酒泉钢铁集团炼轧厂 甘肃嘉峪关 735100
摘要：本文介绍了铌微合金化技术在建筑钢筋混凝土用钢HRB400E热轧带肋钢筋生产中的应用实践情况。对铌微合金化工艺进行了生产工艺、力学性能等方面的分析。通过试验证明，制定的铌微合金化技术试制建筑钢筋混凝土用钢HRB400E热轧带肋钢筋的生产工艺合理，所生产的产品符合国标相关性能要求，同时也提高降低了生产成本，提高了企业的盈利能力。
关键词：铌微合金；热轧带肋钢筋；性能
一 前沿
HRB400E热轧带肋钢筋是国内常用的建筑钢筋混凝土用钢，对强度较高，尤其是GBT 1499.2-2018标准执行后，一般采用钒或钒氮微合金化工艺路线进行生产。受市场影响，钒铁和钒氮合金的价格大幅上涨，使HRB400E热轧带肋钢筋的生产面临成本增长的困境。酒钢集团炼轧厂从降低生产成本、节约资源方面考虑采用铌铁代替钒铁和钒氮合金微合金化，通过铌合金化生产试验，已掌握了铌微合金工艺，后续可根据铌、钒合金的市场情况，随时调整微合金化方式，降低建筑钢筋混凝土用钢的生产成本，提高企业的生产效益。
二 铌微合金对钢筋性能的影响
从现代钢铁材料学考查，我国建筑钢筋混凝土用性能不稳、韧性差的主要原因是钢中自由氮和晶粒度。我国的冶金设备较为落后，对这两个因素控制不住或无力控制。这是两个由冶金装备所决定的物理冶金因素。而细化晶粒是提高强度，同时又是提高韧性（降低韧脆转变温度）的主要方法。作为细化晶粒的方法，控制轧制和微合金化技术是有效的。钢中加 Nb 一举三得：细化晶粒、沉淀强化，固定氮消除自由氮改善韧性，消除应变时效，满足建筑物的持久安全性要求。在钢筋生产中铌的三种作用，必须得到充分发挥和应用。铌的细化晶粒和沉淀强化已是公认的，并众所周知的了。
三 铌微合金化试验
1 成分和冶炼
根据有效性和最小量原则把铌含量控制在0.03%-0.05%，目标0.45%，通过使用铌铁、微氮合金复合强化的方式制定试验成分。铌铁合金和微氮合金按照比例进行配加。铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋化学成分见表1。
表1铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋化学成分
2 轧制工艺
铌微合金钢在12mm规格轧制，步进加热炉→粗轧9架轧机→中轧4架轧机→精轧8架轧机→冷床→收集、打包。为充分发挥铌的细化晶粒和析出强化效果，适当提高了加热温度和轧后温度。试验后钢筋性能见表2。
表2 试验后钢筋性能
3 性能检验分析
小批量试验钢筋性能均能满足国标要求。进一步扩大试验量后，少数炉次出现屈服平台不明显，其余均满足国标要求，对样品进行1个月、3个月、6个月时效后性能指标也能满足国标要求，但依然存在个别炉次屈服不明显的问题。
四 问题分析、解决
试制中发现的屈服不明显的问题需要进一步分析解决，对试样进行金相组织检测，组织中出现贝氏体，认为贝氏体组织是造成屈服强度不明显的主要原因。
钢筋屈服现象的机理：钢筋中出现的屈服现象，是位错与溶质原子的交互作用在钢筋力学性能上的强烈反应。钢筋在受力前，钢中微量的C、N 等固溶间隙原子在位错线上聚集并形成气团，对位错产生强烈的拖曳、钉扎作用，同时，钢筋受力前位错密度也较小；钢筋检验拉伸时，在外力足够大时，钢筋的位错被启动，此时，在应力—应变曲线图上出现上屈服点，位错启动后，摆脱了气团对他的拖曳、钉扎并大量繁殖，位错密度增加，位错运动所需的外力显著下降，并形成下屈服点，而当运动位错密度增加引起强烈的位错交互作用时，屈服结束并进入硬化过程屈服现象的明显程度决定于位错密度的高低，当钢中贝氏体含量较高时，因贝氏体的亚结构是位错，晶体中的位错密度也较高，强化作用较大，受力时位错之间的相互作用强烈，应变硬化的行为突出，所以含贝氏体较多的钢屈服不明显。
为控制贝氏体组织，对C、Mn元素含量进行了控制，同时为保证有足够的珠光体转变时间并有足够的珠光体生成，对轧制温度也进行了调整。通过对成分和工艺调整，钢筋屈服不明显问题得到解决。
五 结论
通过分析铌合金对钢筋性能的影响，试轧制初期发现含Nb钢筋容易产生屈服不明显的情况，从钢筋的用途、建筑的安全性看，屈服效应明显的钢筋使用性能更好。通过对成分和轧制工艺进行调整，解决了屈服不明显的问题。铌微合金化工艺顺利的在HRB400E热轧带肋钢筋得到应用，在降低生产成本的同时也节约了资源。
作者简介
韩书栋（1987-），男，酒泉钢铁集团炼轧厂工艺工程师。
论文作者:韩书栋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/5/28
标签：合金论文; 钢筋论文; 晶粒论文; 不明显论文; 性能论文; 钢筋混凝土论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;