高强度钢筋组织分析和强化工艺措施

Φ22~25 mm HRB400(/%:0.20~0.25C,0.25~0.43Si,0.90~1.15Mn)钢筋和Φ18~28 mm HRB500(/%:0.20~0.25C,0.50~0.65Si,1.38~1.53Mn,0.05~0.07V)高强度钢筋的生产工艺流程为100 t顶底复吹转炉-出钢脱氧合金化-钢包底吹氩气-160 mm×160 mm方坯连铸-连轧。通过对HRB400钢筋和HRB500高强度钢筋的组织观察,分析了V和Nb碳化物在钢中的析出行为及对性能的影响,提出了HRB400钢筋的表面淬火自回火组织层宜控制在1 mm以下和HRB500钢筋采用V-Nb复合微合金化强化改进措施。通过控制钢中C含量0.18%~0.23%,钢筋水冷后温度从650℃提高到700℃,HRB500钢筋采用V+Nb含量0.05%~0.07%复合强化等工艺措施。Φ22~25 mm HRB400钢筋屈服和抗拉强度分别从460~510 MPa和580~610 MPa下降至440~490MPa和570~620 MPa,Φ18~28 mm HRB500钢筋屈服和抗拉强度分别从560~610 MPa和670~700 MPa提高至570~620 MPa和680~710 MPa,显著提高了钢筋的综合力学性能。     

400 MPa级縮微合金化抗震钢的控轧控冷工艺实践

在化学成分合理设计的基础上HRB400E钢(/%:0.21～0.25C,0.40～0.65Si,1.40～1.55Mn,≤0.040P,≤0.040S,0.015～0.025Nb,0.005～0.008N),研究了不同加热温度及控轧控冷温度对力学性能、金相组织和钢筋表面时效锈蚀的影响。提出了最佳的轧制温度参数:加热温度为1140～1170℃、开轧温度为1 040～1 060℃,精轧温度为1000～1030℃,终轧后的冷床温度是870～890℃。结果表明,铌微合金化HRB400E钢屈服强度450-475MPa,其析出物主要为粒径大小为300～600nm的Nb(C,N),分布在网状碳化物上、网状碳化物边缘以及晶界附近的晶粒内部。     

新型V-Ti-B微合金化调质Q690E钢板的开发

通过低碳及"Mn-Cr-Mo-B-V-Ti"微合金化成分设计及轧制、热处理工艺选择,成功开发出工程机械用Q690E钢板(/%:0.10～0. 15 C,0. 20～0.40 Si,≤0.015 P,≤0.005 S,0.30～0.40 Cr,0.20～0. 30 Mo,0.035～0.045 V,0.01～0.02 Ti,0.001～0.002 B)。Q690E钢板880～910℃淬火+570～610℃回火的微观组织为回火索氏体,屈服强度811～891 MPa,抗拉强度852～938 MPa,-40℃冲击功在132～167 J,满足GB/T16270-2009对Q690E工程机械用钢力学性能的要求,结果满足用户严格使用要求,同时降低了生产成本。     

热轧Φ6 ~40 mm HRB500E螺纹钢筋的生产实践

根据GB/T 1499.2-2018标准,水钢设计了Φ36～40 mm HRB500E螺纹钢筋的内控成分为（%）0.22～0.25C、0.60～0.70Si、1. 50～1.60Mn、0.11～0.13V、P≤0. 045、S≤0. 045。采用"100 t顶底复吹转炉冶炼-挡渣出钢-脱氧合金化-LF炉精炼-160方坯连铸-方坯加热-棒材轧制-空冷"的工艺流程,生产出的Φ36 mm HRB500E螺纹钢筋的屈服强度Re_L⁰ 540～580 MPa,抗拉强度R_m⁰ 705～735 MPa,断后伸长率A 15. 5%～20. 5%,最大力总延伸率A_gt 11.5%～14.0%,实测抗拉强度与实测屈服强度之比R_m⁰/R_eL⁰为1.25～1.32,实测屈服强度与GB/T 1499.2-2018标准要求的最低屈服强度之比R_eL⁰/R_eL为1.08～1.16,因此,钢筋的力学性能满足GB/T 1499.2-2018标准要求。生产出的Φ40 mm HRB500E钢筋的微观组织为铁素体+珠光体,晶粒度为9.5～10级。     

HRB335热轧带肋钢筋轧后双线穿水冷却技术的应用

针对轧机产量提高后冷床冷却能力不足的问题,安装了轧后棒材穿水冷却装置。生产结果表明,HRB335Φ16 mm热轧带肋钢筋(/%:0.20C、0.20～0.40Si、0.4～1.2Mn),原终轧速度10.5～11.0 m/s,钢材至冷床温度1020～1050℃,钢筋的屈服、抗拉强度和伸长率分别为342 MPa、520 MPa和16.5%;使用穿水系统后终轧速度提高至11.5～12.0 m/s,钢材至冷床的温度降至880～900℃,通过冷床后降至260℃,钢筋的屈服、抗拉强度和伸长率分别为360 MPa,556 MPa和16.9%,生产率提高3%～5%。     

热轧Φ36～40 mm HRB500E螺纹钢筋的生产实践

根据GB/T 1499.2-2018标准,水钢设计了Φ36～40 mm HRB500E螺纹钢筋的内控成分为(%)0.22～0.25C、0.60～0.70Si、1. 50～1.60Mn、0.11～0.13V、P≤0. 045、S≤0. 045。采用"100 t顶底复吹转炉冶炼-挡渣出钢-脱氧合金化-LF炉精炼-160方坯连铸-方坯加热-棒材轧制-空冷"的工艺流程,生产出的Φ36 mm HRB500E螺纹钢筋的屈服强度R_(eL)~0 540～580 MPa,抗拉强度R_m~0 705～735 MPa,断后伸长率A 15. 5%～20. 5%,最大力总延伸率A_(gt)11.5%～14.0%,实测抗拉强度与实测屈服强度之比R_m~0/R_(eL)~0为1.25～1.32,实测屈服强度与GB/T 1499.2-2018标准要求的最低屈服强度之比R_(eL)~0/R_(eL)为1.08～1.16,因此,钢筋的力学性能满足GB/T 1499.2-2018标准要求。生产出的Φ40 mm HRB500E钢筋的微观组织为铁素体+珠光体,晶粒度为9.5～10级。     

Ti微合金化技术在热轧带肋钢筋中的应用

无锡新三洲特钢有限公司通过实施钛微合金化生产工艺,代替了原有的成本较高的Nb+Ti复合微合金化工艺,充分发挥了Ti的沉淀、析出强化作用。经过Ti微合金化工艺生产的HRB400E热轧带肋钢筋具有良好的微观组织形态,晶粒度达到了11级以上,钢筋力学性能稳定.对于Φ18 mm HRB400E钢筋,Ti微合金化成品屈服强度与Nb+Ti微合金化成品相差不多,抗拉强度明显优于Nb+Ti微合金化成品.Φ18 mm HRB400E钢筋平均屈服强度达到438.5 MPa,平均抗拉强度为613.6 MPa;Φ25 mm HRB400E钢筋平均屈服强度达到455.0 MPa,平均抗拉强度为625.0 MPa.     

提高HRB400钢筋屈服强度命中率的研究

研究了碳、锰、硅、钒对HRB400钢筋屈服强度的影响.通过降低合金料加入量、提高转炉终点碳含量,实现化学成分的窄范围控制,提高了HRB400钢筋的屈服强度的命中率,同时降低了合金料吨钢消耗成本.HRB400钢筋适宜的化学成分控制范围是C0.21％ ～ 0.23％、Si0.4％ ～0.5％、Mn 1.32％～ 1.42％、V 0.034％～0.038％（HRB400B）和0.029％～0.033％（HRB400D）.     

海洋平台用钢EH420耐火性能的研究

试验用EH420钢(/%:0.20C,0.38Si,1.63Mn,0.007P,0.001S,0.062V,0.017Nb,0.009Ti,0.021Alt,0.38Ni,0.015Cu)20mm板的生产流程为210t BOF-LF-RH-230mm坯连铸-热轧。分别在室温、450、480、500、600℃对EH420钢进行了拉伸试验,并通过扫描电镜观察了拉伸试样断裂形貌和分析了断裂机理。结果表明,该钢室温屈服强度为443 MPa,480℃屈服强度270 MPa,基本为室温屈服强度2/3,因此EH420钢在480℃以下具有耐火性。     

EAF—CSP流程生产钛微合金化耐大气腐蚀钢板的组织和性能

为顺应集装箱减重的发展趋势，珠钢在EAFCSP流程上开发了基于Ti微合金化的高强度耐大气腐蚀钢板生产技术，屈服强度最高达到570MPa。系统地研究了试验钢的组织和性能，并分析了组织与性能的关系。结果表明，当Ti含量小于0.045％时，钢板屈服强度的提高来主要自于晶粒细化，而当Ti含量大于0．045％后，钢板强度的进一步提高主要来自于Ti（C、N）沉淀强化。     

600 MPa级Nb-Ti微合金高强度钢的开发

开发的Nb-Ti微合金高强钢(/%:0.04C、0.34Si、1.40Mn、0.010P、0.004S、0.098Nb、0.020Ti、0.045Al、0.002 5N)由真空感应炉冶炼、50 kg钢锭40 mm锻造板坯经试验室单架轧机于1 200℃7道次轧制成10mm板,末道次压缩比≥15%,终轧温度880℃,喷水冷却至600℃,置于热处理炉600℃30 min,炉冷至室温,分别模拟层流冷却和卷取工艺。该钢经Gleeble 3500热模拟机试验得出,高温低塑性区为650～800℃和≥1 300℃。力学性能试验结果为下屈服强度R_el625～640 MPa,抗拉强度R_m705～710 MPa,伸长率18.0%～19.5%。所开发的钢具有碳当量低,焊接性能好,成本低等特点。     

Ti-Nb微合金化对低碳高强度钢组织和性能的影响

0.153Ti-0.038Nb和0.080Ti-0.062Nb两种Ti-Nb微合金化低碳钢(/%:0.061～0.075C、0.22Si、1.76～1.77Mn、0.002～0.003S、0.006P、0.003Als、0.003 8～0.004 2N、0.004 0～0.004 5O)由50 kg真空感应炉冶炼,轧成10 mm板,终轧温度880℃,水冷至630℃。试验结果表明,两种Ti-Nb微合金化钢的析出物均为(Nb,Ti)(C,N)复合析出物;当Ti含量由0.080%增加至0.153%,同时Nb含量由0.062%降至0.038%时,钢屈服和抗拉强度分别从558 MPa和653 MPa提高至633 MPa和756 MPa,屈强比、伸长率和断面收缩率变化较小。表明,添加Ti代替部分Nb进行复合微合金化可提高钢材强度,降低生产成本。     

C、Si含量和冷轧压下率对低碳钢Q195冷轧板力学性能的影响

研究了不同C、Si含量对低碳钢冷轧板(/%:0.005～0.034 C,0.008～0.054 Si,0.28～0.30 Mn,0.023-0.026 P,0.004～0.007 S,0.044～0.060 Al)力学性能的影响,工业生产流程为铁水预处理-80tBOFRH-连铸-热轧-酸洗-冷轧。结果表明:C、Si含量越高,强度、硬度越高,伸长率越低。采用工业生产的Q195热轧板(/%:0. 0112 C,0.009 Si,0.30 Mn,0.025 P,0.006 S,0.052 Al)进行实验室冷轧试验,试验结果表明冷轧压下率由41%升高到57%,强度、硬度逐渐降低,伸长率略有升高.当C含量为0.005%～0.010%, Si含量为≤0.012%,冷轧下率为40%～50%,Q195冷轧板的抗拉强度(Rm)≤660MPa,(HRB)硬度值为86～89,满足技术要求.     

600 MPa低硅Nb-Ti微合金化优质3.5 mm热轧双相钢板的开发

通过真空感应炉熔炼和浇铸的50 kg锭锻成40 mm×150 mm坯和热轧成10 mm板以及热模拟试验研究了开发的低硅Nb-Ti微合金化双相钢(/%:0.082C,0.15Si,1.20Mn,0.010P,0.002S,0.020Nb,0.015Ti,0.045Al,0.0035N)静态和动态连续冷却转变(CCT)曲线、组织(11%马氏体+89%铁素体)和力学性能(抗拉强度682 MPa)。并通过铁水脱硫-260 t BOF-LF-RH-230 mm×1300 mm连铸-热轧工艺试制了低硅双相钢(/%:0.075C,0.15Si,1.16Mn,0.012P,0.003S,0.016Nb,0.015Ti,0.033Al,0.0043N)3.5mm板。结果表明,精轧出口温度810℃,水冷至700℃,空冷4.5 s,卷取温度150℃时,该钢的组织为15%马氏体+85%铁素体,晶粒度12~12.5级,抗拉强度672~692 MPa,伸长率24.0%~28.5%,屈强比0.65~0.67,钢板冲压成塑性能优良,制造的轿车轮辐弯曲疲劳性能15×10⁴次。     

XGZT850高强韧性非调质钻探钢管的研制

通过微合金化成分设计,2 t中频感应炉-680 kg锭-锻轧-φ94 mm×5.2 mm管-冷拔至φ89 mm×5.0mm管-880℃正火的中间试验,和50 t EBT EAF-LF-VD-210 mm×280 mm方坯连铸-轧成φ75 mm管坯-穿孔成φ75mm×5.5mm毛管-冷拔φ70.2mm×5.05mm管-880~890℃正火工业生产,成功开发XGZT850高强韧性非调质钻探钢管（/%:0.35~0.41C,0.20~0.40Si,1.4~1.70Mn,≤0.010P,≤0.010S,0.40~0.60Mo,0.04~0.10V,0.03~0.05Ti）。检验结果表明,钢管的抗拉强度1 029MPa,屈服强度931MPa,伸长率达到13.5%;组织为细小均匀的粒状贝氏体;拉伸断口为韧性断口的特征,冲击断口为准解理+韧性断口。该高强韧性非调质钻探钢管性能满足用户的要求。     

Si含量对10B21钢热轧盘条组织和性能的影响

分析和研究了0.03%～0.21%Si含量对含硼冷镦钢10B21 (/%:0.20C,0.03～0.21Si,0.82～0.83Mn,0.009～0.013S,0.015～0.016P,0.0019～0.0020B)Φ34 mm热轧盘条组织和性能的影响。盘条热轧的终轧温度为900℃,缓冷。结果表明,Si含量由0.03%增加到0.21%,10B21钢盘条抗拉强度由480MPa增加到489MPa,即增加了9MPa;HRB硬度值增加5.3,钢的组织中铁素体团尺寸由52μm降低至42μm,非金属夹杂物尺寸及数量无明显变化,淬透性能提高。     

直接淬火800 MPa低合金高强度钢板的开发

开发的20 mm低成本铌钛硼微合金化低碳钢板(/%:0.06C、0.40Si、1.60Mn、0.010P、0.005S、0.050Nb、0.012Ti、0.002B)的生产流程为130 t顶底复吹转炉-LF-RH-250 mm板坯连铸-4300轧机轧制-直接淬火-回火工艺。通过终轧≥900℃,以≥20℃/s冷却速度直接淬火,500℃回火,20 mm钢板抗拉强度R_m为855 MPa,屈服强度R_p 0.2771 MPa,延长率A 16%,0℃冲击功A_kv2 217～238J, -40℃ A_kv2 137～181J。该钢的回火组织为细小的贝氏体板条,宽度为0.5～1.0μm,并有较多弥散分布的30～90 nm Nb+Ti碳氮化物析出。     

500 MPa Nb-Ti微合金高强度汽车车轮钢510CL开发和使用性能

开发试验的 510CL 钢(/% ：0. 08C,0. 07Si,1.25Mn,0. 008P.0. 005S,0. 023Nb,0.018Ti)经半钢脱硫- 200 t顶底复吹转炉-LF-230 mm x 1 650 mm板坯连铸-连轧成5.0 mm板。为了保证车轮钢具有良好的焊接性能，釆用了低碳Nb-Ti微合金化,并结合TMCP(热机械控制轧制工艺)技术开发出500 MPa高强度车轮钢。试验钢的扩 孔率超过100%和焊接性能良好,其冷成形性能和疲劳寿命均达到用户的技术指标，使用后试验钢达到设计要求。