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铌釩微合金化高強鋼筋生産

发布时间:2019-05-05 14:04 浏覽量: 分享到:

微合金化工藝來說,目前鋼筋生産廠家主要采用釩微合金化工藝生産高強鋼筋。由于國內釩的價格波動較大,2004年由于HRB400鋼筋的推廣應用,釩氮合金一度暴漲至60萬元/噸,2017年末,釩氮合金價格再度翻番,達到50萬元/噸以上。而铌主要從巴西進口,價格相對穩定,铌在微合金化工藝中的應用開始受到關注。不過只加入铌,其微合金化工藝過程不易控制,且受加熱溫度、貝氏體組織和連續屈服,以及抗震性能降低等問題困擾。
  熱軋帶肋鋼筋是我國鋼材中單一品種生産和使用量最大的産品,從2015年以來,我國400MPa級及以上高強鋼筋産量占螺紋鋼筋總産量的比例達到80%。新國際實行後,下階段是推廣HRB500和HRB600級別抗震鋼筋。從高強鋼筋生産工藝來看,我國熱軋帶肋高強鋼筋普遍采用微合金化工藝和控軋控冷工藝組織生産,其中400MPa級別可以采用控軋控冷,但一些鋼筋生産廠家爲了追求經濟效益,軋後采用介于余熱淬火和控冷工藝,鋼筋試樣表層存在回火索氏體組織,與GB1499.2鋼筋混凝土用鋼第2部分規定的熱軋帶肋鋼筋主體組織爲鐵素體和珠光體要求不一致。
  HRB500級別抗震鋼筋往往采用微合金化匹配軋後控冷工藝生産,由于我國大部分地區地處地震帶,對高強鋼筋的抗震指標要求高,其中強屈比指標不小于1.25。目前微合金化工藝來說,目前鋼筋生産廠家主要采用釩微合金化工藝生産,特別是采用釩氮微合金化工藝生産,釩的強化效果比較顯著,且生産過程易于控制、穩定。
  過去一直認爲,铌更適合于低碳扁平材,可以實現優良的強韌性匹配,但由于铌微合金化工藝需要控制嚴格生産過程,因而铌合金化鋼筋的應用是铌合金化的擴展。
  在鋼筋生産實踐中卻發現一些反常的問題,首先應用釩氮工藝生産HRB500抗震鋼筋發現強屈比指標比較低,一些批次低于1.25的要求;但采用铌釩複合微合金化工藝,強屈比指標明顯提高,一般爲1.27-1.30。铌的細晶強化效果顯著,而細晶強化對屈服強度的貢獻大于抗拉強度,因此,強屈比指標將更低。而釩的析出強化作用高于細晶強化,因此,采用釩微合金化工藝應該更易于保證強屈比指標大于1.25。
  隨著強度級別的提高,保證強屈比性能成爲一個難點。铌最主要的強化效果是細晶強化,而細晶強化將降低強屈比,但HRB500抗震鋼筋的生産實踐表明,铌能夠提高強屈比。扁平材的低溫大壓下軋制理論,在軋制過程中铌的碳氮化物析出,抑制奧氏體晶粒再結晶和長大,提高未再結晶溫度而擴大精軋階段壓扁效果,壓扁的奧氏體晶粒晶界面積增加,使相變後鐵素體晶粒細化。但鋼筋的精軋溫度較高,甚至遠在未再結晶溫度以上,因此低溫大壓下細化鐵素體晶粒效果不明顯;其次,由于終軋溫度高,添加的铌更多處于固溶態,固溶铌降低相變溫度,顯現相變強化和在冷床上的析出強化效果。
  之前未采用铌、釩複合工藝時,釩的添加量爲0.1%左右。而采用铌、釩複合微合金化工藝生産HBR500,其中铌添加量在0.015%-0.025%之間,釩添加量在0.035%-0.060%之間。可以大幅度降低釩氮合金加入量。采用铌、釩複合微合金化工藝,強屈比大于1.25。
  在中信金屬微合金化技術中心和鋼鐵研究總院的雍岐龍、張永青等著名學者、教授的帶領下,國內某鋼廠采用铌、釩複合微合金化工藝解決了HRB600高強鋼筋強屈比降低問題,再次證明了铌微合金化的強化效果。在保證鋼筋性能要求的前提下,爲了降低鋼筋的生産成本,鋼筋生産廠家非常有必要打通铌、釩等生産工藝途徑,根據微合金市場價格切換生産工藝。隨著铌添加量的降低,加熱溫度不需要做必要的調整。铌微合金化的強化效果,軋後采用控制冷卻非常有必要,但上冷床溫度要嚴格控制在鐵素體轉變溫度以上。

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