凌钢HRB500E大规格高强抗震钢筋研制与实践

凌钢HRB500E大规格高强抗震钢筋研制与实践摘要：根据nb、v和n微合金化强化性能机理，通过试验选用氮化钒铁和铌铁复合微合金化，提高强度、保证强塑性匹配下，成功研制出大规格高强度hrb500e抗震钢筋。

关键词：高强度晶粒细化固溶和沉淀强化抗震氮化钒铁和铌铁
中图分类号：tg335 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0088-02
目前，我国处于工业化和城镇化快速发展时期，但是，我国建筑行业使用高强钢筋比率偏低。

据统计资料，2009年我国钢铁企业生产的热轧带肋钢筋共1.3亿吨，占国内钢材总产量的24%。

其中hrb400占钢筋总量的31.1%；hrb500仅占钢筋总量的0.6%；国外采用高强钢筋较为普遍。

使用高强钢筋效益明显，在保证建筑结构安全度不变的前提下，可减少钢筋用量，也可显著改善框架结构中梁、柱节点钢筋拥挤的现象，提高工程质量；其次，我国又是地震多发地区，为提高建筑物的坚固性，必须增加钢筋用量或采用高强抗震钢筋。

从2008年开始，凌钢集团就一直致力于高强钢筋的研究，特别是对高强抗震钢筋研究，在开发研究hrb400e抗震钢筋的基础上对hrb500e高强钢筋进行研制，试验φ12～φ32 mm规格比较顺利，但在开发规格φ36 mm、φ40 mm大规格过程中遇到屈服强度富余量
低、强屈比不合等问题。

而后通过不断优化成分和工艺，现已能批量化生产。

1 大规格hrb500e钢筋研究
1.1 技术要求
1.2 成分设计
根据凌钢生产hrb400e带肋钢筋的经验，碳增加0.10%可分别提高屈服强度和抗拉强度30 mpa和60 mpa，但碳含量偏高影响钢筋的塑性和焊接性能，因此，要控制c含量，防止碳当量过高。

mn可提高固溶强化效果，降低相变转变温度，细化钢材的组织，提高强度和韧性。

但含量过高影响焊接性能。

由于凌钢未采用轻穿水工艺提高钢筋性能和控轧控冷工艺生产细晶粒钢筋，但又不能单纯通过提高常规元素含量提高强度，因此选择nb、v微合金化工艺生产高强度钢筋。

首先，选用铌微合金化工艺，利用铌的固溶细化晶粒和析出强化强度，但铌对轧钢加热温度要求较高且成本较高，而改用铌铁、钒铁复合微合金化。

随着氮化钒铁合金生产工艺成熟，而采用氮化钒铁微合金化。

氮化钒铁在钢中强化机制：（1）钢中增氮，使处于固溶态的钒在冷却过程转变成析出态的钒，充分发挥了钒的沉淀强化作用。

（2）细化晶粒作用，氮化钒铁微合金化通过优化钒的析出和细化铁素体晶粒，可同时发挥晶粒细化和沉淀强化两种强化方式的作用，有利于实现强塑性匹配。

我公司根据hrb500e性能要求和合金成本考虑，拟采用钒氮微合金化试验大规格hrb500e。

内控成分设计见表2。

2 试制生产
2.1 工艺流程
2.2 冶炼和连铸
2.2.1 冶炼
2.2.2 连铸
2.3 轧制
2.4 试制结果
3 试制结果分析
（1）从表2 hrb500e在线性能看，个别试样强屈（r0m/r0el）比较低。

（2）时效1周后检验，屈服强度（rel）较在线降低10～35 mpa，富余量较低；抗拉强度（rm）基本持平。

最大力总伸长率agt有所提高。

而后又通过提高v含量，但屈服强度增加不明显。

随后，用铌铁和氮化钒铁复合微合金化工艺生产大规格hrb500e。

又重新设计化学，小批量试验φ36 mm和φ40 mm两个规格，成分和性能见表3。

从表3看，采用铌钒复工艺后生产hrb 500e抗震钢筋屈服强度和强屈比适中，时效1周后，屈服强度降低10～15 mpa，抗拉强度降低5～10 mpa，性能均满足抗震钢筋标准要求。

从高倍检验看，非金属夹杂物中a类为2.0～2.5级、b类为1.0～1.5级、c类为
3.0～3.5级、d类为2.0～2.5级、硫化物和c类硅酸盐夹杂较高，晶粒度适中（8.0～9.0级），组织为铁素体+珠光体。

大规格hrb500e 抗震钢筋基本具备批量生产条件。

4 结论
通过试验对比采用铌钒复合生产大规格抗震钢筋比单纯采用氮化钒铁更能实现强塑性匹配；在生产中要保证窄成分控制，同时提高内控成分合格率，确保力学性能稳定；要加强低硫成分控制同时加强吹氩、中间包液面高度控制促使硅酸盐夹杂上浮去除，进一步提高hrb500e性能。

参考文献
[1] 刘朝建.持续推动高强度钢筋应用促进我国经济可持续
发展.中国钢铁业，2011（12）：20.
[2] 马文，朱宝晶，陈文达，等.hrb400e、hrb500e大规格抗震钢筋的研发[j].莱钢科技，2011，8：55.。