德标B500B高强钢筋的研制生产

【摘要】为了进一步拓展国际市场份额，在成功开发英标、美标、韩标、日标、澳标的基础上对德标B500B高强钢筋进行了研制，经检验各项性能均满足德标DIN 488要求。

【关键词】高强度；德标钢筋；微合金化

引言

随着公司钢筋出口量的增加，为更好的开拓海外市场，经过国贸部调研，公司决定试制生产德标DIN 488系列钢筋产品。

1 德标钢筋的设计及工艺路线

1.1 化学成分的设计

根据公司现有生产工艺条件，结合B500B对碳当量的要求，参照英标B500B及国标HRB500的生产经验，优化调整了C、Si、Mn元素的含量，同时考虑加入微合金元素V。C、Mn以间隙固溶体形式和置换形式存在于铁素体晶界上，可增加位错抗力，提高钢材的屈服强度；微合金V能与C、N结合成碳氮化物，在低温时起到析出强化作用。V在钢中可控制应变时效，降低钢的脆性转变温度，使强度与韧性更好的配合[1]。

综合考虑上述因素，德标B500B的内控成分设计为： W （C））0.18%～0.22%、W（Si）0.30%～0.55%、W（Mn）1.30%～1.55%、W（P）≤0.040%、W（S）≤0.040%、W（V） 0.10%～0.12%、碳当量Ceq≤0.50（10-28mm）/0.47（32mm）。

1.2外形设计

德标钢筋横肋类型分为两行肋条、三行肋条和四行肋条多种类型，结合公司生产实际，此次研制为两行肋条加纵肋的外形。在纵截面中，横肋应为新月形，且不与任何出现的纵肋相结合。横肋侧面的倾斜度应大于40°（侧面倾斜度α），从肋条至中心的过渡应为辐射式的。与棒材轴线的横肋侧面倾斜角（β）为40°至70°。肋条行的间距总和应不超过圆周的25%。

1.3检化验流程

德标钢筋化学成分按照DIN 488-6标准要求进行测量，力学性能试验按DIN EN ISO 15630-1标准要求进行测量，反向弯曲试验在反弯机上进行，在完成最初90°弯曲以后，将试样加热到100±10℃，保温1到1.25小时，然后在静止空气中冷却到室温，在反弯机上沿相反的方向至少弯曲20度。

1.4工艺路线：

铁水预处理顶吹转炉冶炼钢包脱氧、合金化吹氩、喂线150mm×150mm方坯连铸

连续式加热炉粗、中、精轧冷床定尺检验入库。

2 生产工艺

2.1冶炼工艺控制

钢水纯净度对钢材的强韧性影响很大，在合理设计钢种成分的同时，提高钢水的纯净度。

（1）控制转炉出钢温度及终点钢水氧化性，出钢温度控制在1630―1650℃，终点碳≥0.12%，合金随钢流加入，出钢3/4前加完。

（2）为了避免铸坯出现缩孔、裂纹等缺陷，过热度控制在20―35℃；为防止铸坯中心偏析，确保铸坯内部质量，采用结晶器电磁搅拌和铸坯凝固末端电磁搅拌，二冷锻采用气雾冷却，保证铸坯冷却均匀；确保中间包液面不小于500mm，拉速2.2―3.0m/min。

2.2 轧钢生产工艺

2.2.1 加热制度

采用3段连续式加热炉，高炉煤气为燃料，加热150mm×150mm方坯，为使钢筋的屈服强度满足要求，稳定钢材性能，参考其它500MPa级钢筋的加热制度，制订了合理的铸坯加热温度：预热段800―1000℃，加热段1100-1150℃，均热段1120-1180℃。控制轧制节奏，确保开轧温度1100-1150℃、终轧温度960-1010℃。

2.2.2 轧制工艺制度

为了保证钢材的力学性能，要严格控制开轧温度，粗、中轧温度与国标螺纹钢相同，并调整精轧工艺，控制好钢筋的轧制速度。

德标钢筋与国标规定的公称直径系列值基本一致， 但表面形状差异大。因此除成品孔型外， 其他延伸孔型原则上尽量借用与国标钢筋相近规格的孔型系统。

（1） 延伸孔型选择。第1一第3 机架采用箱型孔型系统， 其余机架采用圆一椭圆一圆孔型系统！轧机平立交替布置，有利于轧制过程中实现无扭转。根据钢坯断面的变化， 在第1―第9 架轧机间采用微张力轧制，第9 ―第18 架轧机间采用活套控制， 实现无张力轧制。粗轧机组采用大变形 大延伸，椭圆孔延伸系数取1.35 一1.40，圆孔型取1.25一1.30，成品孔型取1.15―1.20。[2]

（2） 成品孔型设计。由于按理论重量交货，且同规格德标钢筋理论重量与国标一致，因而其内径尺寸可参照国标钢筋设计；德标钢筋外形特殊，利用突出的横肋进行标记，因此具体设计时，横肋高h 按标准上限设计，有利于延长轧槽使用寿命，并确保相对投影肋面积满足标准要求；横肋间距。按标准中限设计，计算横肋槽数时使用轧辊槽底直径；钢筋表面的3条纵肋要求连续清晰可见即可，其中双纵肋一侧，两纵肋在半圆弧内60°等分，单纵肋一侧，纵肋在半圆弧内90°等分。

2.2.3 冷却方式

本文研究开发的B500B德标钢筋，克服了低碳当量与高强度之间的矛盾，采用完全热轧和轧后自然冷却的方式进行生产。避免的以往通过轧后余热处理来提高钢筋的强度。

3 试制结果及性能分析

随机抽取试制的Φ10mm、Φ20mm和Φ32mm德标B500B钢筋的式样进行尺寸、成分、组织和性能检验。

3.1产品实物性能

统计生产的钢筋力学性能，具体值见表4。

3.2自然时效分析

为保证钢筋自然时效后性能满足标准要求，有必要对钢筋进行时效研究。自然时效60天后，检测钢筋屈服强度呈下降趋势，可下降10～20Mpa；抗拉强度变化趋势不明显且变化不大；强屈比和延伸率略有升高趋势。在批量生产中应考虑到自然时效的影响，热检屈服强度值要留有足够的余量，余量最好控制在30Mpa以上。

4结语

1）通过降Si、Mn含量，加V进行微合金化，满足了强度和碳当量的要求。制定的化学成分内控标准基本合理，W （C））0.18%～0.22%、W（Si）0.30%～0.55%、W（Mn）1.30%～1.55%、W（P）≤0.040%、W（S）≤0.040%、W（V） 0.10%～0.12%、碳当量Ceq≤0.50（10-28mm）/0.47（32mm）。

2）在批量生产中应考虑到自然时效的影响，热检屈服强度值要留有足够的余量，屈服强度最好控制在530Mpa以上。

参考文献

[1]东涛，孟繁茂.微合金化钢知识讲座[M].北京：中信微合金技术中心，2001.

[2]白光润， 朱殿强. 孔型设计[M ]. 沈阳：东北工学院出版社，1992.