HRB400热轧带肋钢筋盘条无屈服现象问题的解决方法*

陈兴银

(云南德胜钢铁有限公司轧钢厂，云南 禄丰 651200)

HRB400热轧带肋钢筋盘条无屈服现象问题的解决方法*

陈兴银

(云南德胜钢铁有限公司轧钢厂，云南 禄丰 651200)

分析了在高速线材生产线上生产HRB400热轧带肋钢筋盘条过程中出现力学检验时应力－应变曲线无明显屈服现象问题的原因，据此调整生产工艺后，成功解决了这一问题的方法。

HRB400热轧带肋钢筋盘条;屈服现象;位错密度

为降低HRB400热轧带肋钢筋盘条的生产成本，云南德胜钢铁有限公司决定采用不添加微合金元素的钢坯开发细晶HRB400热轧带肋钢筋盘条，但生产中出现钢筋力学检验时，应力－应变曲线无屈服 (连续屈服)的现象，经过分析研究，问题得到成功解决。

1 生产工艺设备及要求

1.1 工艺流程

主要工艺流程:

连铸钢坯加热→粗中轧机轧制→预精轧机轧制→轧件控温水冷→精轧机轧制→水冷→斯太尔摩风冷线冷却→集卷→P－F线→打包→称重、入库

1.2 主要设备

主要设备包括步进梁式加热炉、φ550×4、φ450×4、φ350×6牌坊式轧机，及φ285×4悬臂轧机，顶交45°无扭高速线材轧机、预水冷箱，水冷箱，吐丝机，斯太尔摩风冷线等。

1.3 对钢坯成分及钢筋性能的要求

对HRB400热轧带肋钢筋盘条的成分与性能要求见表1.

表1 HRB400热轧带肋钢筋盘条的成分与性能要求Tab.1 The composition and performance requirements of HRB400 hot rolled steel wire rod

2 生产中存在的的问题及其分析

2.1 存在的问题

生产中存在的主要问题是对生产出的钢筋进行力学检验时，钢筋应力－应变曲线图上无明显的屈服平台，虽然GB1499.2－2007《钢筋混凝土用钢第二部分:热轧带肋钢筋》规定，对于没有明显屈服强度现象的钢筋，可以用规定非比例延伸强度(Rp0.2)代替，但是，由于Rp0.2通常采用常规平行线法、滞后环法和逐步逼近法找屈服点，而这三种方法找到的屈服点均较真正的钢筋屈服点低，不能真实反映钢筋的屈服强度，同时，大量用户不接受钢筋应力－应变曲线图上无明显的屈服平台这一事实，解决钢筋无屈服现象变得刻不容缓。

对无屈服现象的钢筋盘条取5个样进行检验，见表2，钢筋组织主要为铁素体+珠光体+贝氏体，晶粒度等级在12～13级，钢筋表层与中间的组织基本相同，部分试样钢筋横肋处存在魏氏组织。

表2 无屈服现象钢筋力学性能及金相组织分析结果Tab.2 Mechanical property and metallographic structure analysis results for reinforcing steel bar without yielding phenomenon

从检验结果看，无屈服现象的钢筋试样均有一个共同点——均有超过20%以上的贝氏体组织。见 (图1、图2)

2.2 钢筋盘条无屈服现象原因分析

低碳钢中出现的屈服现象，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(如图4)。

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现象不明显 (如图3)。

图3 无明显屈服的应力-应变曲线图Fig.3 The stress－strain curve without obvious yielding

根据资料介绍［1］，只要将钢筋中的贝氏体含量控制在5%以下，钢筋就会有明显的屈服现象(如图4)。

图4 有明显屈服的应力-应变曲线图Fig.4 The stress－strain curve with obvious yielding

图5 20 MnSi钢1050℃终轧时的动态CCT曲线［2］Fig.5 The dynamic CCT curve for 20MnSi steel lastly rolled at 1050℃

对钢筋的动态CCT曲线 (图5)分析后认为，钢筋中出现大量贝氏体的原因是相变区冷却速度过快，奥氏体向珠光体转变没有充分进行，引起奥氏体在较低温度下转变为贝氏体，造成钢筋组织中出现大量贝氏体组织，钢筋横肋处存在魏氏组织也间接证明了相变区冷却速度过快。

2.3 无屈服现象问题的解决方法

针对分析出的原因，确定了生产HRB400热轧带肋钢筋盘条的生产工艺，首先，要严格控制钢坯的加热温度;其次，要控制好轧制过程中轧件的温度，尤其是要控制好轧件进入精轧机的温度以保证终轧温度受控，终轧结束，立即启动水冷设备对钢筋进行冷却，以防晶粒在精轧期间和终轧后长大，吐丝后要对钢筋进行快速风冷，钢筋表面温度降至600℃左右采用保温缓冷，以保证有足够的珠光体转变时间并有足够的珠光体生成，同时降低位错密度及内部应力;由于冷却速度低，充分抑制了钢筋组织中贝氏体组织的生成，既保证钢筋的力学性能合格，又使钢筋中的贝氏体含量低于5%，保证钢筋力学检验时，不会出现无屈服现象。

经过几次试验，最终找到了在高速轧机生产线上生产HRB400热轧带肋钢筋盘条的工艺参数，即:

1)钢坯出炉温度控制在950±50℃;

2)轧件进精轧机温度控制在900±50℃;

3)终轧后立即水冷，保证吐丝温度 (φ6控制在920℃左右，φ8控制在900℃左右、φ10控制在820℃左右、φ12控制在760℃左右);

4)吐丝后立即快速风冷，至盘条温度冷至600℃左右停止风冷，盖保温罩缓冷。

2009年至今，公司轧钢厂共生产HRB400热轧带肋钢筋盘条53万余吨，全部产品屈服强度≥435 MPa，抗拉强度≥600 MPa，钢筋力学检验时所有试样均出现明显的屈服平台，上、下屈服点清晰可辨。

3 结语

1)HRB400热轧带肋钢筋盘条无屈服现象的原因是相变区冷却速度过快，产生大量贝氏体组织造成的。

2)严格控制轧件开轧温度、进精轧机温度、吐丝温度及风冷速度，并在600℃左右停止风冷，盖保温罩缓冷可提高钢筋性能，降低钢筋位错密度及内应力，并避免贝氏体生成，解决钢筋盘条无屈服现象的问题。

3)在高速轧机线材生产线上生产HRB400热轧带肋钢筋盘条无需采用微合金化钢坯。

［1］林宴民．CONSTEEL电炉生产的小型连轧螺纹钢屈服不明显现象的研究 ［J］．钢铁，2004，39(1):51－54．

［2］李曼云，孙本荣．钢的控制轧制和控制冷却技术手册 ［M］．北京:冶金工业出版社，1990．

Solution for Yielding Losing of HRB400 Hot Rolled Steel Wire Rod

CHEN Xing－yin
(Rolling Mill，Yunnan Desheng Iron＆ Steel Group，Lufeng，Yunnan 651200，China)

he reason of no obvious yielding phenomenon during the stress－strain test for HRB400 hot rolled steel wire rod from high － speed wire production line is analyzed，which is dissolved successfully after the adjusting of production process．

HRB400 hot rolled steel wire rod;yielding phenomenon;dislocation density

TG113.25+3

A

1006－0308(2011)05－0050－04

2011－04－18

陈兴银 (1968－)男，云南武定人，工程师。