HRB500钢筋的研制与生产分1

HRB500钢筋的研制与生产分析（一）

2010-06-10 10:15:25 来源：全国冶金设备信息网浏览：534次

摘 要：为调整小型材产品结构，扩大品种，推进建筑用钢筋的升级换代，满足市场对500mpa钢筋的需求，济钢利用微合金化技术，成功研制开发出hrb500钢筋混凝土用热轧带肋钢筋，实物质量达到了gb1499—1998的要求。为进一步改善提高钢筋的实物质量，对试验和批量生产的钢筋做了全面分析，提出了生产工艺具体技术要求。 关键词：hrb500；热轧带肋钢筋；产品开发；力学性能 中图分类号：tg335.6+4 文献标识码：a 文章编号：004-4620（2005）03-0020-03 1 前 言 目前，世界各国的建筑已向大型化发展，为提高大型建筑物的安全性，国外建筑行业已普遍采用焊接性能好、强度高的钢筋，如西欧、北美主要使用强度较高的400mpa、500mpa级钢筋。1990年以后又开始进一步开发500mpa级钢筋，俄罗斯1993年钢筋产品标准增加了500mpa、600mpa级钢筋，美国1996年钢筋产品标准增加了520mpa级钢筋。为尽快赶上发达国家500mpa级钢筋的生产应用技术，实现我国建筑用钢筋的升级换代，济南钢铁集团总公司（简称济钢）研制成功500mpa钢筋，并形成批量生产能力，满足国内外市场的需求。 2 钢筋的研制 2.1 技术要求 （1）执行标准：gb1499—1998；（2）牌号：hrb500；（3）技术要求：化学成分见表1，力学性能见表2。 表1 标准及内控化学成分要求 % 表2 力学性能要求 碳当量ceq（%）值可按式（1）计算： ceq=c+mn/6+（cr+v+mo）/5+（cu+ni）/15 （1） 2.2 成分设计 2.3.1 常规元素 钢中每增加0.1%c，σs、σb可分别提高28mpa和70mpa，但对钢的塑性和焊接性能均不利。因此，要控制钢中的c含量，防止碳当量过高。mn的加入可提高固溶强化效果，降低相变温度，细化钢的组织，提高强度及韧性，且mn能提高nb、v、ti在奥氏体中的固溶度积，增强其沉淀强化效果。但含量太高会增加碳当量，不利于焊接。 2.3.2 微合金元素 通过比较，采用v微合金化，利用v在奥氏体中的固溶度积，增强其沉淀强化效果，保证钢的应变时效，降低脆性转变温度，使钢的强度和韧性获得较好的配合，可有效提高钢的高应变低周疲劳性能，尤其是在地震荷载下具有较高的随机疲劳寿命。 2.3 工艺制度要求 hrb500热轧带肋钢筋的生产，要求采用优质铁水和废钢为原料，经氧气顶吹转炉冶炼成优质钢水，经炉外处理，高效方坯连铸机浇铸成方坯，方坯直接送轧钢厂轧制各种规格的带肋钢筋。 2.3.1 炼钢工艺

（1）控制原材料质量，采用优质铁水、废钢；（2）严格控制冶炼终点，温度1650～1685℃，c 0.09%～0.14%，p、s小于0.030%。（3）采用钢包合金化，合金加入顺序：硅铝铁→硅铁→锰铁→脱氧剂→矾铁。（4）炉外精练严格按质量计划要求控制，钢包底吹氩、钢包喂线、均匀钢水温度和化学成分。（5）连铸生产按制定的操作要点执行。 2.3.2 轧钢工艺

（1）方坯热送热装，控制加热时间和加热温度，出炉温度比正常温度低20～40℃；（2）按标准要求控制外型尺寸，负公差不大于0.4%。 3 试验生产 3.1 冶炼与连铸 2001年8月按照初步制定的化学成分，在济钢第一、第二炼钢厂小批量试生产。冶炼生产5炉钢，共计206t，成分合格，符合内控标准要求。 冶炼时装入量控制在42～43.5t（铁水34.5～35t，废钢7.5～8.5t），吹炼时氧压为0.8～0.95mpa，纯吹氧时间一般为13～15min，终点温度1662～1685℃，平均1671℃。出钢过程中按照预先制定的hrb500的生产工艺加入硅铝铁、硅铁和锰铁，由于钒的氧化性极强，为保证v的回收率，在最后加入钒铁。钢水出转炉后在吹氩站进行吹氩、喂线。 经过处理的钢水吊运至方坯连铸机，开浇温度为1575～1590℃，中间包钢水温度一般在1520～1535℃，拉坯速度为3.0～3.4m/min。连铸过程中，由于从钢包到结晶器都是采取的敞开式浇注，所以钢包的滑动水口处于全部打开的状态，最大限度地减少钢水的二次氧化。严格控制中间包钢水液面高度不低于400mm，以免在中间包水口处产生涡流，发生卷渣现象。 3.1.1 冶炼终点控制 分析结果见表3。

试生产冶炼的5炉钢终点控制符合要求，温度、碳、硫、磷含量控制准确，达到目标要求。 表3 冶炼终点控制统计 % 3.1.2 精炼 实行钢包底部吹氩，吹氩时间大于5min，吹氩压力0.20mpa，吹氩后平均温度1585℃，吨钢喂线1.5m。 3.1.3 连铸 中包温度1518～1538℃，平均1529℃，平均拉速3.4m/min；济钢第二炼钢厂中包温度1524～1535℃，平均1530℃，平均拉速2.6m/min；铸坯表面质量良好。 3.1.4 熔炼成分 分析结果见表4。试生产的5炉钢化学成分全部在控制范围内，合金的加入，微合金化调整符合控制要求。 表4 熔炼成分统计 % 3.2 轧制 2001年8月15～25日分别在济钢第一小型轧钢厂、第二小型轧钢厂轧制φ20、φ16、φ25、φ22mm钢筋。钢坯由加热炉内加热约90min，出炉温度1150～1200℃，开轧温度1100～1150℃，在φ500轧机轧制3道后进入2～7#粗连轧机组，然后在8～10#中间横列机组轧制，最后经11～13#精连轧机组轧制出成品钢筋，终轧温度950～980℃，钢筋表面按gb1499-1998要求轧有“4jg规格”标志。 加热炉预热段温度820～850℃，加热段1250～1280℃，均热段1200～1250℃。分析认为，加热温度控制合理，符合该钢种的加热要求。 钢筋力学性能见表5。钢筋的成品力学性能σs 520～550mpa，σb 665～725mpa，δ5 19%～27%，冷弯、反弯性能合格。试生产钢筋的成分和性能全部达到了预定的质量目标。最大荷载下延伸率（δgt）10%～15%，强屈比（σb/σs）不小于1.26,实际屈服强度与标准最小屈服强度之比（实际σs/500）符合力学性能要求，而且达到较好的匹配。表5 力学性能指标统计数据 3.3 钢筋实物质量分析 各规格钢筋外型形状、尺寸、肋的分布、公差质量全部符合标准要求。直径25mm钢筋检测直径分别为24.18、24.16、24.20、24.18mm。重量偏差控制在-4%～0%之间。各规格钢筋的金相组织均为铁素铁+珠光体，铁素体晶粒度9～10.5级。φ16、φ20、φ25mm规格钢筋硅酸盐类夹杂物为0.5～1.5级。夹杂物形状为条形，长0.24mm，厚0.07mm。

3.4 技术指标分析 试验轧制的5批hrb500钢筋为12m定尺，共投料112.453t，生产钢筋实际重量110.833t，综合成材率98.53%，成品成分和力学性能合格率100%，定尺率97.07%。 3.5 生产工艺的确定 经过试生产证明，化学成分内控标准合理可行，按照此成分生产的钢筋力学性能达到了预定的质量目标。由此可以确定此成分能够保证工业性生产的hrb500钢筋性能达到要求，因此确定表4的成分作为工业性生产的控制成分，试生产工艺作为工业性批量生产操作规程。 4 生产分析 按照确定的生产工艺操作规程，截止到2003年，济钢共生产hrb500钢筋2100t，熔炼成分合格率100%，实际成材率98.86%，综合合格率99.96%。 4.1 钢筋的理化指标 4.1.1 化学成分 为保证产品的化学成分稳定，在实际操作过程中，均按严于操作要点的要求来控制，表6是实际生产的500mpa热轧带肋钢筋的成品成分，全部满足要求。在生产控制过程中，根据成分要求和出钢量，并结合钢水氧化性以及合金的收得率，准确计算合金加入量，确保成分稳定。 表6 实际生产的500mpa热轧带肋钢筋成品成分 %

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