HRB400

HRB400（精选七篇）

HRB400 篇1

2008年7~9月, 出现个别批次屈服强度低于国标、性能波动大等问题。在对同一批次产品进行力学性能检验时发现同一批次力学性能存在较大差异, 线卷同圈性能差别大, 搭结点与非搭接点屈服强度差别最高达到90Mpa。通过对精轧机前预水冷水箱进行改造及对风冷辊道进行变频调速改造, 成功地解决了以上问题。所生产的盘卷螺纹钢晶粒度等级达到10~12级, 抗拉强度和屈服强度平均值分别达到590MPa和420MPa以上, 延伸率平均值在26%以上, 线卷同圈性能均匀性也得到提高, 屈服强度差别基本控制在15MPa以内。

1 轧制工艺

日钢棒材厂盘螺生产线, 共有28架轧机连续轧制。其中粗、中轧采用平立交替短应力线轧机14架, 悬臂式预精轧机4架, 顶交45°精轧机10架。从12V到精轧机前各机架间设有活套。精轧机前后设有穿水冷却装置, 通过控制水压、水量、水箱数及每个水箱喷嘴数来控制精轧入口处轧件温度及吐丝温度, 实现全线无扭、控制轧制, 生产工艺流程如下:

加热→粗轧→1#剪切头→中轧→2#剪切头尾→预精轧→预水冷→3#剪切头→精轧机→水冷→吐丝→风冷→集卷→PF线→打捆入库。

2 屈服强度低于国标的原因分析及改进措施

细化晶粒是提高钢材质量的一个有效手段。超细晶粒钢通过细化晶粒, 既能提高强度, 又能改善塑性与韧性。根据“形变诱导铁素体相变” (DIFT) 理论, 实现超细晶粒钢的3个要素是:大过冷度、大应变量、轧制温度略高于Ar3[1]。在钢的热轧工艺中, 一般要经过奥氏体再结晶区轧制和未再结晶区轧制两个阶段, 钢材的最终组织性能不仅取决于其化学成分, 还与变形温度、变形程度、变形速率、轧后冷却强度等因素有关, 因而必须对轧制、轧后冷却进行系统优化。

(1) 在线材轧机上生产超细晶粒螺纹钢盘条, 实现形变诱导铁素体相变, 细化铁素体晶粒关键就是要利用积累压下量大和变形速率高的特点, 把线材轧制温度控制在奥氏体未再结晶温度范围内, 充分利用位错强化和细晶强化的不断积累。 (2) 由于7~9月份正是夏季高温季节, 粗中轧和精轧后用水量加大导致预水冷段水压不稳定, 压力仅为0.4MPa~0.6MPa, 水流量下降。流量小时底部冷却速度快、上部冷却速度慢, 入精轧机时形成阴阳面, 温差最大达到100℃, 轧件入精轧机温度整体偏高。根据现场流量表、测温仪可以检测出流量对冷却速度的影响:当生产φ10mm螺纹盘条时, 预精轧出口轧件断面为φ19.3mm, 速度为13.1m/s时, 轧件冷却时间为0.46s。当轧件初始温度为1000℃~1050℃, 冷却水流量为80m3/h~130m3/h, 冷却后轧件表面温降为40℃~140℃, 冷却速度为87℃/s~304℃/s。 (3) 夏季高温季节水温在32℃~38℃, 秋冬季节水温在25℃~30℃水温对轧件降温的影响见表1。

从表1中可以看出, 当水量为130m3/h时, 水温由25℃升高到32℃, 轧件温降则由140℃减少到120℃, 即冷却能力降低了约16%。达到140℃的降温值, 夏季要比秋冬季节增加水量17%。

3 同一批次力学性能不稳定, 线卷同圈性能差别大的原因分析及改进措施

在对同一卷盘条上不同部位取样进行力学性能检验时, 发现有些同一卷盘条的力学性能差别也较大, 即螺纹钢盘条的通

表1水温变化对轧件温降的影响条性能不稳定, 屈服强度最高与最低值相差约30~90MPa。在金相组织分析中发现, 屈服强度高低与样品中的贝氏体含量有关。据文献报导[2], 当贝氏体含量超过15%时, 很容易出现无屈服现象。 (1) 细晶HRB400热轧带肋钢筋盘条的组织主要为铁素体+珠光体。造成含有不同比例的贝氏体的主要原因是轧后在风冷辊道上冷却速度不同。 (2) 该厂风冷辊道总长度92m, 分为四个跌落段, 共22台电机。原控制工艺是每个跌落段一种速度, 即一段辊道由一台变频器控制。

4 检验结果

采用以上工艺生产的20Mn Si HRB400热轧带肋钢筋的金相组织为铁素体和珠光体, 晶粒度达到10~12级。化学成分和机械性能见表2。

5 结语

(1) 在线材轧机上生产超细晶粒盘条螺纹钢, 必须利用变形速率高、积累变形率大和能够多段控冷的特点。不必追求过低的轧制温度, 关键要控制好预水冷效果, 能够实现在奥氏体未再结晶区轧制即可。 (2) 日照钢铁公司根据其工艺装备现状, 以20Mn Si钢为研究对象, 通过对预水冷箱及风冷辊道的改造, 和优化控轧控冷工艺, 成功地解决了夏季生产的超细晶粒盘条带肋钢筋强度偏低、通条性能不稳定及同批盘条性能不稳定等质量问题。在不加微量合金元素条件下, 成功地生产出HRB400热轧带肋钢筋盘条, 从而显著提高经济效益。

摘要：分析了日照钢铁股份有限公司采用国产高速线材轧机生产HRB400热轧带肋钢筋遇到的强度偏低、力学性能不稳定、通条性能偏差大等质量问题的原因, 通过技术改进成功地解决了这些问题。

关键词：HRB400热轧带肋钢筋,力学性能,技术,改进

参考文献

[1]翁宇庆.超细晶粒钢—钢的组织细化理论与控制技术[M].北京:冶金工业出版社, 2003, 10.

HRB400 篇2

HRB400钢筋是专门为建筑应用开发的, 其屈服强度标准值为400MPa。它的强度高, 性能稳定, 并具有优良的工艺性能, 可用于各种施工工艺。并由于钢筋的碳当量低, 所以焊接方便, 焊接性能好[1]。HRB400的强化方法有微合金化、细化经历和余热处理三种方法。微合金化, 即通过在冶炼过程中加入微量的合金元素, 如钒、铌、钛等达到强化的目的。细化晶粒, 即通过控轧空冷的方式细化钢材内部组织晶粒达到强化的目的。余热处理, 即钢材精轧后通过快速冷却使其外层组织转化成马氏体, 然后使钢材心部的余热扩散出来, 对外层的马氏体进行回火, 得到强度更高的组织来达到强化的目的[2]。以往为满足每一特定材料的力学性能要求, 都是采用在热轧带肋钢筋的冶炼过程中加入一些微合金元素的做法, 即靠化学法满足最终的力学性能要求。近几年由于钢材市场持续低迷, 全国大多数钢铁企业都处于亏损的边缘, 所以很多钢铁企业都努力尝试用余热处理方式, 即穿水法减少合金元素甚至不加入合金元素来提高钢材的强度, 从而达到降低成本的目的。

2 工艺流程

HRB400轧制工艺流程:冷坯、热坯→输送、测长 (剔除不合格钢坯) →提升→装加热炉→出炉 (剔除不合格钢坯) →粗轧→1#剪切头、尾→中轧→2#剪切头、尾→精轧→水冷装置 (如不需要可移除) →剪倍尺分段→步进齿条冷床冷却→冷剪定尺→冷却→检查→打捆→称重→入库。

3 化学成分调整

为了确保产品质量, 在用穿水工艺生产钢筋时对不同规格的钢筋的化学成分进行了细分。表1为国标化学成分。表2为我厂不同规格的HRB400钢筋化学成分明细。

4 低倍及显微组织分析

经过近200炉的试验, 我们发现穿水后的HRB400的组织分为两层, 外层为回火组织, 心部为正常的铁素体加珠光体组织。

4.1 低倍图片

图1为低倍图片。从图中我们可以明显看到钢筋截面经抛光腐蚀后呈两层, 外层颜色较暗, 其单侧厚度约占钢筋截面半径的25%。

4.2 显微组织

穿水后HRB400钢筋上冷床温度为650℃。外层组织形成机理为, 奥氏体淬火先形成马氏体, 然后心部余热向外扩散对外层马氏体进行自回火, 而回火的终了温度为650℃, 为高温回火, 故外层最终组织为保持马氏体位向的回火索氏体。中心组织为正常的铁素体+珠光体。图2~图5分别为外层和中心放大100×和500×的金相组织图。心部晶粒度为8.5级, 达到了细化的目的。

5 物理性能

通过对各规格和多批次进行试验, HRB400的成分根据表2进行调配后, 穿水冷却可以提高屈服强度45MPa~75Mpa。HRB400控冷钢筋的成分体系主要体现为非w (V) 合金化。这样在降低成本的同时, 钢筋的性能更加均匀稳定, 各性能指标 (屈服、抗拉和伸长率) 均可以满足国家标准, 且有一定的富余量。

6 经济效益分析

当产品质量性能满足国家标准要求时, 测算生产成本对企业来说显得尤为重要。具体来说, 采用穿水冷却工艺试验的HRB400钢筋平均减少合金元素w (V) 约0.035%, 按目前较低的合金价格估算, 吨钢降低合金成本70元左右。此类钢筋完全可以应用于非抗震设计的施工中。

7 结论

(1) 试验数据表明, 采用轧后穿水冷却工艺生产的HRB400钢筋, 在不添加微合金元素钒的情况下, 材料力学性能和产品质量完全满足国家标准要求, 并应用于非抗震类建筑中。

(2) 若采用穿水冷却工艺, 吨钢成本可降低70元左右, 效益可观。

参考文献

[1]黄锐, 等.HRB400热轧带肋钢筋的性能分析[J].南方金属, 2004.

HRB400 篇3

1 HRB400热轧带肋钢筋主要技术要求

1.1 化学成分要求

按GB1499.2-2007技术标准要求,对HRB400钢筋化学成分、碳当量的规定见表1,根据需要,钢中还可加入V、Nb、Ti等元素。

%

(1) 碳当量Ceq(百分比)值可按下式计算:

Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15。

(2) 钢的氮含量应不大于0.012%。

钢中如有足够数量的氮结合元素,含氮量的限制可适当放宽。

1.2 力学性能要求

钢筋的屈服强度ReL、抗拉强度Rm、断后伸长率A、最大力总伸长率Agt等力学性能特征值应符合表2规定。

2 生产工艺方案

2.1 工艺流程

转炉冶炼→钢包吹氩(喂丝)→连铸(150mm×150mm)→步进梁式三段连续加热炉→高压水除磷→粗轧机组→中轧机组→精轧机组→步进式冷床冷却→定尺剪切→收集、打捆、码跺、入库。

2.2 化学成分设计

(1) 由于GB1499.2-2007技术标准规定钢筋以热轧状态交货,并明确余热处理钢筋不在标准适应范围,同时规定钢筋的金相组织主要是铁素体加珠光体。因广钢目前的轧钢生产线不具备生产细晶粒钢筋的条件,因此只能采用微合金化生产工艺。

(2) 根据广钢生产HRB400、HRB400E的经验以及转炉炼钢厂的生产工艺特点,确定采用含氮微钒合金化的工艺技术路线。添加钒可以与钢中的碳、氮原子形成细小的碳化物和碳氮化物。这些碳化物和碳氮化物在奥氏体转化为铁素体和珠光体的过程中和转变后逐渐析出,起到细化钢筋的室温组织的作用,并阻碍晶格中的位错的运动,产生沉淀强化的作用,最终达到提高钢筋强度的目的,同时氮含量的增加可促进VN化合物的析出,提高钒对钢筋的强化效果。

(3) 碳、硅、锰元素含量的确定。根据资料介绍,碳含量与屈服强度和抗拉强度的相关性比硅、锰大很多,在一定的范围内增加碳含量,可以显著提高钢的强度;随着Ceq的增加,强度显著提高。碳和锰含量的增加虽然可以提高钢的强度,但锰属于淬透性强的元素,具有推迟相变的作用,高锰含量的CCT曲线与低锰含量的CCT曲线相比,孕育期加大,CCT曲线右移,钢的临界转变温度下降。因此当锰含量过高时,由于孕育期的加大,导致冷却曲线极易通过贝氏体转变区,从而形成贝氏体;在同样的冷却速度下,锰含量较低时,由于孕育期的缩短,冷却曲线不会通过贝氏体区。因此,为保证钢的性能稳定, 碳、锰、硅元素含量应控制在相对较窄的范围。

(4) 氮含量的选择。有资料介绍,氮含量最好控制在0.010%～0.016%。根据钢种化学成分范围和技术标准的要求,氮含量控制目标确定为0.010%～0.016%。

综合以上因素,确定HRB400化学成分和碳当量的内控要求如表3所示。

2.3 工艺操作要点

2.3.1 冶炼操作

(1) 入炉铁水条件:[P]≤0.150%,[S]≤0.070%;温度≥1 250℃。

(2) 装入制度:铁水35t,废钢16t,总装入量51t,允许200kg偏差。

(3) 采用单渣操作,终渣二元碱度R按2.5～3.2控制;终点目标:[C] =0.08%～0.15%,[P]≤0.035%,[S]≤0.040%,T=1 650～1 680℃。

(4) 出钢要求采用在线烘包,确保红包出钢,钢包口必须清理干净无渣块,挡渣操作。

(5) 增氮采用加入富氮合金的方式,加入量按表4要求加入,在加完脱氧剂、硅锰、硅铁后,再加入增氮合金。

富氮合金主要成分:N>13%、Si>22%、Ti:8%～13%、Al:8%～13%、P<0.1%、S<0.1%

(6) 钢水进吹氩站进行钢包底吹氩, 吹氩强度以钢渣面明显翻滚为标准,吹氩时间不少于6min,氩后温度控制在1 560～1 580℃之间。

2.3.2 连铸操作

连铸采用敞开式浇注,中间包必须开三流以上,严禁二流开机和过程二流拉钢,连浇温度控制在1 520～1 540℃,中间包液面保持500～700mm,并做好中间包保温工作,浇注过程中严禁中间包吹氧操作;拉速控制在2.5～3.0m/min,二冷弱配水。

2.3.3 轧制操作

加热炉炉温控制:要求轧制直径大于或等于20mm的产品时,均热段、加热段、预热段温度分别不大于1 250℃、1 280℃、1 190℃。正常轧钢时,均热段、加热段炉温不能低于1 050℃;出炉温度控制在1 000～1 200℃范围内。

钢坯入炉前要进行检查和验收,及时剔除有缺陷的钢坯,按批(炉)号排列整齐,每批钢坯的第一条东端截面上要进行切角以分隔清晰,严防混批(炉)号,严格控制加热、轧制和剪切3个质量控制点。

3 生产试验情况

2010年10月28日进行了第1次共17炉的生产试验,并分别于10月30日、11月4日轧制了ϕ25mm规格13批、ϕ32mm规格4批。

2010年12月22日进行了第2次共39炉的生产试验,并分别于12月25日、12月27日轧制了ϕ32mm规格26批、ϕ25mm规格13批。

3.1 第一次生产试验及情况分析

第一次试验熔炼成分见表5,钢筋力学性能见表6。

第一次试验情况分析:

(1) 炼钢过程控制比较好,成分比较稳定,钒的含量基本控制在0.06%左右,氮的含量基本稳定在0.0110%～0.0135%之间。

(2) 钢材性能比较稳定,ϕ25mm规格的钢筋屈服强度在460～510MPa之间,ϕ32mm规格的钢筋屈服强度在440～460 MPa之间,强屈比范围为1.27～1.34,全部达到HRB400抗震钢筋要求。

(3) ϕ32mm规格的钢筋屈服强度比较理想,ϕ25mm规格的钢筋屈服强度稍微偏高,今后生产可通过调整化学成分范围,如减少钒的加入量以适当降低小规格钢筋的屈服强度。

3.2 第二次生产试验及情况分析

第二次试验熔炼成分见表7,钢筋力学性能见表8。

第二次试验情况分析:

(1) 炼钢过程控制比较好,成分比较稳定,钒的含量基本控制在0.05%～0.06%之间,氮的含量基本稳定在0.011%～0.013 5%之间。

(2) 钢材性能比较稳定,ϕ25mm和ϕ32mm规格的钢筋屈服强度在450～500MPa,强屈比范围为1.27～1.37,全部达到HRB400抗震钢筋要求。

(3) 钢筋屈服强度总体仍然偏高,今后生产可在工艺稳定的基础上适当降低合金含量。

两次生产试验均取得了良好的效果。

4 生产成本分析

本次试验钢SY-1(试验钢代号)均用于生产HRB400热轧带肋钢筋,由于目前生产HRB400钢筋采用的是20MnSiVCr钢(所有规格用同一化学成分),因此成本比较主要是与20MnSiVCr钢进行合金成本对比,具体见表9。

由表9可看出,试验钢SY-1比20MnSiVCr钢生产HRB400热轧带肋钢筋可降低合金成本19.69元/吨。

5 结论

(1) 在现有生产工艺条件下,在HRB335化学成分的基础上,添加0.045%～0.070%的钒,氮含量控制在0.011 0%～0.014 0%之间,可以生产满足GB1499.2-2007的HRB400热轧带肋钢筋。

(2) 在满足质量要求的前提下,增氮试验钢SY-1比20MnSiVCr钢生产HRB400热轧带肋钢筋可降低合金成本19.69元/吨。

(3) 用增氮试验钢生产的HRB400热轧带肋钢筋力学性能总体上良好,但屈服强度稍微偏高,今后生产可通过调整化学成分控制范围,如减少钒的加入量以适当降低钢筋的屈服强度。

摘要：本文介绍了广州钢铁股份有限公司转炉炼钢厂应用富氮合金使钢水增氮、辅以钒微合金化技术开发HRB400热轧带肋钢筋的生产实践。开发的HRB400钢筋化学成分稳定、均匀,力学性能满足GB1499.2-2007HRB400热轧带肋钢筋技术要求,生产成本比目前采用20MnSiVCr钢生产HRB400热轧带肋钢筋的可降低19.69元/吨。

关键词：转炉炼钢,增氮,热轧带肋钢筋

参考文献

[1]中国国家标准化管理委员会.GB 1499.2-2007.北京:中国标准出版社,2007.

[2]王安东,刘国权,杨才福,向嵩,韩庆礼.C和N含量对V-N-Ti微合金非调质钢组织的影响[J].材料热处理学报,2007,(5).

HRB500钢筋粘结锚固性能分析 篇4

我国建筑行业所用的钢筋强度与发达国家相比普遍低1~2个等级。采用HRB500钢筋的混凝土构件可以提高承载力, 减少用钢量, 因此发展HRB500钢筋会使我国用钢技术进步迈上一个新的台阶。为了使HRB500钢筋尽快得到推广和应用, 本文研究了混凝土强度、保护层厚度、锚固长度以及配筋率等因素对HRB500钢筋粘结锚固性能的影响, 并总结出HRB500钢筋锚固强度的计算公式, 为现行混凝土结构设计规范的修订提供参考依据。

2 影响因素分析

2.1 混凝土强度的影响

fcu=16.2~40.2MPa, 如图1所示, 粘结锚固强度与混凝土强度呈线性递增的关系, 且与抗拉强度成正比。经统计回归得到:

2.2 保护层厚度的影响

c/d=2.91~4.86, 如图2所示, 增大混凝土保护层厚度的同时粘结强度也会增大, 但是保护层厚度存在一个限值, 当保护层厚度超过这个值之后, 粘结强度不会继续随着厚度的增加而变大。经统计回归得到:

2.3 锚固长度的影响

la=70m m~250m m, la/d=5~18, 如图3所示, 随锚固长度的增加, 承载力提高, 但平均粘结锚固强度逐渐减小, 达到一定的限值后趋于平缓。经统计回归得到:

2.4 横向配箍率的影响

ρsv=1.35~2.26, 如图4所示, 拔出试件中配置横向箍筋, 能延缓构件的开裂时间, 使得粘结强度随之提高。经统计回归得到:

3 锚固强度计算公式

根据试验所得数据, 同时结合影响HRB500钢筋粘结锚固强度的各主要因素进行简化统计回归分析, 得到HRB500钢筋的粘结锚固强度计算公式:

根据统计, 将试验数据参数代入 (5) 计算得到粘结锚固强度τu1和实测的粘结锚固强度τu0, 它们τu1比值τu1/τu0的平均值μ=1.03, 变异系数δ=0.101, 两者符合较好, 因此公式 (5) 适用于HRB500钢筋的粘结锚固强度计算。

4 结论

1) 平均粘结强度大小与混凝土抗拉强度成正比关系;

2) 平均粘结强度大小在相对保护层厚度小于4.5的范围内随保护层厚度增加而增加, 超出此范围后粘结应力增长很小;

3) 平均粘结强度随着锚固长度的增加而减小;

4) 配箍率超过1%平均粘结应力增长不再明显。

参考文献

[1]于秋波, 刘立新, 谢丽丽.HRB500级钢筋某试点工程的经济分析.建筑科学, 2009.

[2]徐有邻, 邵卓民, 沈文都.钢筋与混凝土的粘结锚固强度.建筑科学, 1988.

HRB400 篇5

1化学成份分析

对试生产的一批HRB 500Υ40mm钢材的化学成份进行分析, 结果, 见表1, 产品国家标准和企业生产对化学成份的要求, 见表2。

wB%

wB%

由表1～2可看出, 该批次HRB500Φ40 mm 钢的常规化学成份和碳当量均在国家标准要求的范围之内, 也符合工厂生产控制范围的要求。为增强钢筋性能加入的钒合金元素为0.07%。

2 力学性能和工艺性能检测

2.1 力学性能

按照国家标准要求, 在试验批上取2个试样, 在SHT-4206型拉力试验机上进行拉力试验。表3为力学性能检测结果, 表4为国家标准对力学性能的要求。

2.2 晶粒度和金相组织

在产品上截取30 mm长的钢样进行磨制、抛光, 并经4%硝酸酒精溶液浸蚀后, 在400倍光学显微镜下观察分析, 钢样的金相组织为珠光体+铁素体, 符合GB1499.2—2007标准“3.1 普通热轧钢筋 hot rolled bars:按热轧状态交货的钢筋, 其金相组织主要是铁素体+珠光体, 不得有影响使用性能的其他组织存在”[1]的要求。钢样的晶粒度为8～9级, 如图1所示, 接近国标规定的细晶粒钢要求。

2.3 工艺性能

按照GB1499.2—2007国标7.4的要求取2个试样, 在弯芯为7d的GW-4CC型弯曲试验机上进行冷弯试验, 弯曲后试样表面出现了裂纹, 如图2所示, 不符合GB1499.2—2007国家标准“7.4.1.钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹” [1]的规定。

3 表面裂纹形成原因分析

3.1 可能形成裂纹的原因

a) 化学成份的影响 钢样中的硫磷元素高, 加入微量的合金元素后, 使钢的热裂倾向增加。

b) 轧钢过程中形成裂纹 钢坯轧制过程的控制和轧制后的冷却不当, 都可能会使钢材表面或内部产生裂纹。

c) 钢坯自身原因 由于钢坯的铸态组织不良, 内部夹杂, 也可能会使钢材内部或表面产生裂纹。

3.2 原因分析

a) 由于本次HRB500钢筋化学成分符合标准和工厂技术规范的要求, 排除了化学成份是形成裂纹的原因。

b) 在钢材裂纹部位切取横断面试样, 经磨制、抛光、酸浸后, 在100倍光学显微镜下观查裂纹的金相组织, 如图3～4。从金相图片可以看出, 裂纹附近中心部位和裂纹两边的金相组织都是铁素体+珠光体, 金相组织是正常的, 排除了钢坯加热、轧制、轧后冷却造成裂纹的可能性。

c) 在150mm×150mm HRB500连铸钢坯上取横截面试样, 经车削加工并酸蚀后, 进行低倍检查钢坯内部缺陷, 低倍试样, 如图5所示。

由图5可以看出, 钢坯内部存在明显的的中心裂纹, 裂纹通过中心线大致平行于两边, 裂纹端头距边缘的距离约35mm。从形态看, 是由于钢坯冷却不当, 造成的内部冷却裂纹。

分析认为, 连铸坯内部会存在一定的微裂纹、小的缩孔和疏松, 这些缺陷只要不外露与空气接触, 就会在轧制过程中在轧机压力的作用下使其焊合而不会留在钢材上。但是如果裂纹一旦延伸到边部暴露, 裂纹表面被空气氧化, 轧制过程就无法将其焊合而残留在钢材上。本次HRB500钢筋出现的表面裂纹可能是由于钢坯内部裂纹在轧制过程暴露到表面导致的表面裂纹。

3.3 钢坯产生裂纹的原因[2]

对该炉连铸钢坯进行了分析。该炉连铸钢坯的生产工艺参数为:拉速2.4m/min, 中包温度1562～1568℃, 结晶器水量110m3/h。工艺规程规定的中包温度为1 520 ～1 550℃。

a) 由于该钢种V含量较高, 裂纹敏感性强, 如果钢水过热度高, 拉坯速度快, 二冷配水不合理, 就容易造成铸坯内裂。

b) 由于二冷区钢坯的4个面冷却强度不均匀, 其中有2个面的冷却强度小于另外2个面, 导致收缩不同, 产生内应力。

c) 由于二冷区的连铸坯中心处于2相区, 初凝的固相钢强度很低, 在冷凝的钢坯两边冷却不均造成的热应力作用下, 钢坯内部形成了通过中心线并大致平行于另外两边的内裂纹。

d) 钢中加入钒合金会助长裂纹的形成。

4 改进措施及结果分析

4.1 工艺措施

在分析连铸钢坯裂纹产生原因的基础上, 对后续试验的连铸坯工艺采取了改进措施。

a) 中包温度控制在1520～1540℃。

b) 拉坯速度控制在2.0～2.2m/min。

c) 二冷配水由2∶6∶2调为2∶5∶3。

d) 加强对二冷区和喷水排管的维护, 使4个面的冷却强度一致。

4.2 结果分析

在连铸环节采取上述改进措施后再次进行试验, 并取钢坯进行低倍组织检查, 改进后的连铸坯低倍组织, 如图6所示。

由图6可以看出, 改进后的钢坯内裂缺陷已基本消除, 对用该炉钢坯轧制的钢材进行表面检测和冷弯检测, 均末发现表面裂纹和内部裂纹缺陷。

5 结论

1) HRB500E 钢坯的内裂纹会在轧制过程中在轧机压力作用下使其焊合而不会留在钢材上。如果裂纹延伸到边部暴露则会导致钢材出现表面裂纹。

2) 连铸坯产生内部裂纹的原因, 除钢种因素外, 钢水浇注过程中钢水的温度、连铸的拉速、结晶器和二冷区的冷却强度和冷却方式等都可能造成连铸坯的内部裂纹。

参考文献

[1]GB1499.2-2007, 钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋[S].

HRB400 篇6

1 技术要求与内控成分设计

1.1 HRB500E热轧带肋钢筋主要技术要求

根据GB1499.2-2007技术标准要求,高强抗震钢筋HRB500E化学成分和碳当量(熔炼分析)应符合表1的规定。根据需要,钢中可加入V、Nb、Ti等元素。

钢筋力学性能特征值应符合表2规定。表2所列各力学性能特征值,可作为交货检验的最小保证值。

注: 碳当量Ceq(百分比)值按Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15计算。

抗震钢筋的特殊要求:

(1) 钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比Rundefined/ Rundefined不小于1.25。

(2) 钢筋实测屈服强度与表2规定的屈服强度之比Rundefined/ReL不大于1.30。

(3) 钢筋的最大力总伸长率Agt不小于9%。

1.2 内控成分设计

由于GB1499.2-2007规定钢筋以热轧状态交货,同时要求钢筋金相组织主要是铁素体加珠光体,因此余热处理钢筋不在标准适用范围。结合广钢的生产工艺特点,确定采用钒微合金化的工艺技术路线。

(1) 常规元素:

钢中每增加0.1%C,ReL、Rm可分别提高28MPa和70MPa,但对钢筋的伸长率和焊接性能均不利。因此,应控制钢中的碳含量,防止碳当量过高。锰的加入可提高固溶强化效果,降低相变温度,细化钢的组织,提高强度及韧性,且锰能提高铌、钒、钛在奥氏体中的固溶度积,增强其沉淀强化效果。但锰含量过高会增加碳当量,不利于焊接。

(2) 微合金元素:

本试验采用钒微合金化,利用钒在奥氏体中的固溶度积,增强其沉淀强化效果,保证钢的应变时效,降低脆性转变温度,使钢的强度和韧性获得较好的配合,有效提高钢的高应变低周疲劳性能,尤其是在地震荷载下具有较高的随机疲劳寿命。

由于钢筋规格从8mm到40mm跨度非常大,从满足钢筋性能和降低生产成本等方面综合考虑,根据长期生产HRB400钢筋各种规格的性能指标数据,确定将规格划分为三档,对应钢号分别为HRB500E1、HRB500E2和HRB500E3。

综合以上因素,确定钢坯化学成分(熔炼分析)和碳当量值应符合表3的规定。

2 生产工艺路线及过程控制

2.1 生产工艺路线

优质废钢、铁水或生铁→60t电炉冶炼→钢包合金化→50t LF炉精炼→150mm×150mm方坯连铸→铸坯热送、热装→步进式加热炉加热→连续轧制→步进式冷床冷却→定尺剪切→检验判定→包装计量→产品入库。

2.2 生产过程控制

(1) 原材料控制要求:采用优质废钢、铁水或生铁,将硫、磷含量控制在较低的范围。

(2) 电炉出钢控制要求:终点碳不小于0.10%,出钢时间不少于2min。出钢严禁冲渣,钢包渣层厚度不大于50mm,保证钢包净空为300～500mm。采用高碳锰铁、硅铁、钒铁合金化,出钢过程中加铝块深脱氧,保证所用合金烘烤良好。

(3) LF炉精炼控制要求:造渣材料采用石灰、精炼渣,造渣过程加铝粒、硅铁粉、碳化硅进行扩散脱氧。要造出“白渣”,然后合金化微调成分;控制好底吹氧强度,避免钢水二次氧化。钢水上台前,按3m/t钢喂硅钙丝进行夹杂物改性处理,喂丝过程保持吹氩气搅拌,吹氩过程以钢包渣面微微翻动而不露钢水为准;喂丝后保持5min以上的微吹氩,使夹杂物充分上浮,钢水上台时加钢包覆盖剂保温。

(4) 连铸工序控制要求:中间包烘烤时间应大于3h,烘烤温度大于1 150℃。做好结晶器保护渣、中间包覆盖剂的干燥和防潮保护,做好中间包和大包长水口、浸入式水口的密封,结晶器保护渣、中间包覆盖剂必须少而勤地加入,严禁钢水裸露,做好全过程保护浇注。严禁钢包下渣,中间包钢水温度按1 525±10℃控制,严格按中间包过热度控制拉速,拉速范围为2.0～2.5m/min;合理控制二冷冷却强度,以铸坯矫直温度不低于900℃为宜。

(4) 轧钢应控制好加热温度、轧制速度,选择、控制好孔型,保证钢筋的力学性能、工艺性能、尺寸精度符合要求和表面质量良好。

3 生产试验结果

试验生产了HRB500E1、HRB500E2、HRB500E3分别为25、15、95炉,轧制ϕ16mm、ϕ25mm、ϕ32mm、ϕ40mm四种规格螺纹钢约8000t。试验钢化学成分严格控制在设计范围内,特别是硫、磷含量控制在较低的范围,见表4。

钢筋力学性能(抽样)见表5。

钢筋力学性能全部符合GB1499.2-2007标准要求。钢筋的金相组织为铁素体加珠光体组织。

对ϕ40mm规格螺纹钢筋分别放置5d和15d后检验力学性能,结果见表6。从表6数据可看出,相应时间内钒微合金化HRB500E钢筋时效性不明显。

产品性能分析:钒微合金化HRB500E钢筋在不损失塑韧性指标的基础上获得预期的强度指标,强韧性配合良好,抗震性能有保证,钢筋具有良好的综合性能。

%

注::△=时效后实测值-生产检验实测值。

4 结语

(1) 生产试验结果表明,采用钒微合金化技术生产HRB500E抗震钢筋,可以在不损失塑韧性指标的基础上提高钢筋的强度,强韧性配合良好,抗震性能得到保证,生产的HRB500E钢筋具有良好的综合性能,产品质量符合GB1499.2-2007标准要求。

(2) 根据不同规格钢筋性能的差异,将同一钢种划分为三档,分别设计化学成分控制范围,取得了良好的效果。实践证明,该处理方法技术上可行,经济上合理。

参考文献

[1]中国国家标准化管理委员会.GB1499.2-2007.北京:中国标准出版社,2007.

[2]李新生,等.钢的微合金化强化机理浅析[J].冶金丛刊,2007,(6):15-17.

HRB400 篇7

当前我国正处于城镇快速建设时期, 建筑业作为我国的支柱产业之一正呈现出迅猛发展之势, 钢铁作为主要的建筑材料, 在建设过程中需求量极大。建筑用钢量占钢材消费量50%以上, 但是我国使用钢筋的强度与国外发达国家相比还存在一定的差距, 急需推广使用高强度钢筋。

HRB500钢筋是一种屈服强度达到500MPa的钢筋, 这种钢筋是新Ⅳ级钢筋其直径为6~50mm。其主要优点是强度高在代替HRB335和HRB400钢筋时可以节约用量分别约为33%和20%, 这具有极大的经济效益。本文是通过HRB500钢筋在混凝土梁中作受弯性能试验来研究其在受弯构件中的使用性能。

1 试验概况

1.1 加载方案

本次试验共用6根试验梁, 主要改变的参数是钢筋配筋率和混凝土强度, 配筋率要求在适筋范围内, 混凝土强度分别要求为C20、C30、C40这三种。为了减少截面尺寸带来的影响, 6根梁的截面尺寸全部要求为400mm×200mm, 在每根试验梁的中间的纯弯段内仅仅配置受力主筋, 以防止箍筋和架立筋带来的影响。与此同时, 每个构件都需要预留出3组尺寸为100×100×100mm的立方体试块, 且要求梁和试块必须在相同的环境下进行养护。在每根梁做试验的前一天或同一天测得其抗压强度。

所有试验梁在进行试验时均采用三点加载的试验方案, 通过此加载方式可以保证在梁的中部能够形成较长的纯弯段, 除此之外可以确保弯矩不变且不受剪力的影响, 而且还便于对裂缝观测以及计算。

1.2 测量内容

(1) 钢筋应变 (2) 混凝土应变 (3) 挠度和裂缝

挠度采用百分表进行测量, 并记录裂缝的发展过程, 测量裂缝宽度。

1.3 加载步骤

(1) 在进行加载试验前需要用白灰将梁的两侧刷白, 为方便画裂缝, 用铅笔画上100×100mm的方格;

(2) 仪器安装连接完成后, 首先要进行荷载的预加观察仪器是否正常, 如果出现问题需要及时处理;

(3) 荷载加载后逐级进行, 持载后读数并做记录, 同时观测裂缝;

(4) 当接近破坏荷载时要根据情况严格控制加载以防破坏仪表。

2 试验结果与分析

2.1 实验结果

注:和是标准弯矩组合分别按照fy=420Mpa和fy=400Mpa计算得出的, 所采用的全部试验梁按照和作用下得到短期最大裂缝宽度, 其值乘以1.5的扩大系数得到推算长期最大裂缝宽度, 依据《混凝土结构设计规范》GB50010一2010 (以下简称规范) 中的计算公式得出长期最大裂缝宽度。

2.2 实验结果分析

由于HRB500级钢筋的设计强度比一般钢筋要高, 所以在正常使用状态的情况下其应力就较高, 其在作为非预应力构件的情况下设计构件时, 裂缝的宽度极有可能成为主要的控制因素, 所以分析研究裂缝宽度和成因十分必要。

通过表3和表4可以得到在和作用下, 试验梁短期最大裂缝宽度值在0.2mm左右, 由此推算出的长期最大裂缝宽度在0.3mm左右, 其值基本小于由规范计算公式得出的长期最大裂缝宽度值。由此可以说明: (1) HRB500钢筋在取抗拉屈服强度为420Mpa和400Mpa时, 在正常使用状态的情况下其应力比一般普通钢筋要高, 裂缝的宽度值也相对要大一些; (2) 推算出的裂缝宽度值总体比计算出的裂缝最大宽度要小, 说明按照规范公式计算HRB500钢筋混凝土受弯构件的最大裂缝宽度是比较合理的。

3 建议和结论

HRB500钢筋在正常使用的情况下其应力较大, 其裂缝最大宽度值有可能超过规范所规定的限值, 所以若设计的受弯构件采用的钢筋为HRB500级, 则应该对其裂缝宽度进行正常使用极限状态下的验算, 且其裂缝宽度能够按现行规范中规定的公式计算, 但由于实测裂缝宽度与计算裂缝宽度的比值小于1, 可以考虑将计算最大裂缝宽度乘以折减系数。研究高强钢筋HRB500在钢筋混凝土受弯构件中的使用性能分析对其推广使用有积极作用。

摘要：HRB500钢筋属于高强度且延性良好的金属材料, 采用500MPa级钢筋代替正在使用中的HRB400、HRB335级钢筋能够获得良好的效益。当前对于HRB500钢筋的研究主要存在于两个方面:一个方面是对500MPa级钢筋生产工艺的研究, 另一个方面是对其在实际应用中性能的研究。本文将会对HRB500级钢筋在钢筋混凝土受弯构件使用性能进行分析。

关键词：钢筋,试验,构件,性能

参考文献

[1]王厚昕, 李正邦.我国热轧钢筋的发展和现状[J].材料与冶金学报, 2011 (6) :2-5.

[2]王学忠, 刘佩明, 穆国栋.HRB500钢筋的研制与生产分析[J].山东冶金, 2010 (6) :23-25.