可焊接高強鋼筋500B的開發生產實踐

韓曉宇

（河鋼集團 河鋼國際宣化分公司，河北 宣化075100）

1 前 言

為開拓香港市場，擴大宣鋼銷售品種，進一步提升宣鋼螺紋鋼產品檔次、競爭力和知名度，針對客戶提出的英標高強鋼筋技術要求，開發生產英標高強鋼筋500B。實現宣鋼英標500B高強鋼筋成功走向國際市場。

2 研制開發

2.1 工藝路線制定

結合宣鋼現場冶煉、連鑄、熱軋設備實際條件，采用鐵水扒渣—轉爐—LF精煉爐—12機12流連鑄機（165方電磁攪拌）—棒材軋制方式開發生產500B高強鋼筋。

2.2 化學成分的設定

英標 BS4449：2005 除對 C、S、P、N、Cu、Ceq 成分有上限要求外，沒有具體規定其他合金元素及成分范圍，僅在備注中明確說明如果能證明有足量氮結合元素，較高的氮含量是允許的。

參考相關資料并結合近年來宣鋼以V、N合金化生產HRB500鋼筋的成熟經驗，首先確定設計500B鋼筋化學成分，結合煉鋼成分的實際控制能力，將成分內控范圍進行逐步縮窄并確定目標值，使得產品屈服強度在合理范圍內。同時考慮出口退稅要求V含量元素須在0.10%以上，將V含量內控范圍確定在0.105%～0.110%。鋼種設計化學成分見表1。

表1 化學成分控制要求 %

2.3 工藝控制要點

2.3.1 轉爐操作

Fe-Si、Si-Mn、強脫氧劑硅鋁鋇鍶等合金料要求干凈、干燥，不得混料，并提供準確的合金成分。鐵水渣扒凈，鐵水亮面≥70%；采用硅鋁鋇鍶脫氧（參考加入量為0.5 kg/t），合金化使用硅錳、硅鐵、釩氮合金。出鋼過程鋼包底吹全程吹氬氣操作，渣層厚度應≤70 mm。終點C、終點P、終點溫度三者協調，C≥0.10%、P≤0.030%、S≤0.035%，進精煉溫度要求為1 550～1 560℃。出鋼口形狀良好，采用擋渣塞擋渣出鋼，終渣堿度控制在3.0～3.5。

2.3.2 精煉操作

LF精煉周期控制在40～45 min，軟吹時間5 min。精煉過程調整成分，均勻溫度，采用碳化硅進行弱脫氧，確保造白渣，白渣時間≥10 min，保持合適的渣層厚度。精煉渣堿度2.5～3.0，出精煉溫度1 590～1 630℃。

2.3.3 連鑄操作

中包使用Φ19.5 mm中包上水口，開澆前烘烤溫度＞1 000℃（塞棒紅亮），水口溫度＞800℃，引錠頭烘烤干燥；采用全保護澆注，中包沖擊區無鋼花翻濺；大包長水口、浸入式水口密封良好；澆鋼過程中，中包液面必須≥700 mm，換大包時中包液面必須≥800 mm；澆注鑄坯斷面尺寸165 mm×165 mm，連鑄使用電磁攪拌，參數4 Hz/220 A；要求目標過熱度20～40℃；典型拉速 1.7 m/min（12流生產），保持穩定，波動≤0.1 m/min；連鑄工藝不正常時生產的連鑄坯剔除。連鑄坯表面不得有目視可見的重接、翻皮、結疤、夾雜，不得有深度或高度＞3 mm的劃痕、壓痕、擦傷、氣孔、皺紋、冷濺、凸塊、凹坑；連鑄坯橫截面不得有影響使用的縮孔、皮下氣泡、裂紋［1］。此鋼種V和N含量偏高，易誘發鑄坯裂紋，拉速、過熱度、二冷水、拉矯必須穩定。

2.3.4 軋鋼工序

1）組批、投料。組批時按每批由同一鋼號、同一爐號、同一規格的原則進行組織。裝爐時，爐與爐之間作明顯標識，執行按爐送鋼制度，并設專人跟蹤。

2）加熱爐加熱制度。鋼坯加熱制度：預熱段溫度650～850℃，加熱段及均熱段溫度1 000～1 150℃。加熱應均勻無明顯黑印，斷面溫差≤20℃，鋼坯長度方向溫差應＜30℃，嚴禁過熱和過燒。當鋼坯開軋溫度低于規定值下限時，爐氣溫度可適當提高。加熱溫度按該區域熱電偶實測溫度的平均值為準。開軋溫度以高壓水除鱗后測溫儀測得的最高溫度為準。保證鋼坯加熱時間和加熱溫度，嚴格控制加熱爐出鋼速度。

3）軋制。要求鋼坯使用高壓水除鱗設備去除爐生氧化鐵皮。按照軋制程序給定的輥縫和料型高度值設定輥縫，并預加彈跳值。定期檢查定尺擋板磨損情況，對磨損嚴重的定尺擋板進行更換，保證定尺長度控制在10～20 mm范圍之內。其次出現故障停機對于冷床上溫度降低的鋼材，根據溫降，利用鋼材線性熱脹系數測算定尺長度變化進行擋板厚度調整，保證定尺精度。鋼筋定尺長度偏差0～+100 mm，負差要求0～-3.0%。充分利用在線工藝磅進行負差驗證，并采用電子稱每批測試米重。發現負差出現較大波動時及時調整料型。成品按照集港材出口材包裝，保證包裝堅實。按國標要求執行檢驗，每批至少3個試樣。成品表面不得有裂紋、折疊、結疤、夾雜等缺陷。公稱直徑Φ10～Φ40 mm規格鋼材力學性能滿足表2要求。

表2 可焊接高強鋼筋500B力學性能要求

3 產品可焊性性能試驗分析

接頭表面無橫向裂紋；電極接觸處的鋼筋表面無明顯燒傷。

鋼筋樣品經閃光對焊后的拉伸性能試驗結果見表3（鋼筋斷裂性質均為韌性斷裂）。

表3 500B鋼筋樣品經閃光對焊后的拉伸性能

焊接后的拉伸試驗結果表明，屈服強度下降2 MPa，抗拉強度升高1 MPa，說明焊接過程引入的焊縫及熱影響區對鋼筋力學性能的影響很小。

試樣拉伸斷口均在遠離焊接接頭熔合區及熱影響區的母材上，均為延性斷口；焊縫與斷口間距離較大，斷裂過程發生在母材。斷口頸縮明顯，呈現出良好的韌性斷裂特征，也看不到脆性斷裂的痕跡。

彎心直徑依據《鋼筋驗收及焊接規范》JGJ 18—1996規定選?。?］。經檢驗冷彎和反彎全部合格。彎曲后，試樣未現裂紋。

宣鋼生產的高強鋼筋500B具有良好的焊接性能，完全滿足相關標準的要求。

4 結語

通過專題會議，對出口技術方案，取樣要求，材質單要求等所有細節都做了詳細的方案，通過各部門的配合，生產嚴格執行工藝規程，在軋制中全程取樣跟蹤、嚴控軋制工藝參數，同時實時與客戶溝通等，對產品實行全過程質量管理。從開發產品至今，累計生產銷售500B高強鋼筋10萬t。通過繪制標準規定檢驗項目特性值統計表分析：宣鋼對各成分的控制工序能力指數大于標準值，成分控制準確。產品成分全部合格，滿足英標BS4449：2005中規定的螺紋鋼成分要求。負差穩定，達到客戶規定的螺紋鋼尺寸允許偏差要求，負差富余量控制在34%～73%。500B高強鋼筋整體力學性能良好，平均屈服強度525～600 MPa，抗拉強度 650～740 MPa，強屈比在1.21～1.31之間。采用的成分設計及工藝更好地保證了500B高強鋼筋的可焊性。

參考文獻:

［1］ 中華人民共和國國家發展和改革委員會.中華人民共和國黑色冶金行業標準連續鑄鋼方坯和矩形坯［S］．北京：冶金工業出版社，2004．

［2］ 李強，楊國偉.鋼筋分項工程的質量控制要點及方法［J］.城市建設理論研究：電子版，2011（35）.