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溫州不銹鋼管廠家對公司不銹鋼管產品屈服強度偏低原因分析
發布者:不銹鋼管廠(www.858693.live) 發布時間:2019/11/19 閱讀:121

 溫州不銹鋼管廠家針對近期生產的一批屈服強度偏低的不銹鋼管抗震鋼筋樣品進行了化學成分、金相組織、氧氮含量等分析,結果表明:屈服強度低的不銹鋼管組織為正常的鐵素體+珠光體,鋼中的C,Si,Mn,V等合金強化元素含量正常,只有當鋼中N含量達到一定程度,析出強化才能達到最佳效果。通過改進微合金化方式,使用釩氮合金進行微合金化,有效提高和穩定了鋼中的氮含量,提高了不銹鋼管的屈服強度。不銹鋼管是目前國內強度級別最高的熱軋鋼關,在高層建筑及重大基礎設施鋼筋混凝土中得到了廣泛應用。特別是汶川大地震后,國家對強地震帶的房屋建筑抗震級別從7級提高到了9級以上,核電站、超高層建筑等重點工程采用高級別抗震不銹鋼管是設計規范的強制性要求。鋼管的屈服強度決定了鋼筋混凝土結構能夠承受的最大強度,混凝土結構中的鋼筋必須具有足夠高的強度,才能安全地承受設計載荷。國家標準《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》對抗震不銹鋼管的屈服強度要求不低于500MPa。

 

   為降低合金成本,溫州不銹鋼管廠家生產的高強度不銹鋼管,煉鋼工藝采用了微氮合金+釩鐵進行釩氮合金化,以提高鋼中的氮含量,促進VN化合物的析出,提高螺紋鋼筋的強度。近期生產的一批22mm的不銹鋼管出現了屈服強度小于515MPa的內控要求,甚至低于國家標準的500MPa的現象。為找出原因,對此批鋼筋的煉鋼和軋鋼生產情況及工藝進行了調查,同時對性能不合格的樣品進行了斷口、成分、氮含量、顯微組織等分析,與同一天生產的相同規格、性能合格的樣品進行了對比分析。當天共連續軋制了10批次的22mm的高強抗震不銹鋼管,其中6個批次屈服強度不合格,4個批次屈服強度合格。這10個批次的鋼管采用了相同的軋制工藝,加熱溫度、開軋溫度和終軋溫度及上冷床回復溫度等關鍵工藝參數均相同,但上述10個批次使用了不同時期冶煉的鑄坯。

  當氮以自由態的形式存在鋼中時,會惡化不銹鋼管的性能,增加鋼管脆性及時效性。但當鋼中存在足夠多的氮結合元素時,氮以化合態形式存在于鋼筋中,此時氮的化合態析出物將能提高鋼筋的力學性能。大量的研究結果表明,氮是含釩微合金鋼中十分有效的合金元素,當不銹鋼管中存在足夠的氮元素和一定量氮結合元素時,在鋼管終軋后續冷卻過程中化合物能最大量析出。當鋼管中的含量一定時,鋼中氮含量越高,化合物析出量也越多,且析出物的粒度也越小,對鋼筋強度性能的提高也越明顯。細小彌散的析出相數量的增加,能顯著提高鋼筋的強度。由于釩在奧氏體中的溶解度較高,同時晶粒較細的釩碳氮化物在相變過程中或相變后在鐵素體中的析出,是增加鋼筋屈服強度的最重要原因。因此,向鋼筋中加入氮元素,將會增加冷卻過程中氮化釩形核的驅動力,導致更多的形核中心,最終獲得晶粒更細的析出物,從而增加析出強化效果。化合物對高強螺紋鋼筋的強化機理主要表現為析出強化和細晶強化,這兩種強化機理均對屈服強度有貢獻。但如果鋼中的氮含量不足時,在鋼筋的后續冷卻過程中,氮化釩形核的驅動力將減弱,化合物的析出量將大大減少,釩的析出強化效果則不能很好地體現,此時主要體現為固溶強化,而固溶強化對屈服強度的貢獻沒有析出強化明顯。因此當采用釩氮微合金化提高鋼管力學性能時,一定要控制好鋼中的氮含量,氮含量高有助于提高鋼筋的屈服強度,但相應地會降低不銹鋼管的強屈比性能。


  不合格原因根據上述分析,不銹鋼管屈服強度低于標準要求的原因是鋼筋中的氮含量偏低。導致鋼筋中的氮含量低的原因是冶煉過程中使用了不同廠家生產的微氮合金,在后續的工序中又未能及時檢測鋼中的氮含量,也未根據鋼坯成分的變化而及時調整軋制工藝。生產高強抗震不銹鋼管,現場不能隨意更改對鋼管性能有重要影響的合金的使用,合金的質量和使用應穩定可控。微氮合金目前無相應的國家標準,不同廠家的質量差異較大,合金中的氮含量波動,將會顯著影響鋼中的有效氮含量。鋼廠目前無相應的手段檢測微氮合金中的氮含量,對采購的微氮合金質量無法有效評估,也就不能很好地指導合金添加量,只能按經驗添加,因此鋼筋中的氮含量波動很大,最終帶來鋼筋性能的波動大。因此生產高強不銹鋼管最好不采用微氮合金,而應采用釩氮合金,此時鋼水中的氮含量與釩含量的配比能較好地控制。生產高強度不銹鋼管,在煉鋼過程中應在中間包取樣,監控鋼中的氮含量。如鋼中氮含量較低,對應爐批號應按異常坯處置,根據其具體成分及氮含量決定改判成低級別鋼筋用坯或改變后續的軋制工藝,以確保軋制鋼筋的力學性能。采用釩氮合金生產高強度不銹鋼管,鋼中的氮含量波動較小,能較好地控制鋼中的釩氮比,冶煉坯軋制的高強度不銹鋼管性能良好,屈服強度穩定控制在550MPa左右。

 
 

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