摘要：介绍了达州钢铁股份公司钒铌微合金化Φ25mm HRB500钢筋的工业试制情况，包括钢筋的成分设计、生产工艺及其控制。结果表明，钢筋成分设计和生产工艺合理，钢筋性能满足GB1499—1998标准要求。

关键词：带肋钢筋；HRB500钢筋；V—Nb微合金化

    高强度热轧带肋钢筋在国外已获得广泛应用，而目前我国仍以HRB335钢筋为主，但近年HRB400钢筋发展迅猛。可以预见，HRB500钢筋在我国也将得到长足发展。为作好技术储备，达州钢铁股份公司对HRBS00热轧带肋钢筋进行了技术开发。

1   HRB500钢筋成分设计

    HRB500钢筋执行我国标准GBl499—1998，其化学成分、力学性能和工艺性能要求见表1。HRBS00钢筋还应具备良好的焊接和抗疲劳性能等。

    生产HRB400钢筋一般采用在低碳锰钢中添加V、Nb、Ti等微合金元素，产生碳、氮化物，利用其析出强化及细晶强化机制提高钢筋的强度。在GBl499—1998中，推荐了20MnSiV、 20MnSiNb和20MnTi，但没有HRB500钢筋的推荐化学成分。为此，在HRBS00钢筋成分设计时确定了以下原则：

    (1)因Ti与氧的亲合力大且价格高，在现有装备下不能保证Ti的收得率，故不考虑。因Al 与氧的亲合力大，能有效预脱氧，故设计每炉加入5kg A1；用Al来细化晶粒，可改善钢的强韧性并确保V、Nb的收得率。

    (2)晶粒细化是不同强化机制中唯一既能提高强度又能降低脆性温度的方法。经HRB400钢筋试验表明，在钢中加入约0．03％的Nb，能显著延迟奥氏体再结晶，细化晶粒；并可将其完全再结晶所需的最低温度提高到约950℃，降低轧机负荷，故选用Nb进行微合金化。

   (3)V和Nb均具有很强的析出强化作用。

    由于Nb在0．04％以下能降低脆性转变温度，而V不论含量多少都将提高脆性转变温度。故应使V、Nb达到适宜比例，从而在现有工艺下不改变脆性转变温度。生产试验表明，用Nb微合金化的钢筋易产生贝氏体，导致钢筋无屈服，为达到HRB500钢筋强度要求，故引入V进行微合金化。

    (4)鉴于目前钒价居高不下而铌铁价格较低且稳定，为降低成本决定采用V-Nb复合微合金化。

    (5)目前国内成功开发HRB500钢筋的厂家主要采用提高20MnSiV中钒的含量，使其达到HRB500钢筋的性能要求。综合考虑，成分设计时在20MnSiv的基础上加入一定量的Nb，使其达到HRB500钢筋国家标准要求，见表2。

2   生产工艺及其控制

2．1  工艺路线

    试制HRB500钢筋的主要工艺路线：高炉铁水→铁水预处理→20t LD转炉冶炼→出钢脱氧合金化→吹氩→方坯连铸→加热炉加热→平立式18架轧机连轧→冷却→打包。

2．2  炼钢工艺

2．2．1  转炉冶炼

    为了准确、稳定地控制钢的化学成分，转炉冶炼实行定量(±50kg)装入，以稳定控制冶炼过程，使温度均衡上升并减少喷溅。要防止钢水过氧化，使出钢终点[C]≥0．06％。冶炼中要加强出钢挡渣，要求钢包内渣厚≤50mm。并规定，合金化过程中加入一定的Al块预脱氧，钒铁、铌铁在后期加入，以保证对V、Nb成分的稳定控制。还要加入适量的改质剂，改变夹杂物的形态及分布，并减少钢包内“回磷”。

2．2．2  连铸

    由于高温下细小的Nb析出相在晶内呈弥散分布，连铸时铸坯所受各种应力更易集中于沿柱状晶界析出的先共析铁素体带，使裂纹大多沿柱状晶界萌生并扩展，导致含Nb钢铸坯易产生裂纹。因此在试制过程中对结晶器液面的稳定性、结晶器的振动、二次冷却水的配比进行了严格控制，以确保铸坯基本无裂纹。

2．3  轧制工艺

    达州钢铁股份公司连轧机组不具有完备的控轧、控冷手段。为确保V的析出强化和Nb的细晶强化能有效地叠加，并避免在推钢式加热炉内产生过烧、粘钢等现象，要求加热温度控制在1150～1250℃，终轧温度≤850℃，轧后进行简易穿水冷却。

3  试制结果

3．1钢筋的力学性能和显微组织

    (1)力学性能

    本次试验共炼10炉钢，轧制规格为Φ25mm，其力学性能如表3所示。

由表3可见，HRB500钢筋性能满足国标要求，且性能波动较小，强屈比较高，能满足一、二级抗震设计框架结构的纵向受力钢筋的要求，即σ_b／σ_s≥1．25，σ_s实测≤1．30σ_s标准(σ_s标准=650MPa)。试验结果还得出，钢筋的表面质量、几何尺寸、冷弯和反弯性能合格率均为100％。

(2)显微组织

    从2炉钢中取样进行金相检验，金相组织为铁素体+珠光体+贝氏体(约1．0％)。晶粒度为9．5～10级，Nb的晶粒细化作用明显。

3．2经济效益

    按照目前铌铁价格12万元／t，吨钢加入量0．45kg，则采用V—Nb微合金化生产的HRB500钢筋仅比采用钒铁微合金化生产的HRB400钢筋成本增加54元／t。

    上述试验结果表明，达州钢铁股份公司试制的HRB500钢筋，成分设计和生产工艺合理，完全能满足国标要求。

4  结语

    (1)试制的HRB500钢筋力学性能、工艺性能满足GBl499—1998标准要求。

    (2)用V—Nb微合金化生产HRB500钢筋完全可行。

    (3)本次仅试制了Φ25mm HRB500热轧带肋钢筋，其他规格还待进一步试验。