600MPa级钒氮微合金化热轧高性能钢筋的研制

标 准 Ｇ ９ ． ２０ Ｂ ４ ９２ ０ ７中 Ｈ Ｂ ０ １ — Ｒ ５ ０钢筋 的要求 ，设计 的成 分见表 １ 。通过钢 中增氮 和轧制 工艺 的优化 ， 充
分发挥 了钒在钢 中沉 淀强化 和细 晶强化 的作用 ， 保证
了钢 的机 械性能和焊接性能 。
表 １ 成分设计 ， ％
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６ ０ＭＰ ０ ａ级 钒 氮 微 合 金 化 热 轧 高性 能 钢 筋 的研 制
李成 军
（ 济钢 集 团有 限公 司 ， 南 ２０ ０ ） 济 ５１１
［ 摘 要】 介绍 了济 钢钒 氮微 合金 化 Ｈ Ｂ ０ Ｒ ６ ０钢筋的生产实践。 通过转炉 冶炼 、 炉外精炼和全连续轧机进行 了工业试制 ， 应
用 １０ｔ ２ ０ｔ 压微 机伺 服万能 试验 机对 开 ０ 或 ０ 液
§ 氮， 新开发了 ６０Ｍ ａ ０ Ｐ 级高强度钢筋 ， 并对其微观察
组织与性能进行 了研究 。
２ 成 分 和 工 艺 设 计
２１ 成 分 设 计 ．
发的 ４个规格 的钢 筋进行 了拉 伸试验 。结 果显示 ： 钢 筋的屈服强度在 ６ ５ ６ ５ＭＰ ，抗拉强度 在 ７ ５ ８ ０ ４ ８ ａ ８ ～ １ ＭＰ ， ａ 断后 伸 长率 为 １％～ ５ ， ８ ２ ％ 各指 标 满 足 Ｈ Ｂ ０ Ｒ ６０ 钢 筋 的技术 要 求 （ 即屈 服 强度 不小 于 ６ ０ＭＰ 、 拉 ０ ａ抗
２２ 工 艺设 计 ．
ＨＲ ６ ０钢 筋 的生 产 工 艺 流 程 为 ：５ｔ 炉 冶 Ｂ０ ４ 转
炼 一脱氧合金化一 Ｌ Ｆ精炼一 Ｃ Ｍ方坯 连铸一剪 切一 Ｃ 检验一 计量一 加热一 轧制一 冷 床冷 却一 定尺 剪切 一 检验一包装一计量一入库 。 用 ４ 转炉进行窄成分控制冶炼 ，内控范 围满足 ５ｔ
《 》 ｒｓ ’ ； ０ ０ ∥ ＃ ＊ ≯ 船 抛＃ ＃
一
８一
＜产 品 开 发 与 生 产 工 艺 研 究 ）
焊接 性 能
１ 引言
以保证产 品普遍应 用的要求 。 成分 的设计参 照 国家标
准Ｇ １９ ． ０ ７ 钢 中 的五大 元素和碳 当量仍 沿用 Ｂ ４ ９ —２ ０ ， ２
目前 ，世界主要工业国家正在逐步淘汰强度小 于 ４ ０ＭＰ 级水 平 的钢 筋 。如美 国多采 用屈 服强 度 在 ０ ａ
４ ０Ｍ ａ以上 的钢筋 ，欧盟 等 国基本上采 用 ５ ０ＭＰ ０ Ｐ ０ ａ 钢筋 ，并正在开展 ６ ０ＭＰ 级甚至更高级别 钢筋 的开 ０ ａ 发， 而我 国在 ２ １ 年钢筋 的产销量为 １ ６ 吨 ， 中 ００ ． 亿 ３ 其 Ｈ Ｂ ０ 高强度钢筋 的应用 比例 为 ３ ％， Ｒ ５ ０ Ｒ ４０ ８ Ｈ Ｂ ０ 钢 筋的应用 比例不到 ２ ｌ ０ １ ， ％ｌ。２ １ 年 工信部与建 】 设 部等相关部 门建立 了联合推进高强 度钢筋应用 的机制 ， 搭建起 了推进高强钢筋应用的平 台。 随着
长率达到 １ ％以上 ， 筋具 有在 ５ ０万次高周疲劳应力 下未发生断裂 的疲 劳性 能 ， ９ 钢 ０ 时效试 验表明产 品性能稳定 ， 并且适用 于多
种焊接 和机械连接方式 ， 满足行业标准 的要求 ， 其生产工艺具有一定的经济优势。
【 关键词１ 钢 筋
Ｈ ６ ０ 钒 氮微 合 金 化 ＲＢ ０
成分设 计主要考虑 两个方 面 ， 是较高 的屈服强 一
强度不小于 ７ ０ＭＰ 、 ３ ａ 断后伸长率不小 于 １％） ５ 。钢筋
的力学性能结果见 表 ２ 。
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度 和抗拉 强度 的要求 ，二是钢筋要 有 良好 的焊接性 ，
机制的运行 ，相信高强钢筋 的生产与应用会得到快速
的发展 ， 大大改善 当前建筑用产 品品种结构 ， 为实现资 源节约型 、 环境友好 型企业提供有力的支撑 。 微合金化技术起 源于 ２ 世 纪 ６ 年代 ，单一或复 ０ ０ 合铌 、 、 钒 钛在微合金化设计 、 工艺配合 、 应用等方面积 累 了丰富的经验和实践 ， 被誉 为 ２ 世纪钢铁工业最 突 Ｏ 出的物理冶金成就之一。微量铌 、 、 钒 钛等元 素被誉 为 钢 中的维生素 ，可显著 改善钢 的强度 与韧性 等综合性
用光谱分 析仪 、 微镜 、 伸试验机 、 显 拉 多功能焊机等设备 对试制钢筋 的成分 、 组织 、 能 ， 性 特别 是钢筋 的时效性 、 焊接工艺性 能 、
疲劳性 能进行 了分析 。结果证 明， 采用 钒氮微合 金化工艺试制的产品的屈服强度达到 ６ ０Ｍ ａ抗 拉强度达到 ８０ＭＰ ， ７ Ｐ 、 ０ ａ 断后 伸
表１ 要求 。转炉冶炼终点碳控制在 ００ ％以上 ， ． ８ 控制钢
水 的氧化性 ， 终点温度控 制在 １６ ０ １ ８ ２ ～ ０℃； ６ 加热 温
能圜 其 中钒微合金 化的作用主要体现在 ：１通过在 钢 。 （）
中增氮 ，会使钒在钢中的存在形式 由固溶态 为主转 变 为钒 的碳氮 化物 的析 出态 ， 增强淀强 化作用 ；２ 析 出 （）
度控制为 １１０ １ ０ ０ ～ ０℃， 既保证 了微合金元 素的 ２ 从而
充分 固溶 ， 又兼顾 了防止奥 氏体 晶粒 的粗化挥 了第二相粒子的析 出作用 。
３ 试验结果分析
３１ 拉 伸 试 验 ．
的氮化 钒可 以起 到铁素体相 变 中形 核核心的作用 ， 增 跺 加形核质点 ， 诱导铁素体析出 ， 从而细化 晶粒尺寸四 。 婶 本 文通过 在合金元 素 中加入微 量 ｖ， 在钢 中增 并