[专题]首钢低成本HRB400钢筋生产技术

[专 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ]首钢低成本HRB400钢筋生产技术 首钢低成本HRB400钢筋生产技术 11122 周玉丽 王全礼 邸全康 李艳平 刘健 (1首钢技术研究院,北京 100041;2 首钢型材轧钢厂，北京 100041) 摘 要:低成本HRB400钢筋的生产，面临两大技术难点:?焊接性能;?抗震 性能。本文主要围绕解决焊接和抗震问题展开技术研究，以实现低成本地生产 HRB400钢筋，满足 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 要求。 关键词:低成本 HRB400 钢筋 焊接 抗震 Research of HRB400 Produced with Low Cost Technology 111 22Zhou Yuli,Wang Quanli, Di Quankang Li Yanping,Liu Jian 1.Shougang Research Institute of Technology，Beijing，100041，China 2.Shougang Section Steel Rolling Plant，Beijing，100041，China Abstract: HRB400 produced with low-cost technology has to face the problem of welding performance and earthquake-resistance. This paper mainly introduces research content and result around problem-solving, to realize producing HRB400 with low cost which meet the demand of national standards. Key words: Low-cost technology, HRB400,steel bar, welding, earthquake-resistance 低成本工艺指的通过 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 自身的线、面缺陷强化即形变位错强化和晶界强化来提高材料的性能，从而减少微合金的加入量，部分规格可实现不添加微合金。低成本工艺与微合金化工艺相比，降低合金成本约30-70元/吨。采用缺陷强化技术面临的难题之一是钢材的焊接性能，因为焊接时，热影响区(HAZ)金属重新加热到很高的奥氏体温度区，焊后该区晶粒粗化，失去了缺陷强化的作用;难题之二是钢材的抗震性能，因为面缺陷强化对屈服强度的提高远大于对抗拉强度的提高，单纯依靠面缺陷强化必然会导致强屈比下降。 为了保证低成本HRB400钢筋的焊接性能与抗震性能，进行如下研究:(1)焊接强度与化学成分、母材强度的关系研究;(2)焊接热影响区晶粒粗化与原始铁素体晶粒度的关系研究;(3)经济地获得面缺陷强化的技术;(4)经济地获得线缺陷强化的技术。通过上述试验研究确定了满足焊接安全和抗震要求的低成本HRB400钢筋化学成分和生产工艺。 1 焊接强度与化学成分、母材强度的关系研究 具有不同化学成分级的钢筋焊接强度与母材强度的关系，以及理想状态焊接强度与母材强度的关系见下图1所示。 图1 不同钢种以及理想状态焊接强度与母材强度的关系 随着化学成分及组织形态改变，母材强度大幅提高，焊接强度也得到一定程度的提高，但是无论母材强度如何增加，焊缝强度始终?575MPa，导致断裂发生在焊缝，不能满足焊接安全要求。理想状况HRB400钢筋平均母材强度应略低于焊缝强度，使得断裂发生在母材，保证钢筋焊接性能安全。 如何通过化学成分在标准要求范围内调整，使得焊接强度提高到理想强度值以上，同时母材强度不大于焊接强度，是研究的一个难题。通过回归HRB335生产数据，分析化学成分和抗拉强度的关系，得到两个结论:(1)添加C、Mn、Si溶质元素，利用点缺陷等原理对金属基体进行强化，能显著提高材料的抗拉强度;(2)提高碳当量能显著提高母材的抗拉强度，但是对焊接性能有一定损害。 统计分析大量的焊接试验数据发现，在焊接方式一定时(如电渣压力焊)，焊接强度与锰当量呈线性关系。锰当量计算公式: [1]Mn=Mn+0.03Si+22.2N+0.64Cr。试验发现，锰当量提高0.1,能够降低相变开eq 始温度20-30?，使焊缝和热影响区在高温快速冷却过程中形成一定数量的相变强化，提高焊缝和热影响区强度;另一方面，低温相变获得更多的珠光体和更细的珠光体片距，有利于提高焊接强度。 另外，我们对Mneq,1.57,的钢筋进行焊接，并对接头进行金相观察和硬度分析，电渣压力焊接头各区域都获得不同程度的贝氏体组织强化，对于提高焊缝及热影响区强度起到了重要作用，另外从硬度分布来看(如下图2)，获得如下结论(1)焊缝的硬度最高，其次是热影响区的硬度，母材的硬度最低。(2)在热影响区，从接近焊缝处到过渡到母材处其硬度由高到低逐渐降低。 (3)根据硬度与强度的对应关系，可预知焊接后接头处强度最高，接头及热影响区的强度都应比母材强度高，这就保证焊接后断裂位置位于母材处。 320硬度值HV0.2平均值HV0.2300 280 260 240 220012345678 图2 低成本HRB400焊缝热影响区硬度HV0.2图线 2 焊接热影响区晶粒粗化与原始铁素体晶粒度的关系研究 结合文献以及焊接热模拟试验，原始铁素体的晶粒尺寸越小，所得到的初始奥氏体的尺寸就越小，而其最终热影响区粗晶区奥氏体的晶粒就越大，如图3所示。随着原始铁素体晶粒尺寸的不断减小，快速加热时的材料转变温度(A和C3 [2]A)不断降低，奥氏体晶粒长大的粗化温度下降，粗晶区(CGHAZ)变宽。 r3 图3 原始铁素体晶粒尺寸对焊接热影响区(HAZ)奥氏体晶粒长大的影响 上述分析得出的结论是化学成分相同，晶粒尺寸越小焊接强度可能越低，这与图1的分析结果是一致的， 20MnSi材质通过超细晶工艺母材强度达到715MPa，比常规工艺母材强度提高100MPa，但是焊接后强度降至570MPa，比常规工艺轧材焊接强度还要略低。 3 经济地获得面缺陷强化的技术 焊接强度确定后，母材强度一方面必须不小于标准要求，同时又不得大于焊接强度值。通过计算，要保证母材强度在标准要求之上，焊接强度值之下，晶粒度需要控制在9.5~10.5级之间。而常规工艺生产HRB335，晶粒度?8级，需要提高晶粒度1.5级以上。 采用超细晶路线能够有效获得面缺陷强化，但是超细晶工艺生产大规格钢筋会带来如下问题:1、边部晶粒细，心部晶粒粗，组织不均匀; 2、焊接后强度下降显著，不能满足焊接要求; 3、屈服强度提高远大于抗拉强度提高，造成强屈比抗震性能不足; 4、设备要求高。 通过电机负荷计算、热模拟试验以及冷却模型验证，最后确定了本项目获得面缺陷强化的途径不是超低温、大压下的超细晶路线，而是采用如下途径:途径一:适当降低再结晶区变形温度;途径二:轧后及时、分级、有限冷却。 通过金相显微镜对成分接近的Ф25mmHRB335和Ф25mmHRB400钢筋进行组织观察，测定晶粒度，并通过经验公式定量计算面缺陷强化对HRB400钢筋强度的贡献。 图4 φ25mmHRB335钢筋边部、心部组织照片 图5 φ25mm低成本HRB400钢筋边部、心部组织照片 HRB335试样平均晶粒度为8级，平均晶粒尺寸为21μm;低成本HRB400试样平均晶粒度为9.5级，平均晶粒尺寸为14μm。根据晶粒度与强度的关系式计算出低成本HRB400的面缺陷强化效果约为27MPa。低成本HRB400钢筋化学成分范围如下表1。 表1 低成本HRB400钢筋化学成分 牌号 C,% Si,% Mn,% P,% S,% HRB400 0.17-0.25 0.30-0.80 1.10-1.60 ?0.030 ?0.030 4 经济地获得线缺陷强化的技术 采用20MnSi钢坯进行不同轧制工艺试验，总结出晶粒度与屈服强度、抗拉强度以及强屈比的关系如下图6。 屈服强度抗拉强度屈服标准 抗拉标准强屈比强屈比抗震要求 7002.4 6002.2 2500 1.8400强屈比强度，MPa1.63001.4 2001.2 77.588.599.510晶粒度，级 图6 晶粒度与力学性能的关系 从试验结果看，随着晶粒细化，母材屈服强度和抗拉强度均得到提高，而且屈服强度的提高幅度更大，同时强屈比下降。晶粒度为7.5,8级时，屈服强度和抗拉强度均未达到标准要求;而当晶粒度达到9.5级时，强度富裕量较大，但强屈比已经低于1.25的抗震要求。 也就是说，单纯采用面缺陷强化难以满足抗震要求，必须通过线缺陷强化来提高材料的抗拉强度，因为线缺陷强化对材料抗拉强度的贡献要大于对屈服强度的贡献。 线缺陷主要来源于形变过程，同时线缺陷在高温状态下消失非常迅速，如何使形变过程中产生的高密度位错在形变后得到保留，从而实现对材料的强化,通过工艺研究，降低形变温度、轧后立即冷却等方式是保留高密度位错较好的途径。 为了定量分析线缺陷获得情况和强化贡献大小，取低成本HRB400钢筋和同成分的HRB335试样，通过透射电镜进行线缺陷密度分析，并采用经验公式计算线缺陷强化对HRB400钢筋强度的提高值。 HRB335钢筋试样中观察到的线缺陷较少，如图7。而HRB400钢筋试样中观察到明显的线缺陷，如图8所示。 a.高倍明场衍衬像 b.视图a对应的选区电子衍射 图7 HRB335钢筋线缺陷形态 a.高倍暗场衍衬像 b.高倍明场衍衬像 c.视图b对应的选区电子衍射 图8 低成本HRB400钢筋线缺陷形态 低成本HRB400钢筋线缺陷在晶内形态为弯曲形的折线，在高密度的局部线缺陷区，线缺陷之间呈网状缠结形成了线缺陷胞(如图8中视场a)。视图b为高倍明场衍射像，可见条状平直的滑移带，在滑移带之间分布着较多错综复杂相互交织的线缺陷。视图c是对应b的选区电子衍射。 28通过计算，低成本HRB400钢筋的线缺陷密度大约为8.25×10/cm，线缺陷强化效果约为16MPa，相当于0.01,Nb的强化效果。 目前首钢低成本HRB400钢筋的生产技术正在逐步向首钢长治钢铁厂100万吨新棒材生产线转移，在保证钢筋基圆组织满足标准要求的前提下，对于不同规格钢筋采用不同的微合金减量化 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 5 结论 1)通过大量对比分析低成本HRB400钢筋与Nb微合金化HRB400Nb的各项使用性能，包括抗震性能、闪光焊性能、电渣压力焊性能、强屈比、时效性能、低温拉伸性能、低温冲击性能，获得结论是:低成本HRB400钢筋使用性能等同于铌微合金化HRB400Nb。 2)低成本HRB400钢筋的开发，不但大幅度地降低了生产成本(降低合金成本约30-70元/吨)，而且产品具有优良的焊接性能、抗震性能以及低温性能，有效推动了我国建筑钢筋的更新换代。 参考文献 [1] 林晏民. CONSTEEL电炉生产的小型连轧螺纹钢屈服效应不明显现象的研究. 钢铁，2004(1):52 [2] 田志凌. 超细晶粒钢(超级钢)的发展与焊接. 第十一次全国焊接会议论文集(第1册)，2005:38-45 作者简介: 周玉丽，2002年毕业于北京科技大学，硕士研究生;现任职务:首钢技术研究院特钢所科研员;从事工作:新产品开发;职称:高级 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师;座机:88297947;Email:zhouyuli@mail.sohugang.com.cn;