朱金禄 修井明

通化钢铁公司技术质量部 吉林通化 134000

热轧带肋钢筋主要应用于各种建筑中，起到“骨架”支撑作用。各国热轧钢筋型式、强度级别、质量要求不同，都有各自的标准。目前我国热轧带肋钢筋的型式为月牙肋，每年产量达到2亿吨，是最大的一个钢材品种。新版本热轧钢筋标准GB/T1499.2-2018在2018年11月1日开始施行，新标准强度等级分为400、500、600三个等级，取消了335级别，并且钢筋强化方式不能采用热处理方式，即禁止“穿水”轧制。一些“穿水”生产钢筋的厂家迫不得已改变工艺，走微合金化方式生产钢筋。目前微合金化大多数钢厂主要采用钒微合金技术，随着新标准的施行日期临近和市场炒作影响，钒系合金价格猛涨，钢筋生产成本增加。为了降低生产成本，我公司进行了铌合金替代钒合金生产钢筋试验，并形成了批量生产。试验及生产初期铌系钢筋出现了裂纹缺陷。针对裂纹缺陷进行了相关的研究，通过采取措施成功实现了铌钢筋生产，降低了生产成本。

1 裂纹缺陷

铌微合金化钢筋HRB400E成品钢材表面存在纵向裂纹，长短不一，有的有规律，有的无规律，深度有的只在表面，有的深入到基体，有的表面虽然看不到但冷弯后出现裂纹，大规格产品裂纹更严重，甚至出现冷弯裂纹脆断问题。

2 裂纹缺陷分析及控制措施

（1）对存在不同裂纹缺陷的钢材取样，进行了成分、组织、能谱等检验分析，并及时查找生产数据。经过分析裂纹主要有以下几个原因引起。

①铸坯内裂。铸坯内裂轧制钢筋后有的焊合，有的未焊合。未焊合的裂纹有的经反复轧制挤压扩展到表面，有的留在轧材内部。铸坯内裂引起的裂纹较深，冷弯后裂纹变得更大，大规格钢材压下率较低，冷弯后往往发生脆断[1]。

铸坯内裂主要是中间裂纹和中心裂纹，中间裂纹产生的原因一般是铸坯通过一冷和二冷的喷水区时，由于强制冷却不良及随后铸坯表面的回热而产生的热应力引起的；而中心裂纹产生则是由于铸坯的拉速过快，铸坯在液芯状态下矫直时，压应力过大而引起的。

提高转炉终点温度的命中率，保证钢水过热度在合理的温度范围内，避免高过热度浇注。另外，降低连铸二冷比水量，避免由于冷却强度大而导致铸坯回温问题。

②铸坯夹杂及皮下气泡。由铸坯夹杂及皮下气泡形成的裂纹没有规律，裂纹较多，长度不一。高倍及能谱检测这些裂纹的内部有氧化物夹杂，同时也有硅酸盐类夹杂，能谱检验见下图。夹杂物的存在则相当于把钢基体穿一个洞，破坏了钢基体的连续性，在外力的作用下，夹杂物可使金属发生应力再分配引起应力集中，成为钢基体破坏的根源。铌微合金化热轧带肋钢筋生产采用的是高温轧制，在钢筋热轧生产过程中，一方面夹杂物可能在不产生变形的情况下碎裂造成许多孔洞，另一方面变形率很低的夹杂物不能与基体一样地均匀流变，随着钢的变形在夹杂物和钢的界面产生应力集中，诱导微裂纹的出现[2]。

皮下气泡形成的裂纹检验无Al、Mg等氧化类夹杂物，主要为氧化铁皮，能谱检验见下图。皮下气泡在加热过程中没有被烧掉，气泡内壁被氧化形成氧化铁皮。这样的缺陷在轧制时无法焊合，最终被拉长形成裂纹。

夹杂及气泡控制措施主要是出钢过程中加硅铝钙钡,保证氩站总吹氩时间，保证成分均匀及脱氧效果。此外稳定炼钢生产节奏，保证中包钢液面高度，避免卷渣。

③轧制折叠及划伤。折叠和划伤形成的成品裂纹有规律，一般在钢材的固定部位。在钒、铌微合金化合钢筋中都发生因折叠造成的裂纹，而划伤裂纹在铌微合金化钢筋明显增多[3]。其裂纹较浅，不进入基体，裂纹边部呈锯齿形，底部圆滑。裂纹周围无异常组织，没有明显的脱碳现象，因划伤造成的裂纹高倍组织见图1。

图1 高倍检验

（2）划伤的原因主要是铌微合金化钢筋加热温度、终轧温度高、轧件相对较软，轧制过程中轧槽、导卫、辊道粘钢造成划伤。针对划伤形成的裂纹制定措施如下。

①稳定钢坯温度、提高轧辊加工精度，严格孔型调整及导卫装配精度。

②强化轧制准备和过程检查，在正式生产前，严格执行试轧小样制度，正常情况都试轧2-3支小样才允许正常过钢，如果发现小样上有划伤，停止轧制，消除缺陷后方可过钢。

③定期维护上钢辊道、精细安装导卫，对冷床输入辊道裙板立轮进行点检、维护，避免划伤，发现产品表面有划伤情况，立即排除。

3 结语

（1）HRB400E钢坯的内裂会在轧制过程中焊合，但严重内裂焊合不了留在了钢材内部或暴露在表面，是钢材冷弯脆断的主要原因[4]。

（2）连铸坯产生内部裂纹的原因，除钢种因素，钢水浇注过程中钢水的温度、连铸的拉速、结晶器和二冷区的冷却强度和冷却方式等都可能造成连铸坯的内部裂纹。

（3）钢中夹杂物的化学成分主要含有氧、铝、钙、锰,由于夹杂物与钢基体之间的物理性能差异容易导应力集中，诱导微裂纹出现。

（4）铌微合金化钢筋高温轧制易造成划伤，划伤形成的裂纹固定，较有规律，强化轧制准备和过程检查，可减少划伤裂纹。