酒鋼hrb400帶肋鋼筋微合金化工藝的研究開發(fā)

1、第 2 7 卷第 1 期 2 0 0 5 年 3月甘 肅 冶 金 GANS UMETA I J 【RGY V 0 1 ． 2 7N o ． 1Ma r ． 。 2 0 0 5文章 編號 ： 1 6 7 2 - 4 4 6 1 ( 2 0 0 5 ) 0 1 - 0 0 1 1 - 0 4酒鋼 HR B 4 0 0帶肋鋼 筋微 合金 化工藝 的研 究開發(fā) 楊愛元 ( 酒泉鋼鐵集團公司 科技管理辦公室， 甘肅 嘉峪關 摘 要 ： 通過分析

2、F e V S 0 、 N V 7 5和 F e N b 6 53種微合 金化工 藝不 同微 合金加 入量及 碳、 錳 化學成 分含量 對成 品 H R I M ~ 帶肋鋼筋性能的影響 ， 以確定經濟合理的微合金化生產工藝 ， 不斷降低生產成本 ， 滿足指導生產的需要。關鍵詞 ： 微合金化 ； H R B 4 0 0 ； 成本 ； 研制開發(fā) 中圖分 類 號 ： T G 3 3 5 ． 64文獻 標識 碼 ： A1 前 言 混凝 土結構用

3、 鋼筋作為工程結構主要材料之 一，被廣泛用于工業(yè)與民用建筑、 鐵道、 橋梁、 公路、水 電等行業(yè) ， 其質量 的優(yōu)劣直接影響工程結構的正 常使用和安全。我國建筑用鋼筋普遍采用的是 Ⅱ 級 H R B 3 3 5帶肋鋼筋 ， 而發(fā)達國家如美 國、 西歐、 日本 等則普遍使用 的是Ⅲ級 H R B 4 0 0帶肋鋼筋， 甚至級 別更高的帶肋鋼筋。隨著我國加入 WT O， 建筑用鋼 筋的等級迫切需要提高 ， 這不僅有利于我國建筑用 鋼筋參與國

4、際競爭 ， 而且生產使用高強度鋼筋也可 以節(jié)省鋼材資源 ， 提高建筑物的抗震級別。據有關 專家測算 ， 按現行建筑標準， 以Ⅲ級 H R B 4 0 0帶肋鋼 筋代替Ⅱ 級帶肋鋼筋平均可節(jié)約鋼筋用量 1 4 ％， 全國每年可節(jié)約建筑用鋼筋用量約 4 2 0萬噸左右， 相當于 一 個中型鋼鐵企業(yè) 1 年的產量。由此可見， 生產Ⅲ級 H R B 4 0 0帶肋鋼筋具有巨大經濟效益和社會效益。酒鋼于 2 0 0 2年采用 F e V微合金化生

5、產工藝成 功地開發(fā)出了Ⅲ級 H R B 4 0 0帶肋鋼筋； 2 0 0 3年在此 基礎上， 為了降低生產成本 ， 又應用 N V微合金化技 術開發(fā)出了Ⅲ級 H R B 4 0 0帶肋鋼筋 ； 2 0 0 4年以來隨 著 F e V和 N V合金價格 的上漲， 上述兩種微合金化 工藝生 產 Ⅲ級 H R B 4 0 0帶肋 鋼筋 已失 去競 爭力。2 0 0 4年 9月采用價格較低 的 F e N b合金 ， 開發(fā) 出了 用 F e N

6、 b 微合金化的Ⅲ級 H R B 4 0 0帶肋鋼筋 ， 進一步 降低了生產成本 ， 取得了顯著的經濟效益。2H R B 4 0 0微合金化工藝研究 2 ． 1 主要技術 要求 H R B 4 0 0熱軋帶肋鋼筋采用標準為 G B 1 4 9 9—1 9 9 8 ， H R B 4 0 0帶肋鋼筋生產的化學成分見表 l ， 力 學性 能見表 2 。表 lI Ⅱ i - B 4 0 o 化學成分 ( ％)牌號 Cs jM nPsV或 N

7、 bH R B 4 0 0≤ 0 ． 2 5≤0 ． 8 0≤1 ． 6 0≤0 ． 0 4 5 ≤0 ． O 4 5一F e V0 ． 1 8 — 0 ． 2 40 ． 4 0— 0 ． 7 51 ． 2 D — 1 ． 5 0 ≤0 ． 0 3 0 ≤0 ． 0 3 00 ． 0 4 — 0 ． 1 0N V0 ． 1 8 — 0 ． 2 40 ． 4 0— 0 ． 7 5l _ 2 0 一 1 ． 5 0 ≤0 ． 0 3 0 ≤

8、0 ． 0 3 00 ． 0 2— 0 ． o 4F e N b0 ． 1 8 — 0 ． 2 40 ． 4 0— 0 ． 7 51 ． 2 D — 1 ． 5 0 ≤0 ． 0 3 0 ≤0 ． 0 3 00 ． 0 2 5 — 0 ． 0 4 0( 1 ) 鋼筋實測抗拉強度與實測屈服點之 比不小 于 1 ． 2 5 ；( 2 ) 鋼筋實測屈服強度與表 2規(guī)定的最小屈服 點之 比不大于 1 ． 3 0 。2 ． 2 工藝流程 高爐鐵水

9、_ + 混鐵爐_ + 轉爐冶煉_ + 檔渣出鋼_ + 脫 氧合金化( 微合金化) _ + 鋼包全程底 吹氬_ + 方坯連 鑄( 大包注流保護澆注) _ + 鑄坯檢驗入庫_ + 方坯加 熱_ + 高速棒材軋機軋制_ + 水冷段控制冷卻—倍尺剪 剪切_ + 冷床冷卻_ + 定尺剪剪切_ + 表面、 外觀質量檢 查_ + 打包入庫 。2 ． 3 冶煉、 軋制控制要點 冶煉 控 制要 點 ： 控 制 終 點 c≥0 ． 0 5 ％ ， P≤0

10、． 0 2 0 ％， S ≤0 ． 0 2 0 ％； 擋 渣 出鋼， 要 求 渣 層 小 于 5 0m m； 用 M n S i 、 F e S i 和 B a A 1 S i 作為脫氧合金 ； 吹氬 時間不少于 5m i n ， 吹氬后添加覆蓋劑保溫 ； 連鑄全 過程保護澆注， 正常拉速控制在 2 ． 2～ 2 ． 8m ／ m i n 。軋制控制要點 ： 為保證鋼中 V 、 N b微合金元素、嬲維普資訊 http://www.cqv

11、ip.com 第 1 期 ．楊愛元等： 酒鋼 H R B 4 0 o 帶肋鋼筋 微合金化工藝的研究開發(fā) l 3F e V鋼筋實際 V含量和力學性能結果見表 7 。根據實際檢驗結果統計分析， 方案 1 鋼筋強度偏低。方案 2 、 方案 3 各項力學性能指標都滿足國標要求 且有一定富余量 ， 方案 2的工序能力指數低于方案 3 ， 且實際檢驗數據約有 8 ％的屈服強度低于公司的 內控標準 。綜合考慮到便于冶煉實際操作和現場管 理最終確

12、定 了方案 3 。表 7F e V鋼筋實際 V含量和力學性能 N V鋼筋實際 V含量和力學性能結果表 8 。通 過實際檢驗結果統計 分析， 方案 l實際數據約有 7 ％的屈服強度低于公司的內控標準 ， 按方案 2 、 方 案 3都可以滿足 國標要求和公司內控標準的要求 ，且工序能力指數相近。綜合考慮到方案 3 添加合金 較多， 不利于降低成本 ， 因此 ， 最后按方案 2的合金 加入量制定了實際生產的操作要點。表 8N V鋼筋實際 V含

13、量和力學性能 F c N b鋼筋實際 N b含量和力學性能結果見表 9 。從實際實際檢驗結果統計分析看 ， 方案 l 實際數 據約有 6 ％屈服強度低于公司的內控標準。按方案 2 、 方案 3 都可以滿足國標要求和公司內 控標準的要 求 ， 綜合考慮降低成本 ， 因此 ， 實際操作按方案 2的 合金加入量執(zhí)行。表 9F e N b 鋼筋實際 N b含量和力學性能 2 ． 6 筋抗震性 能 建筑設計中不同抗震等級對鋼筋屈服強度的要 求不

14、一 樣， 抗 震 鋼 筋 要 求 叮 b 實 測 ／實 測≥ 1 ． 2 5 ，唼測 ／準≤1 ． 3 ， 性能指標結果見表 l O 。鋼筋性能 完全滿足抗震要求。表 1 0 鋼筋抗震性能指標 2 ． 7 鋼筋 工藝性 能 鋼筋工藝性能檢驗結果見表 l l 。表 1 1 鋼 筋 工藝 性 能檢驗 結 果 ( ％ )注： 成品鋼筋的彎曲試驗和反彎試驗全部合格。2 ． 8 鋼筋微觀組 織檢驗 鋼筋金相檢驗結果見表 l 2 。從檢驗結果對 比

15、 來看， F e N b 鋼筋的晶粒度最細達到了 9 ． 0 級， N V鋼 筋組織晶粒度大多在 8 ． 5級， 而 F e V鋼筋組織 晶粒 度大多在 8 ． 0 級 ?？梢?， N b 微合金元素細化晶粒的 作用最強。表 l 2 鋼 筋金 相檢 驗 結果 3 微合金元素對鋼筋力學性能影響 3 ． 1釩含量與鋼筋力學性能 對 2 0 0 2年 F e V微合金化工藝生產 的 H R B 4 0 0鋼筋 9 3批 和 2 0 0 3年 N

16、 V微 合 金化 工藝 生 產 的 H R B 4 0 0鋼筋 6 2批鋼筋檢驗結果進行統計分析 ， 做 出 V含量與鋼筋力學性能關系圖， 見圖 l 、 圖 2 。隨 V含量的增加， 鋼筋強度成上升趨勢。在相 同 V含 量下 ， N V鋼筋 比 F e V鋼筋屈服強度高 3 0M P a左 右 ， 抗拉強度高 2 0M P a 左右。3 ． 2 氮含量與鋼筋力學性能 檢驗結果表 明 ， F e V鋼 筋 中氮含 量通 常 在 3 0&#