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无缺陷的连铸坯生产技术和控轧控冷手段,来达到尽可能的少加或者不加诸如Cr、N、M 之类的贵重合金元素条件下,使钢在热轧的状态下便可获得高强韧性、高可焊性以及良好的成型性能。铌(Nb)、钒(V)、钛(T) 是常见的微合金元素,有时也向钢中加入钼(Mo)、硼(B)及稀土(RE)等作为微合金元素,我国铌储量比较缺乏,但钒、钛和稀土储量极为丰富。
沉淀强化作用和品粒细化是钢筋中微合金化元素的两大主要作用。钢中的微合金化元素能够形成细小而弥散的碳化物、氮化物以及碳氮化物从而抑制了奥氏体晶粒的长大:在相变之后,细小的铁素体能够提高钢筋的强韧性,由此可见氮元素对钢筋微合金化过程中碳氮化物的析出行为有着重要的作用。
C在传统的钢铁制备中是决定钢材力学性能的主要元素,螺纹钢筋规定的含碳量 W(C)<0.25%,HRB400 的螺纹钢筋碳当量ceq≤0.54。HRB500的螺纹钢筋碳当量ceq≤0.5%,C 元素的添加通常被视为是主要的强化措施,碳含量每增加0.1%,屈服强度和抗拉强度可分别提高 28N/mm2和 70Nmm。碳的存在对奥氏体具有稳定作用,同时对贝氏体的转变具有延缓作用,另一方面能够降低上贝氏体的下限温度。含碳量很大程度的决定着残留奥氏体的的稳定性。液态凝固时的膨胀会被碳所形成的球状石墨大大增加,于是降低了凝固收缩导致的缩松倾向、缩孔和残余应力,提高了了材料的内在质量4。钢材在轧制过程中发生相变形成了铁素体(F)、渗碳体(Fe3O)和奥氏体(A),其他的对钢材起到强化作用的组织,如魏氏体(W)、马氏体(M)、贝氏体(B)等合金相则是在不同的冷却条件下形成的。碳含量的增加能够渗碳体的含量,但由于渗碳体硬而脆,在提高钢材的强度和硬度的同时使得韧性与塑性下降。因此,在对钢的化学成分进行设计时,必须对各元素对钢的作用进行综合的考虑,满足钢筋刚度要求的同时,必须要保证其良好的塑性。要严格控制钢中C的含量,不能为追求强度而大幅度提高C 含量,避免出现过高的碳当量。
锰元素
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一些高层建筑、立交桥、大跨度的厂房、地下管桩等需要强度更高的热轧钢筋,如590MPa级热轧钢筋,其塑性和冷弯要求比照GB1499中的Ⅳ级钢筋,而强度要求更高。具体性能要求是d10~25mm规格,屈服强度不小于590MPa、抗拉强度不小于885MPa伸长率不小于10%,冷弯90°、D=5A合格。可采用45 SiMn v、45Si2Cr等钢号试制。
高强度热轧小规格螺纹钢筋是值得关注的品种。在混凝土结构用钢筋中,约有1/5~1/4是直径小于12mm的细直径钢筋,主要用作板、墙类构件的受力钢筋及梁、柱构件中的箍筋,也大量用作架立筋、分布筋、构造筋。通过微合金化和控冷技术,可研制抗拉强度级别更高的800~1170MPa级6~12mm热轧带肋钢筋盘条,取代目前800~1170MPa级冷轧带肋钢筋盘条使用。优点是塑性好、黏着力好、减少了冷轧工序。但还需做配套的产品和设计标准制定和修改工作。早在20世纪70年代联邦德国就开发出了850MPa以上级高强度精轧螺纹钢筋并获专利杈,后被美、日、英等引进,20世纪80年代大力发展,广泛用于特大型建筑、框架结构、桥涵等工程。885MPa级高强度精轧螺纹钢筋具体性能要求是,屈服强度不小于850MPa、抗拉强度不小于1080MHPa、伸长率不小于10%;也有用户提出按美C国 ASTMA72295DE要求,屈服强度不小于830MPa、抗拉强度不小于1035MPa、伸长率不小于7%,冷弯90°、D=8A合格。生产时需同时采用微合金化技术和余热处理技术。
矿山用无纵肋热轧左旋带肋钢筋是为了满足矿山建设需要而研制的一种钢筋,钢筋的横肋旋向采用左旋,钢筋外形、尺寸及允许偏差要求更严。目前常用的屈服强度级别为335MPa,其试制的性能指标参照HRB35钢筋,可研制并推广应用屈服强度级别为400MPa的或更高强度级别的钢筋。
随着科学技术的发展,环境保护给工程材料提出了更高的要求,所以钢筋的耐腐蚀性能已成为工业化的主要研究课题,提高钢筋的使用寿命的各种耐腐蚀钢筋、耐候钢筋正在不断得到应用。需通过加入耐腐蚀元素或采用涂层、阻锈剂等,研制、生产不同强度级别的耐候钢筋和在特殊场合使用的耐腐蚀钢筋。
螺纹钢生产主要的工艺流程如下:高炉铁水→转炉(电炉)一精炼→方坯连铸→定尺切割→入库→轧钢加热炉→棒材轧机→控轧控冷→冷床→定尺剪切→收集打捆→称重→挂牌入库。
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