400 MPa级热轧带肋钢筋生产工艺研究

丁建军， 詹卫金

（首钢长治钢铁有限公司， 山西　长治　046031）

试（实）验研究

400 MPa级热轧带肋钢筋生产工艺研究

丁建军， 詹卫金

（首钢长治钢铁有限公司， 山西长治046031）

以长钢生产的400 MPa级热轧带肋钢筋为研究对象，试验分析微合金化、控轧控冷和余热处理工艺生产400MPa级热轧带肋钢筋生产特点，总结工艺优缺点。研究结果表明：采用微合金化工艺生产的HRB400E热轧带肋抗震钢筋，虽然吨钢成本较控轧控冷工艺增加34元，较余热处理工艺增加62元，但其力学性能、表面质量、焊接质量、金相组织均优于控轧控冷工艺和余热处理工艺，符合国标GB1499.2—2007要求，能够满足用户要求。

热轧带肋钢筋400 MPa生产工艺特点

近年来，我国城镇化水平不断提高，房地产行业发展迅猛，热轧带肋钢筋是保证建筑结构安全的重要材料之一。我国处于地震多发区域，要求热轧带肋钢筋具有良好的抗震性能，近年已强制淘汰335 MPa级热轧带肋钢筋，建筑用钢筋使用400 MPa级以上带肋钢筋。国内热轧带肋钢筋生产企业众多，目前400 MPa级热轧带肋钢筋的生产工艺主要有三种：微合金化工艺、控轧控冷工艺和余热处理工艺。

首钢长治钢铁有限公司（全文简称长钢）是山西地区历史悠久的热轧带肋钢筋生产企业，生产设备和工艺技术优势明显，分别采用微合金化、控轧控冷工艺和余热处理工艺生产过400 MPa级热轧带肋钢筋。本文以首钢长治钢铁有限公司400 MPa级热轧带肋钢筋生产为研究和试验对象，探索研究微合金化工艺和控轧控冷及余热处理工艺在轧制工艺、力学性能、焊接性能、金相组织、表面质量等方面表现出的优缺点，以达到在确保产品质量的前提下选择合理生产工艺的目的。

1　工艺介绍

1.1微合金化工艺

微合金化工艺主要是采取添加钒、锰合金的方法，通过控制细小的碳氮化物的弥散析出强化以及碳氮化物阻止晶粒长大的晶粒细化作用，从而提高钢筋的强度。

1.2控轧控冷工艺

控轧控冷工艺主要是利用细晶强化和沉淀强化机理，采取精轧前和成品架次后分段穿水的方法，提高钢筋的强度，改善钢筋的韧性和塑性，以此达到降低合金添加量，降低吨钢生产成本的目的。

1.3余热处理工艺

余热处理工艺即轧后强穿水工艺，以此控制钢筋最终组织和性能，达到强化目的，并达到降低合金添加量，降低吨钢生产成本的目的。

2　合金含量对比

在钢坯屈服强度、抗拉强度相同的情况下，不同工艺中锰（Mn）、钒（V）合金量不同，如表1所示。

表1　三种工艺合金含量对比　%

结合表1所示的合金含量进行成本测算，得出微合金化工艺添加合金成本为118元/t，控轧控冷工艺添加合金成本为84元/t，余热处理工艺添加合金成本为56元/t。可见微合金化工艺比控轧控冷工艺吨钢成本增加34元/t，比余热处理工艺吨钢成本增加62元/t。

3　试验结果与分析

3.1微合金化工艺与控轧控冷工艺对比分析

微合金化工艺与控轧控冷工艺试验钢筋均可达到国标GB 1499.2—2007力学性能要求，现分别对其进行金相组织、力学性能、表面质量进行对比。

3.1.1显微组织对比

由图1可知，试验钢筋经微合金化工艺后，心部和表层组织均为铁素体和珠光体，组织晶粒度可达到9.5级以上，符合国标GB1499.2—2007规定。

由图2可知，试验钢筋经控轧控冷工艺后，心部组织为铁素体和珠光体，表层组织为铁素体、珠光体和少量的马氏体组织，组织晶粒度可达到9.5级以上，符合国标GB1499.2-2007规定。

图1　微合金化工艺

图2　控轧控冷工艺（精轧前穿水、成品后穿水）

3.1.2力学性能对比

对于微合金化和控轧控冷工艺，分别取同批次同规格九根试样，每次检验3根试样，初始检验后力学性能能够满足抗震钢筋要求，在室温环境下，3 d 和15 d复检结果如表2所示。

表2　微合金化和控轧控冷工艺力学性能检测　MPa

微合金化工艺，3 d后复检力学性能屈服强度平均下降3 MPa，抗拉强度平均下降6 MPa；15 d后复检力学性能屈服强度平均下降6 MPa，抗拉强度平均下降12 MPa。

控轧控冷工艺，3 d后复检力学性能屈服强度平均下降18 MPa，抗拉强度平均下降23 MPa；15 d后复检力学性能屈服强度平均下降21 MPa，抗拉强度平均下降37 MPa。

虽然微合金化和控轧控冷工艺初始检验力学性能能够满足抗震钢筋要求，但对比3 d和15 d后复检结果可知：微合金化工艺比控轧控冷工艺钢筋力学性能稳定。

3.1.3表面质量对比

微合金化和控轧控冷工艺，分别在露天环境下，记录其初始、1个月后表面质量，如图3、图4所示。

图3　露天环境下微合金化工艺与控轧控冷钢筋初始表面质量

图4　露天环境下微合金化工艺与控轧控冷钢筋1个月后表面质量

由图3、图4可知，在露天环境下，1个月后控轧控冷工艺生产的钢筋表面锈蚀严重，而微合金化工艺生产的钢筋锈蚀则较轻。

3.1.4焊接性能

对微合金化和控轧控冷钢筋进行焊接试验，微合金化钢筋焊接性能良好，控轧控冷钢筋焊接较为困难，出现断裂现象。

3.2余热处理工艺分析

相比而言，余热处理工艺虽吨钢成本最低，但其缺点明显，主要表现在以下几个方面。

3.2.1力学性能

屈服强度、抗拉强度达到国标GB 1499.2—2007要求，但其不符合国标当中7.3.3部分抗震钢筋性能要求，在冷弯、焊接过程中易产生脆断现象。

3.2.2表面质量

余热处理工艺钢筋表层组织为连续的马氏体、回火马氏体组织，在大气环境下易产生严重的锈蚀现象，且金相组织不符合国标GB1499.2-2007规定。

4　结论

1）微合金化工艺生产HRB400E热轧带肋抗震钢筋，力学性能、表面质量、焊接质量、金相组织均符合国标GB 1499.2—2007要求，完全能够满足用户要求，但其较控轧控冷工艺吨钢成本增加34元/t，较余热处理工艺吨钢成本增加62元/t。

2）控轧控冷工艺生产的HRB400E热轧带肋抗震钢筋，吨钢成本较微合金化低，其力学性能、表面质量、焊接质量、金相组织符合国标GB 1499.2—2007要求，能够满足用户要求，但相较于微合金化工艺，其焊接性能、力学性能稳定性较差，且在露天环境下，快速锈蚀现象严重，影响产品质量。

3）余热处理工艺生产的HRB400E热轧带肋抗震钢筋，力学性能、金相组织、焊接性能、表面质量均不符合国标GB 1499.2—2007要求，不能够满足用户使用要求。

4）首钢长治钢铁有限公司自2015年10月起不再进行控轧控冷及余热处理工艺生产HRB400E热轧带肋抗震钢筋，全部使用微合金化生产HRB400E热轧带肋抗震钢筋。在钢铁产品从产能过剩状态向提高质量效益状态发展的新常态下，虽吨钢生产成本增加，但产品质量得到了保证，满足了广大用户的使用要求。

（编辑：赵婧）

Production Process of 400 MPa Hot-rolled Ribbed Steel Bar

DING Jianjun，ZHAN Weijin
（Changzhi Iron and Steel Co.，Ltd.of Shougang Group，Changzhi Shanxi 046031）

This article is mainly to shougang changzhi iron and steel production of 400 Mpa grade hot-rolled ribbed steel bar as the research object，analyzes the micro alloying，controlled rolling and heat treatment process of controlled cooling 400 MPa grade hot-rolled ribbed steel bar production characteristics.The results of analysis shows that although the cost of per ton steel of controlled rolling process of controlled cooling is 34 yuan，higher than the cost of heat treatment craft of 62 yuan by using micro alloying process HRB400E hot-rolled ribbed reinforcement，its mechanical properties，surface quality and welding quality and microstructure were better than that of the controlled rolling process and heat treatment process of controlled cooling，which conforms to the requirements of the GB 1499.2-2007 and can meet user requirements.

hot-rolled ribbed steel bar，400MPa，process，characteristic

TG335.11

A

1672-1152（2016）04-0047-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.16

2016-02-22

丁建军（1976—），男，于首钢长钢轧钢厂从事轧钢工艺技术与产品质量管理，工程师。