铌钒微合金化高强钢筋生产

微合金化工艺来说,目前钢筋生产厂家主要采用钒微合金化工艺生产高强钢筋。由于国内钒的价格波动较大,2004年由于HRB400钢筋的推广应用,钒氮合金一度暴涨至60万元/吨,2017年末,钒氮合金价格再度翻番,达到50万元/吨以上。而铌主要从巴西进口,价格相对稳定,铌在微合金化工艺中的应用开始受到关注。不过只加入铌,其微合金化工艺过程不易控制,且受加热温度、贝氏体组织和连续屈服,以及抗震性能降低等问题困扰。威合金化

热轧带肋钢筋是我国钢材中单一品种生产和使用量最大的产品,从2015年以来,我国400MPa级及以上高强钢筋产量占螺纹钢筋总产量的比例达到80%。新国际实行后,下阶段是推广HRB500和HRB600级别抗震钢筋。从高强钢筋生产工艺来看,我国热轧带肋高强钢筋普遍采用微合金化工艺和控轧控冷工艺组织生产,其中400MPa级别可以采用控轧控冷,但一些钢筋生产厂家为了追求经济效益,轧后采用介于余热淬火和控冷工艺,钢筋试样表层存在回火索氏体组织,与GB1499.2钢筋混凝土用钢第2部分规定的热轧带肋钢筋主体组织为铁素体和珠光体要求不一致。

HRB500级别抗震钢筋往往采用微合金化匹配轧后控冷工艺生产,由于我国大部分地区地处地震带,对高强钢筋的抗震指标要求高,其中强屈比指标不小于1.25。目前微合金化工艺来说,目前钢筋生产厂家主要采用钒微合金化工艺生产,特别是采用钒氮微合金化工艺生产,钒的强化效果比较显著,且生产过程易于控制、稳定。

过去一直认为,铌更适合于低碳扁平材,可以实现优良的强韧性匹配,但由于铌微合金化工艺需要控制严格生产过程,因而铌合金化钢筋的应用是铌合金化的扩展。

在钢筋生产实践中却发现一些反常的问题,首先应用钒氮工艺生产HRB500抗震钢筋发现强屈比指标比较低,一些批次低于1.25的要求;但采用铌钒复合微合金化工艺,强屈比指标明显提高,一般为1.27-1.30。铌的细晶强化效果显著,而细晶强化对屈服强度的贡献大于抗拉强度,因此,强屈比指标将更低。而钒的析出强化作用高于细晶强化,因此,采用钒微合金化工艺应该更易于保证强屈比指标大于1.25。

随着强度级别的提高,保证强屈比性能成为一个难点。铌最主要的强化效果是细晶强化,而细晶强化将降低强屈比,但HRB500抗震钢筋的生产实践表明,铌能够提高强屈比。扁平材的低温大压下轧制理论,在轧制过程中铌的碳氮化物析出,抑制奥氏体晶粒再结晶和长大,提高未再结晶温度而扩大精轧阶段压扁效果,压扁的奥氏体晶粒晶界面积增加,使相变后铁素体晶粒细化。但钢筋的精轧温度较高,甚至远在未再结晶温度以上,因此低温大压下细化铁素体晶粒效果不明显;其次,由于终轧温度高,添加的铌更多处于固溶态,固溶铌降低相变温度,显现相变强化和在冷床上的析出强化效果。

之前未采用铌、钒复合工艺时,钒的添加量为0.1%左右。而采用铌、钒复合微合金化工艺生产HBR500,其中铌添加量在0.015%-0.025%之间,钒添加量在0.035%-0.060%之间。可以大幅度降低钒氮合金加入量。采用铌、钒复合微合金化工艺,强屈比大于1.25。

在中信金属微合金化技术中心和钢铁研究总院的雍岐龙、张永青等著名学者、教授的带领下,国内某钢厂采用铌、钒复合微合金化工艺解决了HRB600高强钢筋强屈比降低问题,再次证明了铌微合金化的强化效果。在保证钢筋性能要求的前提下,为了降低钢筋的生产成本,钢筋生产厂家非常有必要打通铌、钒等生产工艺途径,根据微合金市场价格切换生产工艺。随着铌添加量的降低,加热温度不需要做必要的调整。铌微合金化的强化效果,轧后采用控制冷却非常有必要,但上冷床温度要严格控制在铁素体转变温度以上。