].中国科技投资.2013（20）：55-57.

[2]靳熙，范银平，姚志潭，王晓燕.低成本带肋钢筋生产工艺研究与应用[J].河南冶金.2010（01）：101-103.