hrb320m双螺纹钢的研发

hrb320m双螺纹钢的研发

目前，我国工程中常用的主要输法筋仍为hb335，hb40也有一些应用，但比例尚不高。与发达国家相比,我国建筑行业所用钢筋普遍低1～2个等级,国外大多使用的是400MPa、500MPa,甚至还有向更高发展的趋势。2007年1月有中东客户提出460B螺纹钢订货要求,产品执行英标BS4449-1997。而南昌长力钢铁股份有限公司之前只生产过HRB335和HRB400级螺纹钢,没有生产过更高强度级别的螺纹钢。但是根据效益测算,产品利润较为可观,为此决定组织相关人员开发英标460B螺纹钢,以进入国际市场,为生产HRB500等更高强度的钢筋做好技术准备。1拉伸性能不高BS4449-1997标准要求460B螺纹钢屈服强度(Rel)不低于460MPa,抗拉强度(Rm)不低于500MPa,延伸率(A)不低于14%,最大力下的总伸长率(Agt)不低于5%。2条件调整试验由于钢筋主要应用的是力学性能、工艺性能、焊接性能等,只要这些性能满足使用要求,在国外标准中对钢筋的生产工艺都不作具体规定,大多是由供方选择。460B螺纹钢由于强度级别提高,所以考虑在HRB400螺纹钢(20MnSiNb)的成分基础上进行适当调整,主要通过增加一定量的钒,利用铌钒微合金复合强化的机理,使钒与铌发生复合强化作用,达到提高钢材强度的目的。同时通过适当调整碳、锰、硅的含量,再加上轧钢采取温度及冷却强度控制的方法,在满足性能要求的同时达到减少合金加入量,提高钢材性能,降低生产成本的目的。3试验设备和工艺3.1设备和工艺3.1.1连铸坯连铸冶炼设备为65t或80t转炉,连铸为R9M全弧小方坯连铸机,连铸坯规格为150mm×150mm或160mm×160mm。3.1.2研磨工艺1出钢到1/42/3硅铝钙钡、增硅增碳剂先入钢包,再行出钢,出钢到1/4～2/3过程随钢流加入硅锰合金,加硅锰合金中后期间,由炉长随钢流人工按顺序先后抛入石墨、铌铁、钒铁、钢芯铝。2出钢过程钢吹出出钢过程全程吹氩,出钢过程的中前期氩气压力不大于1.0MPa,出钢过程的后期氩气压力不大于0.6MPa。出钢后进行软吹操作,以利于成分的均匀与夹杂物的浮出,确保吹氩时间不大于5min,有时间适当增加软吹时间。转炉高碳低磷操作,保证终点碳不大于0.10%。3.2制装设备和工艺3.2.1生产设备1焦炉炉煤气加热能力三段侧进侧出燃气推钢式加热炉,燃料为高—焦混合气或焦炉煤气。炉子加热能力为热装时最大150t/h。有效尺寸为18m×10.7m(长×宽)。2中轧和精轧为18架全连续平—立交替轧机,粗轧为Φ560mm×4+Φ380mm×2;中轧为Φ380mm×6;精轧为Φ320mm×6,其中16和18架为平—立转换轧机。粗、中轧之间以及中、精轧之间设切头、碎断飞剪。3冷却器冷却器采用轧后立即进入冷却器,并留有预水冷的位置。冷却器分单线、双线、三线共3组。其中单线、双线每组3段,总长13.5m,三线每组两段总长9m。3.2.2生产工艺1温度控制160mm×160mm方连铸坯,出钢温度控制在1050～1100℃,炉温在1250～1300℃。2粗中轧和精轧Φ12、Φ14、Φ16采用三切分生产,Φ18、Φ20采用两切分生产,Φ22及以上规格采用单线生产。粗中轧采用微张力轧制,精轧采用活套,无张力轧制。孔型系统采用“箱—方箱—椭—圆”,最高轧制速度15m/s。3钢筋控制冷却①控制冷却钢的强韧性取决于轧制条件和冷却条件。轧后控制冷却的机理根据钢材冷却的3个阶段而有所不同。第一阶段——从终轧到Ar3温度区间。终轧后,特别是在奥氏体末再结晶区轧制后,在奥氏体内产生了大量位错和变形带,奥氏体晶粒产生了很大变形。在相变前如进行一定强度的冷却,既可阻止在高温下奥氏体晶粒的长大,又可阻止碳化物过早析出,同时也可适当固定位错,增加相变的过冷度.为变形奥氏体以后的相变作好组织上的准备。第二阶段——从Ar3到以后的相变温度区间。在此温度区间奥氏体发生相变。冷却速度在这个温度区间起着决定性的作用。在第二阶段,选择适当的冷却速度是非常重要的。而冷却速度的选择则要根据钢的化学成分和所要求的钢材性能来决定。第三阶段——第二阶段后的空冷。空冷主要起自回火和消除由前段快冷产生的应力的作用,也有增大析出强化和使相变组织均匀化的作用。②正确的钢筋控制冷却工艺可以提高塑性,改善韧性,在不降低轧件韧性的前提下进一步提高钢材的强度,使钢筋得到良好的综合性能。钢筋控制冷却的方式常见的有喷水冷却、喷射冷却、雾化冷却、层流冷却、浸水冷却、管内流水冷却等等,现采用的是管内流水冷却。水在管内流动,热钢材在其间通过并进行冷却。这种冷却方法作为高效冷却设备而通常被采用,能得到高度均匀的冷却效果。目前钢筋出成品轧机温度约为1050℃左右,经环冷导槽后直接进入水冷段,经过水冷器后钢筋表面温度下降到600℃左右,经3号飞剪倍尺剪切后,上冷床时自回火温度在700℃左右。4水冷器水冷管基本机构穿水冷却器选用的是管内流水冷却水冷器。分为单线、双线、三线3种。水冷器水冷管基本机构见图1。由进口喷嘴、入口紊流套、中间紊流套、定位套、出口缓冲套组成。4试验程序和调整4.1第一个试验计划4.1.1化学成分初步确定结合现有HRB400的成分设计及轧制工艺参数,初步确定460B螺纹钢的生产工艺要求。1)化学成分要求见表1。2)轧钢采用轻穿水冷却工艺,参数控制见表2。4.1.2试验结果经过生产试制,产品控制及检测情况见表3。产品冷弯试验及焊接性能达到BS4449-1997标准要求。4.2调整和重复试验4.2.1工艺改进要求从检测情况来看,化学成分达到设计要求,试制产品最大力下的总伸长率富余较多,而屈服强度及抗拉强度刚刚合格,富余量很少。对照产品标准要求及试验结果来看,还需要对产品成分及工艺进行适当调整。结合初试情况,决定对轧制工艺进行调整,适度降低加热和开轧温度,调整穿水冷却强度,同时对成分也进行适当调整,少量提高锰的质量分数,降低铌、钒的质量分数,以提高钢材强度,降低生产成本。具体调整:1)化学成分要求见表4。2)轧钢采用控制冷却工艺,参数控制见表5。4.2.2试验结果再次试验结果见表6。产品冷弯试验及焊接性能全部符合BS4449-1997标准要求。5bs4949-2001从试验过程及结果来看,利用铌钒微合金复合强化机理,结合轧制温度及冷却控制,生产的460B螺纹钢很好地满足了用户及英标BS4449-1997的要求,同时通过合金成分的适当调整(少量提高价格相对较低的锰元素的加入量,降低价格较高的铌、钒元素的加入量),产品效益进一步提高。2007年1～4月份,总共出口8000多吨460B螺纹钢,销售到国外后,产品力学性能、工艺性能和焊接性能均符合要求,用户无质量异议,反映良好