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460MPa级带肋钢筋开发蒋艳菊 任长坡 汪先虎（本溪北营钢铁（集团）公司，辽宁 本溪117017） 摘要： 英国BS4449标准中的460B，是钢筋混凝土用460MPa级带肋钢筋。北营钢铁公司利用20MnSiV钢，在高速线材轧制上生产的直径816高速线材盘条，其屈服强度达到460Mpa以上。钢的碳当量Ceq波动于0.310.47之间。钢筋直径由8增加到16，铁素体晶粒平均截距由6.1增至10.3，珠光体（或珠光体+贝氏体）含量由35.1%降至23.7%。关键词：20MnSiV 带肋钢筋 460B 盘条中图分类号：TG335.6+4文献标识码：BThe development of the 460MPa hot rolled ribbed barJIANG Yan-ju REN Chang-po WANGXIAN-hu(Benxi Beiying Iron & Steel (Group) Co.,Ltd.，Bexi 117017，China)Abstract: The 460B in the S4449 is used in concrete structure as the 460MPa hot rolled ribbed bar. Benxi Beiying Iron & Steel (Group) Co.,Ltd has produced 8mm16mmwire rod in high speed hot rolled wire milll using 20MnSiV continuse casting billets, with its yield strength has surpassed 460MPa. The Ceq of the wire bar is between 0.310.47.when the diameter of wire rod was rised from 8mm16mm,the averge size of ferrite increased from 6.1m to 10.3m,the perlite content(perlit+bainite) is decreased from 35.1% to 23.7%.Key words:20MnSiV,ribbed bars,460B,wire bar- 2 -1.前言英国BS4449标准中的460B，是钢筋混凝土用460MPa级带肋钢筋。近年来，这种钢筋在国际市场上十分畅销。为适应市场需要，北营钢铁公司于2008年，利用20MnSiV钢生产出直径816的高速线材盘条。产品测试表明，其屈服强度达到460Mpa以上，钢筋的其他力学性能指标和弯曲性能，均符合460B标准要求。2.460B钢筋的技术条件英国BS4449标准460B钢筋的化学成分、力学性能和工艺性能要求，见表1和表2。表1 460B钢筋化学成分/Wt.%Table1 The chemical composition of the bars/wt.%CSiMnPSCeq0.250.0500.0500.51注：Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15表2 钢筋的力学性能和工艺性能Table 2 The mechanical property and forming property of Hot-rolled ribbed bars 力学性能工艺性能屈服强度 Reh/Mpa强屈比 Rm/ Reh最大应力下的总伸长率Agt/%弯曲试验反弯试验4601.0855，1805，弯曲45，反弯23注：d 弯心直径， a钢筋直径3.钢筋生产3.1钢的成分设计采用20MnSi钢添加微合金元素V，主要基于以下考虑：a、BS4449标准，对460B钢筋的Si、Mn含量未做规定。采用20MnSi钢作基础用钢，是因为它具有良好的强塑性和较低的生产成本。b、由于460B钢筋对可焊性有严格限制（Ceq0.51），所以，仅靠提高20MnSi钢中的C、Si、Mn含量使屈服强度达到460Mpa以上，显然是不可能的。而在高速线材轧制线上，借助控轧控冷工艺来强化钢筋，收效也十分有限。因此，北营生产的460B线材，是采用20MnSi钢中添加V来强化钢筋。生产表明，当钢中添加0.100.13%的V，由于V的沉淀强化和细晶强化（尤其前者），钢筋的屈服强度可以达到460MP以上。由于以上原因，北营钢铁公司生产的460B高速线材产品化学成分，在保证碳当量Ceq小于0.51的情况下，重新做了调整（表3）。表3460B高速线材产品设计成分/Wt.%Table3 The desiginated composition of the hot-rolled wire rodCSiMnPSVCeq0.180.250.400.700.8-1.10.0350.0350.100.503.2 钢筋生产工艺路线460B钢筋生产工艺路线为：铁水预处理转炉冶炼吹氩处理方坯连铸方坯加热线材轧制控制冷却集卷。3.3钢的冶炼炼钢铁水经脱S处理，其硫含量为0.0270.030%。冶炼在40转炉中进行，采用单渣法。造渣材料平均加入量，石灰2.53，轻烧白云石910Kg,铁矿石795Kg。渣的碱度波动在2.83.0，冶炼周期26.5 min。钢水终点碳含量控制在0.070.11%范围内，终点温度为16721695。出钢采用挡渣球挡渣，合金化和脱氧在钢包中进行。复合脱氧剂SiAlBa加入量每炉1012 Kg，硅锰合金1032 Kg，硅铁125 Kg。钒铁在出钢后期加入，加入量为110 Kg。3.4方坯连铸460B方坯，采用全程保护浇注。浇注温度为15241566，拉坯速度1.752.60 min。3.5线材轧制460B采用150150方坯，经蓄热步进梁式加热炉加热。方坯出炉后，进行高压水除鳞，并由28架（单线）高速线材轧制机组，轧制成直径816线材。吐丝后，线材经斯太尔摩冷却线，采用标准型控冷工艺冷却。460B钢筋轧制工艺参数见表4。表4460B轧制工艺参数Table4 Technological parameters of the rolling proeess方坯出炉温度/开轧温度/进轧温度/吐丝温度/风机冷却开启数量风量/%10501150980105082086080086041004. 钢筋的化学成分、显微组织和力学性能460B钢筋高速线材产品，共生产874批。生产过程中，对钢筋的化学成分、显微组织和力学性能进行了检测和分析。4.1化学成分钢筋化学成分统计结果见表5。由表5可以看出，钢筋的化学成分处于设计范围之内。其碳当量Ceq波动于0.310.47之间，表明钢筋具有良好的可焊性。表5 460B钢筋化学成分/Wt.%Table5 The chemical composition of the bars/wt.%CSiMnPSVCeq平均0.210.511.050.0250.0230.1170.39最大0.250.681.20.0350.0350.1640.47最小0.150.40.860.0110.010.10.314.2显微组织金相分析表明，直径8 mm钢筋的显微组织是铁素体、珠光体和少量粒状贝氏体（图1），其余钢筋的组织均为铁素体和珠光体（图2图4，表6）。由于采用相近的冷却制度，不同直径钢筋的铁素体晶粒直径和珠光体含量也不同。比如钢筋直径由8增加到16，铁素体晶粒平均截距则由6.1增加到10.3；珠光体（或珠光体+贝氏体）含量由35.1%降低为23.7%。这种差异，主要是线材吐丝后，不同规格钢筋在斯太尔摩冷却线上冷却速度不同造成的。其次是线材轧制过程中，因规格不同导致的奥氏体变形量和再结晶行为差异的影响。 图1直径8钢筋显微组织（SEM）图2直径10钢筋显微组织（SEM）Fig.1 The microstructure of the bars(diameter of bar 8)（SEM） Fig.2 The microstructure of the bars(diameter of bar 10)（SEM） 图3 直径12钢筋显微组织（SEM）图4直径16钢筋显微组织（SEM）Fig.3 The microstructure of the bars(diameter of bar 12)（SEM） Fig.4 The microstructure of the bars(diameter of bar 16)（SEM）表6 460B钢筋显微组织Table 6 The microstructure of the bars公称直径/mm显微组织含量/%铁素体晶粒平均截距/铁素体珠光体贝氏体864.929.55.66.11066.833.207.51271.728.309.21676.323.7010.34.3力学性能表7给出了不同规格钢筋力学性能统计结果.可以看出，其屈服强度波动范围为465640MPa，强屈比波动于1.261.41之间，断后伸长率为16%32%。钢筋的力学性能均符合BS4449标准要求。另外，随着钢筋直径增加，屈服强度和抗拉强度不断降低，伸长率略有下降。力学性能的上述变化，与钢筋显微组织变化的影响规律是吻合的。4.4弯曲性能弯曲性能，除了进行常规弯曲试验以外，还进行了反向弯曲试验。反向弯曲试验，弯心直径5；弯曲角度，正向弯曲45，试样加热到100，并至少保持30分钟后，反向弯曲23。钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹和不规则弯曲变形。460B钢筋的冷弯及反向弯曲性能均达标准要求，表明钢筋具有良好的弯曲成形性。表7钢筋的力学性能Table 7 The mechanical property of Hot-rolled ribbed bars公称直径/批数力学性能平均值最大值最小值8233屈服强度/ MP531605480抗拉强度/MPa691780620伸长率/ %253219强屈比1.301.411.2610330屈服强度/MPa532610485抗拉强度/MPa693760640伸长率/%213016强屈比1.301.401.2612218屈服强度/MPa508590475抗拉强度/MPa660770575伸长率/%213017强屈比1.291.361.271693屈服强度/MPa485540465抗拉强度/MPa627680595伸长率/%202518强屈比1.291.391.285. 结论从上述试验结果，可以得出以下结论： 20MnSiV带肋钢筋的力学性能、弯曲性能均达到了BS4449中460B标准要求。钢筋的碳当量Ceq波动于0.310.47之间。表明钢筋具有良好的可焊性。在相近的轧后冷却制度下，钢筋的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率，随钢筋直径增加而降低。钢筋直径由8增加到16，铁素体晶粒平均截距由6.1增至10.3，珠光体（或珠光体+贝氏体）含量由35.1%降至2