宝武集团广东韶关钢铁有限公司特轧厂 512123
摘要：介绍了韶钢应用铌微合金化技术生产HRB400E热轧带肋钢筋的工艺技术和生产情况，并分析铌微合金HRB400E热轧带肋钢筋轧制工艺中存在的问题，最后提出工艺改进的方法。
关键词：HRB400E；铌微合金；轧制工艺
引言：基于钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的需求量不断增长，并在具体的使用中，广受建筑领域青睐，提升热轧带肋钢筋工艺水平，能够有效提升钢筋质量，更好投入到大型工程建设中。但从2018年11月开始热轧带肋钢筋新国标的推行，钒氮合金价格增长迅速，导致钢坯合金成本居高不下，而同时铌铁合金价格保持稳定，铌微合金化工艺生产HRB400E钢筋成本更具优势。为了应对当前钢铁市场的激烈竞争，在钢筋产品满足新标准要求的情况下，不断降低合金成本，韶钢决定开发研制铌微合金热轧螺纹钢，充分发挥铌合金作用，降低钒氮合金的使用量，从而降低生产成本。
HRB400E生产流程及工艺参数
自新国标执行以来，热轧带肋钢筋在生产过程中常用到三种工艺，包括：控轧控冷、轧后分级冷却以及铌、钒等微合金化生产工艺。
控轧控冷以及轧后分级冷却技术均可实现不同程度的降低合金元素使用量，符合环保标准，是一种能源节约型的工艺技术，但对设备能力要求相对较高，厂房长度较传统产线长，目前对韶钢生产线进行改造实施难度大，改造周期长，而钒微合金化技术生产仍是主要技术路线，但节能降耗工艺技术，始终是韶钢研究的、开发的重要课题。
微合金化工艺，通常加入钢中的微合金化元素主要有Nb、V、Ti 等[1][2]。微合金化元素主要作用是:在钢中形成细小碳化物和氮化物,通过细小碳氮化物的钉扎晶界作用, 在再加热钢坯过程中阻止奥氏体晶粒长大；在再结晶控轧过程中阻止形变奥氏体的再结晶, 延缓再结晶奥氏体晶粒长大；在焊接过程中阻止焊接热影响区晶粒的粗化；通过碳氮化物的沉淀析出,显著提高微合金化钢的强度。而铌微合金化工艺主要是析出的碳氮化铌，在热轧过程中从奥氏体中析出，可以阻止奥氏体晶粒继续长大，可以细化奥氏体晶粒和铁素体晶粒；在位错处析出的碳氮化铌可以钉扎位错，从而位错的继续韵达一体式钢筋的强度，同时碳氮化铌还可以作为铁素体形核的核心，使铁素体的形核数目增加，细化晶粒；发生沉淀强化作用，从而提高钢筋的强度。
在生产HRB400E热轧带肋钢筋过程中，韶钢结合自身生产情况，以资源相对丰富和市场价格稳定的铌替代钒氮合金，研究和开发出铌微合金化生产HRB400E热轧带肋钢筋技术，降低了生产成本。其钢筋化学成分（质量分数）具体如表1所示:
表1 钢筋化学成分（质量分数）
含铌微合金坯经加热炉加热→粗轧机组→1#飞剪切头尾→中轧机组→预穿水冷却→2#飞剪切头尾→精轧机组→轧后穿水→3#飞剪分段→冷床冷却。在加热时含铌的微合金坯需在较高的加热温度下先期实现全部固溶,才能保证在随后的变形和冷却过程中更多的析出，通常加热段以及均热段炉温控制在1120-1220℃，钢坯开轧温度控制在1080-1120℃，确保满足奥氏体晶粒轧制需要；轧制含铌微合金钢筋时,采取较高的开轧温度和终轧温度有利于钢筋强度指标的提高；但由于加铌钢筋的延伸率并不因强度指标的提高而明显下降,同时较高的终轧温度容易导致轧后钢筋冷却速度过快，而产生异常贝氏体组织，造成钢筋屈服不明。因此在实际生产中,可采用在较高的开轧温度，轧件在进入精轧时经过预穿水将温度降低到1050~1100℃，轧后经过1段穿水管将上冷床温度控制在950±20℃，最大程度上通过提高开轧温度钢筋来增加铌合计的固溶量来提高强度，而经过预穿水和轧后穿水来降低终轧温度以及轧后冷却速度来减少贝氏体组织，降低钢筋屈服不明的产生。钢筋在轧制过程中的力学性能比较（如表2所示）。
表2钢筋力学性能比较
通过上表可以看出 , 两种工艺生产的HRB400E钢筋抗拉强度和Agt相差不大 , 而 N b微合金化工艺的屈服强度要略低于 V 微合金化工艺,但力学性能各项指标均能够满足新国标要求。
二、HRB400E热轧带肋钢筋轧制工艺中存在的问题及解决方法
（一）钢筋时效性
在具体处理钢筋时，钢筋性能变化会在力学影响下，呈现不同的变化幅度，相关研究人员，在分析研究中，对钢筋的时效性进行检测，发现含铌与钒微合金钢筋，在力学的影响下，均出现屈服强度与抗拉强度略有下降的情况，下降幅度大致一样。
（二）铌微合金钢筋力学性能稳定
在采用钒氮微合金生产钢筋时，钢坯氮含量出现变化，在同一批次中，钢材的力学性能，屈服强度出现20-25Mpa的波动，氮含量分布不均匀，一定程度上影响了钢筋力学性能；而采用铌+钒氮微合金工艺生产的钢筋力学性能波动则较小，同一批次屈服强度波动只有5-10Mpa。
（三）铌微合金化生产屈服不明问题
在采用铌微合金生产过程中，φ12~16mm小规格的钢材发现钢筋时有屈服不明的现象。通过观察钢筋金相组织，发现出现了贝氏体组织，而单
图7 发生器和传感器位置相同，而传感器安装位置不同时的数据对比
Fig.7 The comparison of the data which has the same position of sensor and gas generator, the different installation position of sensor
对比以上数据得出，B位置和C位置测试的TTFG一样，但B位置测试的Pmax、tmax、P95%、t95%都要小于C位置的测试数据。其中，B位置相对C位置，Pmax减少了2.5%，tmax减小了1ms左右，TTFG不变，因而B位置和C位置对比，曲线是等比例缩小了，而不是上下或者左右偏移。
通过以上数据对比发现，通过对比B位置和C位置Pmax，可见压力在经过150mm长的φ5内腔时，最大压力幅度得到了2.6%的增强。
3结论
通过试验研究发现，发生器和传感器的相对位置对Tank试验中P—t曲线有一定的影响，发生器和传感器轴向距离越近，测试Pmax越大，TTFG越小；发生器和传感器径向距离越近，Pmax越小，TTFG无影响。本研究对发生器Tank系统的设计和发生器P—t曲线研究有一定借鉴意义。
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