铌微合金化HRB400生产工艺与性能

总第161期2007年第5期河北冶金HEB EI M ETALLUR GYTotal 1612007,N umber 5收稿日期8N b 微合金化HRB 400高速线材盘螺的生产王振民,王风才,邢永顺,刘建路(邯郸钢铁公司　线材厂,河北　邯郸　056015)摘要:介绍了邯钢线材厂采用高速线材轧机生产Φ8mm 铌微合金化HRB400热轧盘螺的生产控制过程,产品质量符合GB1499-1998标准要求。

关键词:N b 微合金化;高速线材;盘螺中图分类号:TG 14214 文献标识码:B文章编号:1006-5008(2007)05-0057-02PRODU C TI ON O F CO I L E D R EI N F O RC ED B ARW ITH N b M I CRO -ALLO YE D HRB 400H IGH -SPEED W IR EW AN G Z hen -m in,W A N G Feng -cai ,X I N G Yo ng -shun,L I U J ian -lu(W ire Plant ,H andan Iron and S tee l C o mpany ,H andan,H ebei,056015)A bstrac t:The p roduc tion of Φ8mm hot -roll ed coiled reinforced bar w ith N b m icro -alloyed HRB400high -speed w ire i s introduced .Key W ords:N b m icro -a lloyed ;high -speed w ire;coiled re inforced bar1　引言根据国家建筑设计规范GB 50010-2002《混凝土设计规范》要求,HRB 400热轧带肋钢筋已作为优选混凝土用钢筋。

而HRB 400热轧带肋钢筋的生产通常采用控轧控冷和微合金化的方法,微合金化法通常在20M nS i 成分的基础上添加V ,N b,T i 等微合金元素,使用较多的添加钒氮合金和钒铁合金。

总第２３９期２０２１年４月 南　方　金　属ＳＯＵＴＨＥＲＮＭＥＴＡＬＳＳｕｍ．２３９Ａｐｒｉｌ　２０２１　　收稿日期：２０２０－０７－１４；修订日期：２０２０－０８－１５　作者简介：严　明（１９６６－），男，１９９１年毕业于辽宁本溪冶金专科学校炼钢与铁合金专业，工程师。

　文章编号：１００９－９７００（２０２１）０２－００２５－０３Ｎｂ Ｔｉ Ｎ微合金化生产ＨＲＢ４００Ｅ的实践严　明（阳春新钢铁有限责任公司，广东阳春５２９６２９）摘　要：介绍了采用铌钛氮微合金化技术研制开发ＨＲＢ４００Ｅ钢筋的生产工艺和产品性能。

实践证明，采用铌钛氮复合合金替代钒氮合金生产ＨＲＢ４００Ｅ钢筋，不仅其力学性能良好，而且具有低成本优势。

关键词：铌钛氮复合合金；ＨＲＢ４００Ｅ钢筋；力学性能；低成本中图分类号：ＴＧ３３５．６４ 文献标志码：ＢＰｒａｃｔｉｃｅｏｆＰｒｏｄｕｃｉｎｇＳｔｅｅｌＨＲＢ４００ＥｂｙＮｂ Ｔｉ ＮＭｉｃｒｏａｌｌｏｙｉｎｇＹＡＮＭｉｎｇ（ＹａｎｇｃｈｕｎＮｅｗＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙａｎｇｃｈｕｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，５２９６２９，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｔｅｅｌｂａｒＨＲＢ４００ＥｄｅｖｅｌｏｐｅｄｗｉｔｈＴｉ Ｎｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＩｔｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｂａｒｓｍａｄｅｏｆＮｂＴｉ ＮａｌｌｏｙｉｎｓｔｅａｄｏｆＶ Ｎａｌｌｏｙｈａｖｅｎｏｔｏｎｌｙｇｏｏｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｂｕｔａｌｓｏｌｏｗｃｏｓｔａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｉｏｂｉｕｍｔｉｔａｎｉｕｍｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｌｌｏｙ；ｂａｒＨＲＢ４００Ｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｌｏｗｃｏｓｔ０　前言铌、钒、钛是重要的微合金化元素，在ＨＲＢ４００Ｅ螺纹钢生产过程中，绝大多数钢厂使用的是钒元素，个别钢厂使用铌元素，极少数钢厂使用钛元素。

N b微合金化生产小规格H R B400带肋钢筋的探讨谢国谊毛景平(新疆八一钢铁股份有限公司)摘要：针对转炉冶炼的含铌H R B400钢坯生产小规格热轧带肋钢筋出现无屈服、强度预警现象。

对N b微合金化的强化机理和产生性能不稳定的原因，针对N b微合金化对温度有很大的敏感性的特点，提出生产过程控制方法，稳定了力学性能。

关键词：N b微合金化；温度控制；尺寸控制；冷却速度控制中图分类号：T G335文献标识码：B文章编号：1672--4224(2008)02--0043--031前言目前国内采用微合金化方法生产H R B400钢筋，主要有两种方法，即采用N b微合金化和V微合金化。

随着钒铁的价格持续升高，各钢厂纷纷采用铌生产H R B400钢筋，以降低生产成本。

八钢型材厂从2006年下半年开始用转炉生产的含铌H R B400钢坯替代含钒H R B400钢坯生产小规格热轧带肋钢筋。

生产过程中出现性能不稳定，如无屈服现象、强度预警及不合格等，影响产品质量。

同时在生产过程中采用轧后强制冷却的方式，水的阻力对彩14r am以下小断面热轧带肋钢筋速度产生影响较大，致使速度不能提高，造成产量低，其中∥12r am带肋钢筋日产下降400t。

成材率下降0．5％。

通过对生产实践数据分析，提出了稳定小型机组生产小规格含铌H R B400钢筋性能的控制方法。

2N b微合金化的机理2．1N b微合金化的强化铌铁的熔点范围在1580～1630℃。

它在钢中是一个溶解过程，铌是强碳、氮化物形成元素，在钢中极易形成稳定难溶的N bC、N b(C N)。

在凝固期，先期析出的N bC、N b(C N)微小弥散质点，有利于形成较细小的等轴铸造组织，这种结构赋予细小的原始奥氏体晶粒，并将在加热过程中抑制奥氏体晶粒长大。

在奥氏体区热变形过程中，根据N b(C N)溶解析出规律，通过控制加热温度、开轧、终轧温度等参数，控制N b(C N)的析出时机，利用N b(C N)在奥氏体中的析出，钉扎晶界、亚晶界、位错线等晶体缺陷处，来延迟奥氏体再结晶开始时间和防止二次晶粒长大，达到细化奥氏体晶粒，并进而细化铁素体晶粒，对钢产生强韧化作用。

含铌HRB400E钢筋无屈服强度的原因分析及对策狄明军（新疆八一钢铁股份有限公司制造管理部）摘 要: 针对八钢生产的HRB400E( Nb)热轧带肋钢筋的无屈服强度现象, 从缺陷钢筋的金相组织、化学成分、力学性能等方面进行分析, 并与力学性能正常的钢筋进行了比较。

经过分析认为金相组织存在大量贝氏体是造成带肋钢筋性能无屈服强度的主要原因, 并提出了改进措施，取得明显效果。

关键词:HRB400( Nb)；热轧带肋钢筋；无屈服强度；贝氏体中图分类号：TG113.25 文献标识码：A 文章编号：1672—4224（2020）02—0011—04 Analysis of Reasons and Countermeasure of No-yield-point of the HRB400E Steel Bar for Nb-micro-alloyingDI Ming junAbstract:In view of the phenomenon of no yield strength of HRB400( Nb) hot rolled ribbed bars in Bayi Steel, the metallographic structure, chemical composition and mechanical properties of the defective steel bars are analyzed and compared with those of normal mechanical properties. Through analysis, it is considered that the existence of a large number of bainite in the metallographic structure is the main reason for the non yield strength of the performance of ribbed steel bars, and the improvement measures are put forward, with obvious results.Key words: HRB400( Nb)；hot rolled ribbed bars；no yield strength；bainite(Manufacturing Management Department,Xinjiang Bayi Iron &Steel Co.,Ltd .)1 问题的提出多年来八钢主要以钒氮合金生产HRB400E热轧带肋钢筋，由于钒氮合金价格变化巨大，为降低成本，研究探索采用铌微合金化替代钒氮合金的工艺生产热轧带肋钢筋。

铌在钢的控轧控冷工艺中微合金化的作用[摘要]本文主要介绍铌的强化原理、铌在钢中微合金化中应用，通过控轧控冷工艺改善铌在钢中的分布来提高铌的性能，以及当今世界铌钢的情况及生产铌钢应用的新工艺。

[关键词]控轧控冷；铌钢；强化；工艺；1.前言目前我国热轧钢筋的消费量已达5000余万吨，相对于发达国家钢筋以400n／mm2以上强度级别应用为主的局面，我国仍以335n／mm2级别的热轧钢筋为主。

近年来，随着建筑结构施工规范gb50010的修订执行hrb400热轧钢筋将逐步成为我国钢筋混凝土结构用主导钢铁材料，该级别钢筋使用比例是逐年上升的趋势。

建设部2002年4月正式发布新的《混凝土结构设计规范》后，建筑用钢的产品升级换代不断加快，hrb400热轧钢筋的主导钢种20mnsiv 的必需原料v-fe，vn合金价格大幅上涨，导致生产成本显著升高，急需开发新的生产工艺和替代钢种。

世界范围内的钢筋标准中，iso标准、西欧等国钢筋标准是以轧后余热处理工艺为基础的，而在我国，轧后余热处理钢筋的生产使用受到各种限制，因此高强度级别钢筋生产基本以微合金化为主，在所有的微合金化方式中，以v微合金化最适合长型材生产工艺要求。

微合金化元素的应用较多地集中在nb、v、ti三大主要微合金元素，其中对nb元素的研究应用较多地集中在扁平材上。

与v元素相比nb析出物的溶入温度较高，因此要求相对高的工艺加热温度，同时nb微合金化技术的应用在于nb的碳氮化物对再结晶的阻滞作用，以此来实现非再结晶轧制，而长型材生产本身具有的高温快轧的特点在现有生产线上较难实现非再结晶轧制。

虽然nb的碳氮化物的析出强化作用较v的沉淀强化弱，但是利用nh的沉淀强化和组织强化作用，也可作为hrb400热轧钢筋生产的微合金化方式。

上世纪末，国内开始超细晶碳素钢筋的研究工作。

通过在临界奥氏体区终轧诱发铁素体相变和铁素体动态再结晶，将晶粒细化至微米尺度，实现用普碳钢生产hrb400钢筋，材料成本低，具有经济效益显著和广阔的发展前景。

HRB400级高效钢筋简介0001.主要化学成分HRB400级钢筋对20MnSi化学成分作了微调，调整了钢材中C、Si、Mn 元素的含量，添加了V、Nb、Ti微合金元素。

利用、铌、在钢中的沉淀强化作用，细化钢的晶粒，改善金相组织，提高了钢材的强度，其他化学成分如C、Mn、Si与原II级钢无大差别，见下表。

2.HRB400级钢筋的优良特性HRB400级钢筋具有很高的强度，这一点非常适合于结构的主要受力钢筋，在承受相同的荷载条件，可以使同一构件配筋率相对减少，方便了施工操作，降低了施工能耗，作为为一种新型的材料和技术，大大降低了施工成本的投入。

新编的国家标准《混凝土结构设计规范》（GB5O0l0-2002）中也表述：“提倡用HRB400级钢筋作为我国钢筋混凝土结构的主力钢筋，推进我国在工程实践中提升钢筋强度等级。

”HRB400级钢筋的主要性能优点有：（1）强度高、安全储备大利用提高钢筋设计强度而不是增加用钢量来提高建筑结构的安全可靠度水准是一项经济合理的选择。

HRR400的设计强度为360MPa，屈服强度为4000MPa，抗拉强度为57OMPa，比HRR335的强度高16%～20%。

而HRB335钢筋强度相对较低，尺寸效应大，直径25mm以上强度大幅度下降。

如细直径（6mm～10mm）HRR400钢筋取代传统HPB235级钢筋，其强度设计值由2lOMPa 提高到360MPa，可大大降低配筋率。

（2）工艺性能优良具有优良的冷弯性能，有明显的屈服台阶，且应变时效敏感性低，加入钒的HRB400级钢筋对低碳钢应变时效具有强烈的抑制作用。

（3）焊接性能良好采用微合金化工艺，碳当量较低，且微合金元素能够阻止焊接后晶粒的长大，焊接性能良好。

（4）强屈比和延伸性能良好HRB400级钢筋伸长率≥14%；均匀伸长率为14%左右；强屈比σb/σs≥1.25；屈服强度与强度标准值比≤1.3。

故延性很好，有利于结构抗震和结构塑性内力重分布。

特殊钢SPECIAL STEEL 第42卷第1期・66・2021年2月Vol. 42. No. 1February 2021锭含量及铸锭加热温度对HRB400螺纹钢组织性能的影响周云杨晓伟陈焕德张宇(江苏省(沙钢)钢铁研究院,张家港215625)摘要利用Gleeble 热模拟仪、高温激光共聚焦显微镜、透射电子显微镜研究了饥含量(0.011% -0.055%)及加热温度(1 100 ~ 1 250 ■€ )对HRB400钢20 mm 板组织和性能的影响。

结果表明，1 180 °C 加热1 h 时20 mm 钢板中随锭含量增加，铁素体比例减少，贝氏体比例增加，屈服强度升高;規含量0.024%时,组织中铁素体比例50.8%、珠光体比例39.0%,贝氏体比例10.2%,屈服强度426 MPa,抗拉强度685 MPa,伸长率24.0%,断面收缩率61.3 %0锭析出物尺寸随加热温度升高逐渐细化，数量逐渐增多;1 180七加热时锭含量析出物尺寸7-88 nm,呈弥散分布。

关键词锭微合金化HRB400钢加热温度珠光体贝氏体Effect of Niobium Content and Ingot Heating Temperature on Microstructure and Property of HRB400 Steel RebarZhou Yun , Yang Xiaowei , Chen Huande and Zhang Yu(Institute of Research of Iron and Steel (IRIS) of Shasteel ‘Jiangsu Province ,Zhangjiagang 215625)Abstract The effects of niobium content (0. 011% ~0. 055% ) and heating temperature ( 1 100 - 1 250 七)on mi ­crostructure and properties of HRB400 steel rebar 20 mm plat are studied by thermal simulator Gleeble , high temperature la ­ser con-focal microscope and transmission electron microscope. In 20 mm plate with heating at 1 180 °C for 1 h , with in ­creasing content of niobium addition , the bainite content in steel increases to inhibit ferrite transformation , leads to increas ­ing yield strength. Addition of 0. 024% niobium , the microstructure has 50. 8% ferrite ,39. 0% perlite and 10. 2% bainite , which corresponds to yield strength of 426 MPa, tensile strength of 685 MPa, elongation of 24. 0% and reduction of area 61.3% . The size of niobium precipitates gradually refine with the increasing of heating temperature , the number is gradually increasing , and the disperse distributed niobium-containing precipitates with a size range of7 ~ 88 nm can be produced at a heating temperature of 1 180 乞.Material Index Nb-Microalloying , HRB400 Steel , Heating Temperature , Perlite , Bainite采用微合金化的技术路线生产的钢筋性能稳定、 节能环保，在工程应用上具有明显优势。

Nb微合金化HRB400E抗震盘螺开发摘要：柳钢用铌微合金强化代替钒强化，用低温轧制和快速冷却的工艺试制了HRB400E抗震盘螺。

产品综合力学性能、焊接性能良好，金相组织主要为铁素体+珠光体+少量贝氏体，满足GB/T1499.2-2018对抗震钢筋的要求。

关键词：抗震盘螺;铌;微合金化;控制轧制1、前言钢筋混凝土用热轧带肋钢筋是国内外建筑工程中广泛使用的一种增强材料，应用范围广、生产量大，我国建筑用钢占钢材的消费比例约为53.3%，钢筋涉及的钢铁企业多，分布范围广。

性能上其要求其既要有较高强度，又要有良好的塑韧性、可焊接性、抗震性能、粘结性等指标。

生产中通常采用控轧控冷和微合金化的方法，微合金化法通常在20MnSi成分的基础上添加V，Nb，Ti等微合金元素，近年来由于钒铁合金、钒氮合金的价格持续升高，各钢厂纷纷采用Nb微合金化生产HRB400E热轧带肋钢筋。

Nb微合金化连铸方坯在柳钢连续式棒材生产线上生产低生产成本的HRB400E热轧带肋钢筋产品已获得成功，为了提高坯料共用性、降低生产成本，结合自身设备特点，柳钢开展了Nb微合金化抗震盘螺的生产研究，成功生产出合格的的Φ6mm-Φ12mmHRB400E热轧带肋钢筋盘螺。

2、钢坯成分设计Nb微合金化钢坯是在20MnSi的基础上添0.012-0.023%Nb，Nb主要以细晶强化和沉淀强化来提高强度，Nb较容易熔入钢中，也较容易从钢中析出。

Nb与C，N的结合能力强，是强碳化物形成元素，其形成的Nb（C）、Nb（CN）在高温下十分稳定性，对钢的蠕变极限、持久强度、冲击韧性、脆性、临界转变温度、焊接性能等均有良好影响，还能通过固定氮消除钢中自由氮，改善韧性，消除应变时效。

碳、锰的设计主要是为了保证钢种的强度，考虑钢种的焊接性能将锰和硅含量上限降低，Ceq≤0.54%，满足GB/T1499.2-2018要求。

钢坯的化学成分见表1。

表1：HRB400E(Nb)钢坯化学成分3、轧制工艺3.1加热工艺加热温度对整个轧制过程影响最大，加热温度的高低直接影响了轧件原始奥氏体晶粒尺寸大小，须严格控制均热段温度。