400 MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)工藝研究

丁建軍， 詹衛(wèi)金

（首鋼長治鋼鐵有限公司， 山西　長治　046031）

試（實(shí)）驗(yàn)研究

400 MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)工藝研究

丁建軍， 詹衛(wèi)金

（首鋼長治鋼鐵有限公司， 山西長治046031）

以長鋼生產(chǎn)的400 MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋為研究對(duì)象，試驗(yàn)分析微合金化、控軋控冷和余熱處理工藝生產(chǎn)400MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)特點(diǎn)，總結(jié)工藝優(yōu)缺點(diǎn)。研究結(jié)果表明：采用微合金化工藝生產(chǎn)的HRB400E熱軋帶肋抗震鋼筋，雖然噸鋼成本較控軋控冷工藝增加34元，較余熱處理工藝增加62元，但其力學(xué)性能、表面質(zhì)量、焊接質(zhì)量、金相組織均優(yōu)于控軋控冷工藝和余熱處理工藝，符合國標(biāo)GB1499.2—2007要求，能夠滿足用戶要求。

熱軋帶肋鋼筋400 MPa生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

近年來，我國城鎮(zhèn)化水平不斷提高，房地產(chǎn)行業(yè)發(fā)展迅猛，熱軋帶肋鋼筋是保證建筑結(jié)構(gòu)安全的重要材料之一。我國處于地震多發(fā)區(qū)域，要求熱軋帶肋鋼筋具有良好的抗震性能，近年已強(qiáng)制淘汰335 MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋，建筑用鋼筋使用400 MPa級(jí)以上帶肋鋼筋。國內(nèi)熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)企業(yè)眾多，目前400 MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)工藝主要有三種：微合金化工藝、控軋控冷工藝和余熱處理工藝。

首鋼長治鋼鐵有限公司（全文簡稱長鋼）是山西地區(qū)歷史悠久的熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，分別采用微合金化、控軋控冷工藝和余熱處理工藝生產(chǎn)過400 MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋。本文以首鋼長治鋼鐵有限公司400 MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)為研究和試驗(yàn)對(duì)象，探索研究微合金化工藝和控軋控冷及余熱處理工藝在軋制工藝、力學(xué)性能、焊接性能、金相組織、表面質(zhì)量等方面表現(xiàn)出的優(yōu)缺點(diǎn)，以達(dá)到在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下選擇合理生產(chǎn)工藝的目的。

1　工藝介紹

1.1微合金化工藝

微合金化工藝主要是采取添加釩、錳合金的方法，通過控制細(xì)小的碳氮化物的彌散析出強(qiáng)化以及碳氮化物阻止晶粒長大的晶粒細(xì)化作用，從而提高鋼筋的強(qiáng)度。

1.2控軋控冷工藝

控軋控冷工藝主要是利用細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化機(jī)理，采取精軋前和成品架次后分段穿水的方法，提高鋼筋的強(qiáng)度，改善鋼筋的韌性和塑性，以此達(dá)到降低合金添加量，降低噸鋼生產(chǎn)成本的目的。

1.3余熱處理工藝

余熱處理工藝即軋后強(qiáng)穿水工藝，以此控制鋼筋最終組織和性能，達(dá)到強(qiáng)化目的，并達(dá)到降低合金添加量，降低噸鋼生產(chǎn)成本的目的。

2　合金含量對(duì)比

在鋼坯屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度相同的情況下，不同工藝中錳（Mn）、釩（V）合金量不同，如表1所示。

表1　三種工藝合金含量對(duì)比　%

結(jié)合表1所示的合金含量進(jìn)行成本測(cè)算，得出微合金化工藝添加合金成本為118元/t，控軋控冷工藝添加合金成本為84元/t，余熱處理工藝添加合金成本為56元/t。可見微合金化工藝比控軋控冷工藝噸鋼成本增加34元/t，比余熱處理工藝噸鋼成本增加62元/t。

3　試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1微合金化工藝與控軋控冷工藝對(duì)比分析

微合金化工藝與控軋控冷工藝試驗(yàn)鋼筋均可達(dá)到國標(biāo)GB 1499.2—2007力學(xué)性能要求，現(xiàn)分別對(duì)其進(jìn)行金相組織、力學(xué)性能、表面質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比。

3.1.1顯微組織對(duì)比

由圖1可知，試驗(yàn)鋼筋經(jīng)微合金化工藝后，心部和表層組織均為鐵素體和珠光體，組織晶粒度可達(dá)到9.5級(jí)以上，符合國標(biāo)GB1499.2—2007規(guī)定。

由圖2可知，試驗(yàn)鋼筋經(jīng)控軋控冷工藝后，心部組織為鐵素體和珠光體，表層組織為鐵素體、珠光體和少量的馬氏體組織，組織晶粒度可達(dá)到9.5級(jí)以上，符合國標(biāo)GB1499.2-2007規(guī)定。

圖1　微合金化工藝

圖2　控軋控冷工藝（精軋前穿水、成品后穿水）

3.1.2力學(xué)性能對(duì)比

對(duì)于微合金化和控軋控冷工藝，分別取同批次同規(guī)格九根試樣，每次檢驗(yàn)3根試樣，初始檢驗(yàn)后力學(xué)性能能夠滿足抗震鋼筋要求，在室溫環(huán)境下，3 d 和15 d復(fù)檢結(jié)果如表2所示。

表2　微合金化和控軋控冷工藝力學(xué)性能檢測(cè)　MPa

微合金化工藝，3 d后復(fù)檢力學(xué)性能屈服強(qiáng)度平均下降3 MPa，抗拉強(qiáng)度平均下降6 MPa；15 d后復(fù)檢力學(xué)性能屈服強(qiáng)度平均下降6 MPa，抗拉強(qiáng)度平均下降12 MPa。

控軋控冷工藝，3 d后復(fù)檢力學(xué)性能屈服強(qiáng)度平均下降18 MPa，抗拉強(qiáng)度平均下降23 MPa；15 d后復(fù)檢力學(xué)性能屈服強(qiáng)度平均下降21 MPa，抗拉強(qiáng)度平均下降37 MPa。

雖然微合金化和控軋控冷工藝初始檢驗(yàn)力學(xué)性能能夠滿足抗震鋼筋要求，但對(duì)比3 d和15 d后復(fù)檢結(jié)果可知：微合金化工藝比控軋控冷工藝鋼筋力學(xué)性能穩(wěn)定。

3.1.3表面質(zhì)量對(duì)比

微合金化和控軋控冷工藝，分別在露天環(huán)境下，記錄其初始、1個(gè)月后表面質(zhì)量，如圖3、圖4所示。

圖3　露天環(huán)境下微合金化工藝與控軋控冷鋼筋初始表面質(zhì)量

圖4　露天環(huán)境下微合金化工藝與控軋控冷鋼筋1個(gè)月后表面質(zhì)量

由圖3、圖4可知，在露天環(huán)境下，1個(gè)月后控軋控冷工藝生產(chǎn)的鋼筋表面銹蝕嚴(yán)重，而微合金化工藝生產(chǎn)的鋼筋銹蝕則較輕。

3.1.4焊接性能

對(duì)微合金化和控軋控冷鋼筋進(jìn)行焊接試驗(yàn)，微合金化鋼筋焊接性能良好，控軋控冷鋼筋焊接較為困難，出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

3.2余熱處理工藝分析

相比而言，余熱處理工藝雖噸鋼成本最低，但其缺點(diǎn)明顯，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.2.1力學(xué)性能

屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度達(dá)到國標(biāo)GB 1499.2—2007要求，但其不符合國標(biāo)當(dāng)中7.3.3部分抗震鋼筋性能要求，在冷彎、焊接過程中易產(chǎn)生脆斷現(xiàn)象。

3.2.2表面質(zhì)量

余熱處理工藝鋼筋表層組織為連續(xù)的馬氏體、回火馬氏體組織，在大氣環(huán)境下易產(chǎn)生嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象，且金相組織不符合國標(biāo)GB1499.2-2007規(guī)定。

4　結(jié)論

1）微合金化工藝生產(chǎn)HRB400E熱軋帶肋抗震鋼筋，力學(xué)性能、表面質(zhì)量、焊接質(zhì)量、金相組織均符合國標(biāo)GB 1499.2—2007要求，完全能夠滿足用戶要求，但其較控軋控冷工藝噸鋼成本增加34元/t，較余熱處理工藝噸鋼成本增加62元/t。

2）控軋控冷工藝生產(chǎn)的HRB400E熱軋帶肋抗震鋼筋，噸鋼成本較微合金化低，其力學(xué)性能、表面質(zhì)量、焊接質(zhì)量、金相組織符合國標(biāo)GB 1499.2—2007要求，能夠滿足用戶要求，但相較于微合金化工藝，其焊接性能、力學(xué)性能穩(wěn)定性較差，且在露天環(huán)境下，快速銹蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3）余熱處理工藝生產(chǎn)的HRB400E熱軋帶肋抗震鋼筋，力學(xué)性能、金相組織、焊接性能、表面質(zhì)量均不符合國標(biāo)GB 1499.2—2007要求，不能夠滿足用戶使用要求。

4）首鋼長治鋼鐵有限公司自2015年10月起不再進(jìn)行控軋控冷及余熱處理工藝生產(chǎn)HRB400E熱軋帶肋抗震鋼筋，全部使用微合金化生產(chǎn)HRB400E熱軋帶肋抗震鋼筋。在鋼鐵產(chǎn)品從產(chǎn)能過剩狀態(tài)向提高質(zhì)量效益狀態(tài)發(fā)展的新常態(tài)下，雖噸鋼生產(chǎn)成本增加，但產(chǎn)品質(zhì)量得到了保證，滿足了廣大用戶的使用要求。

（編輯：趙婧）

Production Process of 400 MPa Hot-rolled Ribbed Steel Bar

DING Jianjun，ZHAN Weijin
（Changzhi Iron and Steel Co.，Ltd.of Shougang Group，Changzhi Shanxi 046031）

This article is mainly to shougang changzhi iron and steel production of 400 Mpa grade hot-rolled ribbed steel bar as the research object，analyzes the micro alloying，controlled rolling and heat treatment process of controlled cooling 400 MPa grade hot-rolled ribbed steel bar production characteristics.The results of analysis shows that although the cost of per ton steel of controlled rolling process of controlled cooling is 34 yuan，higher than the cost of heat treatment craft of 62 yuan by using micro alloying process HRB400E hot-rolled ribbed reinforcement，its mechanical properties，surface quality and welding quality and microstructure were better than that of the controlled rolling process and heat treatment process of controlled cooling，which conforms to the requirements of the GB 1499.2-2007 and can meet user requirements.

hot-rolled ribbed steel bar，400MPa，process，characteristic

TG335.11

A

1672-1152（2016）04-0047-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.16

2016-02-22

丁建軍（1976—），男，于首鋼長鋼軋鋼廠從事軋鋼工藝技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量管理，工程師。