hrb320m雙螺紋鋼的研發

目前，我國工程中常用的主要輸法筋仍為hb335，hb40也有一些應用，但比例尚不高。與發達國家相比,我國建筑行業所用鋼筋普遍低1～2個等級,國外大多使用的是400MPa、500MPa,甚至還有向更高發展的趨勢。2007年1月有中東客戶提出460B螺紋鋼訂貨要求,產品執行英標BS4449-1997。而南昌長力鋼鐵股份有限公司之前只生產過HRB335和HRB400級螺紋鋼,沒有生產過更高強度級別的螺紋鋼。但是根據效益測算,產品利潤較為可觀,為此決定組織相關人員開發英標460B螺紋鋼,以進入國際市場,為生產HRB500等更高強度的鋼筋做好技術準備。1拉伸性能不高BS4449-1997標準要求460B螺紋鋼屈服強度(Rel)不低于460MPa,抗拉強度(Rm)不低于500MPa,延伸率(A)不低于14%,最大力下的總伸長率(Agt)不低于5%。2條件調整試驗由于鋼筋主要應用的是力學性能、工藝性能、焊接性能等,只要這些性能滿足使用要求,在國外標準中對鋼筋的生產工藝都不作具體規定,大多是由供方選擇。460B螺紋鋼由于強度級別提高,所以考慮在HRB400螺紋鋼(20MnSiNb)的成分基礎上進行適當調整,主要通過增加一定量的釩,利用鈮釩微合金復合強化的機理,使釩與鈮發生復合強化作用,達到提高鋼材強度的目的。同時通過適當調整碳、錳、硅的含量,再加上軋鋼采取溫度及冷卻強度控制的方法,在滿足性能要求的同時達到減少合金加入量,提高鋼材性能,降低生產成本的目的。3試驗設備和工藝3.1設備和工藝3.1.1連鑄坯連鑄冶煉設備為65t或80t轉爐,連鑄為R9M全弧小方坯連鑄機,連鑄坯規格為150mm×150mm或160mm×160mm。3.1.2研磨工藝1出鋼到1/42/3硅鋁鈣鋇、增硅增碳劑先入鋼包,再行出鋼,出鋼到1/4～2/3過程隨鋼流加入硅錳合金,加硅錳合金中后期間,由爐長隨鋼流人工按順序先后拋入石墨、鈮鐵、釩鐵、鋼芯鋁。2出鋼過程鋼吹出出鋼過程全程吹氬,出鋼過程的中前期氬氣壓力不大于1.0MPa,出鋼過程的后期氬氣壓力不大于0.6MPa。出鋼后進行軟吹操作,以利于成分的均勻與夾雜物的浮出,確保吹氬時間不大于5min,有時間適當增加軟吹時間。轉爐高碳低磷操作,保證終點碳不大于0.10%。3.2制裝設備和工藝3.2.1生產設備1焦爐爐煤氣加熱能力三段側進側出燃氣推鋼式加熱爐,燃料為高—焦混合氣或焦爐煤氣。爐子加熱能力為熱裝時最大150t/h。有效尺寸為18m×10.7m(長×寬)。2中軋和精軋為18架全連續平—立交替軋機,粗軋為Φ560mm×4+Φ380mm×2;中軋為Φ380mm×6;精軋為Φ320mm×6,其中16和18架為平—立轉換軋機。粗、中軋之間以及中、精軋之間設切頭、碎斷飛剪。3冷卻器冷卻器采用軋后立即進入冷卻器,并留有預水冷的位置。冷卻器分單線、雙線、三線共3組。其中單線、雙線每組3段,總長13.5m,三線每組兩段總長9m。3.2.2生產工藝1溫度控制160mm×160mm方連鑄坯,出鋼溫度控制在1050～1100℃,爐溫在1250～1300℃。2粗中軋和精軋Φ12、Φ14、Φ16采用三切分生產,Φ18、Φ20采用兩切分生產,Φ22及以上規格采用單線生產。粗中軋采用微張力軋制,精軋采用活套,無張力軋制?？仔拖到y采用“箱—方箱—橢—圓”,最高軋制速度15m/s。3鋼筋控制冷卻①控制冷卻鋼的強韌性取決于軋制條件和冷卻條件。軋后控制冷卻的機理根據鋼材冷卻的3個階段而有所不同。第一階段——從終軋到Ar3溫度區間。終軋后,特別是在奧氏體末再結晶區軋制后,在奧氏體內產生了大量位錯和變形帶,奧氏體晶粒產生了很大變形。在相變前如進行一定強度的冷卻,既可阻止在高溫下奧氏體晶粒的長大,又可阻止碳化物過早析出,同時也可適當固定位錯,增加相變的過冷度.為變形奧氏體以后的相變作好組織上的準備。第二階段——從Ar3到以后的相變溫度區間。在此溫度區間奧氏體發生相變。冷卻速度在這個溫度區間起著決定性的作用。在第二階段,選擇適當的冷卻速度是非常重要的。而冷卻速度的選擇則要根據鋼的化學成分和所要求的鋼材性能來決定。第三階段——第二階段后的空冷。空冷主要起自回火和消除由前段快冷產生的應力的作用,也有增大析出強化和使相變組織均勻化的作用。②正確的鋼筋控制冷卻工藝可以提高塑性,改善韌性,在不降低軋件韌性的前提下進一步提高鋼材的強度,使鋼筋得到良好的綜合性能。鋼筋控制冷卻的方式常見的有噴水冷卻、噴射冷卻、霧化冷卻、層流冷卻、浸水冷卻、管內流水冷卻等等,現采用的是管內流水冷卻。水在管內流動,熱鋼材在其間通過并進行冷卻。這種冷卻方法作為高效冷卻設備而通常被采用,能得到高度均勻的冷卻效果。目前鋼筋出成品軋機溫度約為1050℃左右,經環冷導槽后直接進入水冷段,經過水冷器后鋼筋表面溫度下降到600℃左右,經3號飛剪倍尺剪切后,上冷床時自回火溫度在700℃左右。4水冷器水冷管基本機構穿水冷卻器選用的是管內流水冷卻水冷器。分為單線、雙線、三線3種。水冷器水冷管基本機構見圖1。由進口噴嘴、入口紊流套、中間紊流套、定位套、出口緩沖套組成。4試驗程序和調整4.1第一個試驗計劃4.1.1化學成分初步確定結合現有HRB400的成分設計及軋制工藝參數,初步確定460B螺紋鋼的生產工藝要求。1)化學成分要求見表1。2)軋鋼采用輕穿水冷卻工藝,參數控制見表2。4.1.2試驗結果經過生產試制,產品控制及檢測情況見表3。產品冷彎試驗及焊接性能達到BS4449-1997標準要求。4.2調整和重復試驗4.2.1工藝改進要求從檢測情況來看,化學成分達到設計要求,試制產品最大力下的總伸長率富余較多,而屈服強度及抗拉強度剛剛合格,富余量很少。對照產品標準要求及試驗結果來看,還需要對產品成分及工藝進行適當調整。結合初試情況,決定對軋制工藝進行調整,適度降低加熱和開軋溫度,調整穿水冷卻強度,同時對成分也進行適當調整,少量提高錳的質量分數,降低鈮、釩的質量分數,以提高鋼材強度,降低生產成本。具體調整:1)化學成分要求見表4。2)軋鋼采用控制冷卻工藝,參數控制見表5。4.2.2試驗結果再次試驗結果見表6。產品冷彎試驗及焊接性能全部符合BS4449-1997標準要求。5bs4949-2001從試驗過程及結果來看,利用鈮釩微合金復合強化機理,結合軋制溫度及冷卻控制,生產的460B螺紋鋼很好地滿足了用戶及英標BS4449-1997的要求,同時通過合金成分的適當調整(少量提高價格相對較低的錳元素的加入量,降低價格較高的鈮、釩元素的加入量),產品效益進一步提高。2007年1～4月份,總共出口8000多噸460B螺紋鋼,銷售到國外后,產品力學性能、工藝性能和焊接性能均符合要求,用戶無質量異議,反映良好