首钢低成本hrb400钢筋生产技术

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1、首钢低成本HRB400钢筋生产技术周玉丽1王全礼1邸全康1李艳平2刘健2(1首钢技术研究院,北京100041；2首钢型材轧钢厂，北京100041)摘要：低成本HRB400钢筋的生产，面临两大技术难点：①焊接性能；②抗震性能。本文主要围绕解决焊接和抗震问题展开技术研究，以实现低成本地生产HRB400钢筋，满足标准要求。关键词：低成本HRB400钢筋焊接抗震ResearchofHRB400ProducedwithLowCostTechnologyZhouYuli1,WangQuanli1,DiQuankang1LiY

2、anping2,LiuJian21.ShougangResearchInstituteofTechnology，Beijing，100041，China2.ShougangSectionSteelRollingPlant，Beijing，100041，ChinaAbstract:HRB400producedwithlow-costtechnologyhastofacetheproblemofweldingperformanceandearthquake-resistance.Thispapermainlyintr

3、oducesresearchcontentandresultaroundproblem-solving,torealizeproducingHRB400withlowcostwhichmeetthedemandofnationalstandards.Keywords:Low-costtechnology,HRB400,steelbar,welding,earthquake-resistance低成本工艺指的通过材料自身的线、面缺陷强化即形变位错强化和晶界强化来提高材料的性能，从而减少微合金的加入量，部分规格可实现

4、不添加微合金。低成本工艺与微合金化工艺相比，降低合金成本约30-70元/吨。采用缺陷强化技术面临的难题之一是钢材的焊接性能，因为焊接时，热影响区（HAZ）金属重新加热到很高的奥氏体温度区，焊后该区晶粒粗化，失去了缺陷强化的作用；难题之二是钢材的抗震性能，因为面缺陷强化对屈服强度的提高远大于对抗拉强度的提高，单纯依靠面缺陷强化必然会导致强屈比下降。7-7-为了保证低成本HRB400钢筋的焊接性能与抗震性能，进行如下研究：（1）焊接强度与化学成分、母材强度的关系研究；（2）焊接热影响区晶粒粗化与原始铁素体晶粒度的关系

5、研究；（3）经济地获得面缺陷强化的技术；（4）经济地获得线缺陷强化的技术。通过上述试验研究确定了满足焊接安全和抗震要求的低成本7-7-HRB400钢筋化学成分和生产工艺。1焊接强度与化学成分、母材强度的关系研究具有不同化学成分级的钢筋焊接强度与母材强度的关系，以及理想状态焊接强度与母材强度的关系见下图1所示。图1不同钢种以及理想状态焊接强度与母材强度的关系随着化学成分及组织形态改变，母材强度大幅提高，焊接强度也得到一定程度的提高，但是无论母材强度如何增加，焊缝强度始终≤575MPa，导致断裂发生在焊缝，不能满足焊

6、接安全要求。理想状况HRB400钢筋平均母材强度应略低于焊缝强度，使得断裂发生在母材，保证钢筋焊接性能安全。如何通过化学成分在标准要求范围内调整，使得焊接强度提高到理想强度值以上，同时母材强度不大于焊接强度，是研究的一个难题。通过回归HRB335生产数据，分析化学成分和抗拉强度的关系，得到两个结论：（1）添加C、Mn、Si溶质元素，利用点缺陷等原理对金属基体进行强化，能显著提高材料的抗拉强度；（2）提高碳当量能显著提高母材的抗拉强度，但是对焊接性能有一定损害。统计分析大量的焊接试验数据发现，在焊接方式一定时（如电

7、渣压力焊），焊接强度与锰当量呈线性关系。锰当量计算公式：Mneq=Mn+0.03Si+22.2N+0.64Cr[1]。试验发现，锰当量提高0.1％能够降低相变开始温度20-30℃，使焊缝和热影响区在高温快速冷却过程中形成一定数量的相变强化，提高焊缝和热影响区强度；另一方面，低温相变获得更多的珠光体和更细的珠光体片距，有利于提高焊接强度。另外，我们对Mneq＝1.57％的钢筋进行焊接，并对接头进行金相观察和硬度分析，电渣压力焊接头各区域都获得不同程度的贝氏体组织强化，对于提高焊缝及热影响区强度起到了重要作用，另外从

8、硬度分布来看（如下图2），获得如下结论（1）焊缝的硬度最高，其次是热影响区7-7-的硬度，母材的硬度最低。（2）在热影响区，从接近焊缝处到过渡到母材处其硬度由高到低逐渐降低。（3）根据硬度与强度的对应关系，可预知焊接后接头处强度最高，接头及热影响区的强度都应比母材强度高，这就保证焊接后断裂位置位于母材处。图2低成本HRB400焊缝热影响区硬度HV0.2图线2焊接热影响区晶