HRB400热轧带肋钢筋的开发与应用

１４　２００６年第２期　ＨＲＢ４００热轧带肋钢筋的开发与应用　赵金勇，李丙海　（西林钢铁集团有限公司，黑龙江伊春１５３０２５）　摘要：阐述开发Ⅲ级钢筋的强化机理和生产方法，简介西钢开发生产ＨＲＢ４０ｏⅢ热轧带肋钢筋的工艺特点。　关键词：Ⅲ级热轧带肋钢筋；强化机理；微合金化　１　Ⅲ级热轧带肋钢筋的开发目的和　２．１强化机理　意义　从强化机理上主要有固溶强化，位错强化，析　出强化，沉淀强化和细晶强化等。　热轧带肋钢筋是建筑业中应用最广泛的钢　热轧钢筋的控轧工艺方法有未再结晶区和（ａ　材。我国每年消耗量在４０００万ｔ以上。目前在市　＋７）两相区轧制。其中未再结晶区控轧，即在　场上占主导地位的仍是上世纪７０年始广泛　８５０￣Ｃ—Ａ３以上，结合轧后的控制冷却，抑制铁素　应用的３３５ＭＰａ１／级钢筋（以２０ＭｎＳｉ为典型钢种），　体的高温长大，细化晶粒，改善钢筋的组织状态，　欧、美等工业化发达国家早已普遍淘汰Ⅱ级钢筋，　提高钢筋的强度和韧性，（ａ＋７）两相区轧制需要　取而代之的是４００—５００ＭＰａ级钢筋。其中４００ＭＰａ　的轧制设备能力较大。　级钢筋占总量的７０％，５００ＭＰａ级高强度钢筋占　在热轧过程中，通过控制加热温度、轧制温　２５％以上，６００ＭＰａ级高强度钢筋也开始应用。　度、轧制速度、轧制变形量和轧后冷却速度，可以　４ｏｏＭＰａⅢ级钢筋与３３５ＭＰａ１／级钢筋相比，具　充分发挥各种强化机理的作用，使钢筋的性能潜　有强度高，安全储备大，可焊性好，抗震及抗疲劳　力得以充分发挥。　性良好等一系列优越性能，在建筑中，既可减少钢　２．２生产方法　材的使用量（可节约１０％一１５％），降低工程造价，　我国４ｏｏＭＰａ钢筋的主要生产工艺有微合金　又可减少地震等灾害带来的损失。可见ＨＲＢ４００　化，低温轧制，余热处理和控轧控冷四类。但从实　钢筋是ＨＲＢ３３５钢筋的升级换代产品，推广Ⅲ级钢　践看主要以微合金化和余热处理为主。　筋具有巨大的经济效益和社会效益。　２．２．１微合金化方法　我国于２００２年４月正式实施了“混凝土结构　此种方法是在２０ＭｎＳｉ钢中加人微量元素Ｖ、　设计规范”（ＧＢ５００１０—２００２），明确ＨＲＢ４００钢筋是　Ｎｂ等，利用它们的强化作用使钢在热轧状态即可　混凝土结构主导钢筋。　获得Ⅲ级钢筋的性能要求。其强化机理是Ｖ、Ｎｂ　所以，开发生产Ⅲ级钢筋已势在必行，西钢是　等可以和钢中的Ｃ、Ｎ原子形成碳化物和氮化物。　建筑钢筋的专业生产厂，为抢占市场先机，率先研　沉淀在奥氏体晶界上，加热时阻止晶粒长大，造成　发ＨＲＢ４００热轧带肋钢筋，更具战略意义。　细晶强化。同时，在奥氏体转变成铁索体过程中　２Ⅲ级热轧带肋钢筋的强化机理和　析出，造成沉淀强化。　生产方法　此种方法是利用企业现有的生产技术条件，　无需增加生产设备，便可生产Ⅲ级钢筋。但由于　收稿日期：２００６—０２—２４　维普资讯 http://www.cqvip.com

黑龙江冶金　１５　增加了Ｖ、Ｎｂ等微量元素，增加了生产成本。　２．２，２余热处理方法　此种方法在生产Ⅱ级钢筋的基础上，热轧后　含量实行不同组份的精确控制。　（２）采用硅锰合金，碳化硅进行合金化操作。　铁合金必须随同钢包烘烤到９００℃以上，终脱氧采　用硅铝钡。　立即穿水，控制表面冷却，再利用芯部余热高温回　火，即可获得Ⅲ级钢筋的性能要求。其强化机理　是钢筋从精轧机出来终轧温度约为１０００℃。进入　（３）采用“高拉碳补吹”操作，转炉终点碳大于　０．１％，防止过氧化。　水淬区，表面受到急冷，表层转变为马氏体，然后　（４）挡渣球挡渣出钢。实行钢包定时底吹氩，　芯部的热量向外扩散，使马氏体得以回火。通过　改变水压、水速，可控制表面淬火层的厚度，从而　控制钢筋性能。　此种方法因不加或少加微量元素，可节省成　本，但需要穿水冷却装置，设备较复杂。　３西钢开发Ⅲ级热轧带肋钢筋的工　艺特点　３．１方案制定　开发的ＲＨＢ４００热轧带肋钢筋，化学成分必须　符合ＧＢ１４９９—９８的规定，钢筋的可焊性，按下式　计算的碳当量进行分级控制。　Ｃｅｑ％＝Ｃ＋ｂｉｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｃｕ＋　Ｎｉ）／１５　屈服强度：０　４００—５４０ＭＰａ　　‘抗拉强度：ｏｈ≥５７０ＭＰａ　强屈比：Ｏ＂ｂ／　≥１．２５　根据西钢现有装备和工艺条件，决定采用微　合金化，钢中加入ＦｅＶ或ＮＶ，根据轧制的不同规　格进行不同的成分控制，并结合低温轧制和控轧　控冷技术，利用现有设备的能力，实现低成本开发　Ⅲ级钢筋。　主要特点：　（１）根据轧制的不同规格和冶炼工艺的不同，　进行不同组份的成分控制和钢中Ｖ含量的控制；　（２）根据轧制的不同规格选择采用ＦｅＶ（Ｎｂ）　还是ＮＶ微合金化；　（３）控制好加热温度及终轧温度，特别是采用　Ｎｂ进行微合金化的钢筋，加热温度要严格控制；　（４）根据轧制的不同规格，采用不同的负差系　数。　３．２工艺控制要求　３．２．１转炉炼钢工序　（１）制定相应的成分控制标准（略），按碳、锰　保证钢包吹氩效果，以此确保钢水化学成分的均　匀性。　３．２．２电炉炼钢工序　（１）采用精料，尽量用较好的废钢，降低残余　元素含量。　（２）熔池ｃ控制在０．６０　０．８０％；终点出钢不　增碳。　３．２．３连铸工序　（１）钢水上台过热度５０—６０℃。　（２）烘烤好中包，温度大于ｌＯ００℃，中包工作　层材质采用镁质干式料。　（３）同时浇注时采用保护渣，减少二次氧化，　并注意捞渣，以此控制钢中气体和夹杂。控制好　拉速，采用三档自动配水，确保组织的均匀性。　（４）连铸采用１５０ｍｍ×１５０ｒａｍ方坯，提高大规　格压缩比，保证性能。　３．２．４轧钢工序　（１）实行分流轧制　规格（ｍｍ）　西１２～西１８　０～规８　原料（ｍｍ）　１５Ｏ×ｌ５０　ｌ５０×ｉ５０　生产厂家　二轧钢厂　一轧钢厂　（２）低温轧制和控制奥氏体未再结晶区精轧　相结合　生产厂家　二轧钢厂　一轧钢厂　轧机形式　连续式　顺列式　开轧温度（　）　９５Ｏ～１００ｏ　１１ｏ０～ｌ１５Ｏ　终轧温度（℃）　８（）０～ｇ５０　８００—８５Ｏ　（３）轧后穿水快速冷却至６５ＯｃＣ，上冷床后风　冷。　（４）钢材重量负偏差控制高于国家标准：　一　蚴规格负偏差为：Ｏ～３％。蚴　￣ｃｅ２规格负偏差　为：０　３．５％；ｄ￣１６　１８规格负偏差为：０　４．Ｏ％；　切分轧制　ｌ０一　ｌ４规格负偏差为：０—４．Ｏ％。　维普资讯 http://www.cqvip.com

１６　３．３结果与分析　西钢ＨＲＢ４ｏｏⅢ级热轧带肋钢筋２００３年研发　并试生产，到２００５年已生产了１０万吨。统计分析　钢筋的性能：屈服强度ａ　为４２５～５３０ＭＰａ，抗拉强　度ｄｂ为５７５～６７０ＭＰａ，延伸率　５为１９　２８，强屈比　ｄｂ／ｄ　为】．２５～１．４４。工艺控制水平稳定，钢筋机　械性能和工艺性能良好，满足国家标准要求（见图　１、图２、图３、图４）。同根钢筋经过自然放置一段　时间后（三个月），屈服强度略有降低（５～ＩＯＭＰａ），　而抗拉强度并没变化。　２ＯｍｍＨＲＢ￣ＯＯＲｅＬ直方嘲　■■＿　■■＿　■■一　■■＿　■■＿■＿一　■■●■■●　■■ｌ■■＿　＿＿＿－　４２５　４３５　４４５　４５５　４６５　４７５　４８５　４９５　ｌ　图１　ＩｑＲＢ４００钢筋，￣２０ｍｍ屈服强度统计分析　２０ｍｍＨＲＢ４００强度频数直方图　２５　２Ｏ　１５　１Ｏ　５　０　毒　图２　ＨＲＢ４００钢筋￣￣２０ｍｍ抗拉强度统计分析　２８ｍｍＨＲＢ４００ＲｅＬ直方图　１８　１６　１４　ｌ２　１０　裁８　６　４　２　０　图３　ＨＲＩＭＯ０钢筋￣￣２８ｍｍ屈服强度统计分析　２００６年第２期　４结论　４．１　机械性能和工艺性能良好，满足国家标准　（ＧＢ１４４９—１９９８）。　４．２强屈比达１．２６以上，反弯完好。　４．３　Ｃｅｑ实际控制低于０．５２％（低于国标０．５４％）　不会对焊接性能有明显影响。　４．４该产品填补黑龙江省空白，荣获黑龙江省优　秀新产品一等奖；并通过国家技术监督局检验，获　免检产品称号；２００５年获国家冶金产品实物质量　金杯奖。　４．５大规格钢筋的抗拉强度富裕量不大，冶炼成　分控制范围窄，冶炼难度大，命中率有待提高。　轧后穿水冷却效果有波动，需进一步完善。　图４　ＨＲＩＭＯ０钢筋￣２５ｍｍ屈服强度和　抗拉强度分布情况　参考文献　［１］谢家宋，陈春林．ＨＲＢ４００Ⅲ即热轧带肋钢筋的开发和　实践．２００４年全国炼钢．轧钢生产技术会议文集．