第ｌ期总第１６１期
２ ０ ０ ６年２月 冶 金 丛 刊
ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＣＯＬＬＥＣＴＩＯＮＳ Ｓｕｍ．１６ｌ ＮＯ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２ ０ ０ ６
Ｎｂ微合金化ＨＲＢ４００钢筋的开发
郭云峰 李学勤 黄振晖 朱伯平
（广钢集团技术中心棒管研究所）
摘要本文介绍了广钢２０ＭｎＳｉＮｂ的开发研究，论述了采用铌微合金化生产ＨＲＢ４００钢筋的相关生产工艺特点
及产品性能特点。
关键词ＨＲＢ４００；微合金化；钢筋；开发 中图分类号：ＴＧ３３７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—３８１８（２００６）Ｏｌ一０００８—０３
ＥＸＰＬｏＩＴＡＴＩｏＮ ｏＦ Ｎｂ ＭＩＣＲｏ—ＡＬＬｏＹＩＮＧ ＨＲＢ４００
Ｇｕｏ Ｙｕｎｆｅｎｇ Ｌｉ Ｘｕｅｑｉｎ Ｈｕａｎｇ Ｚｈｅｎｈｕｉ Ｚｈｕ Ｂｏｐｉｎｇ
（Ｂａｒ＆Ｐｉｐｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＧＩＳＥ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｒｅ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ２０ＭｎＳｉＮｂ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ ＥＡＦ ｏｆ ＧＩＳＥ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐｒｏ．
ｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ＨＲＢ ｂｙ ａｄｏｐｔｉｎｇ Ｎｂ—ｍｉｃｒｏ·ａｌｌｏｙｉｎｇ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＨＲＢ４００；Ｍ ｉｃｒｏ—ａｌｌｏｙｉｎｇ；ｓｔｅｅｌ ｂａｒ；ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ —
ｌ 刚置
目前，采用微合金化方法生产ＨＲＢ４００钢筋主
要有钒微合金化与铌合金化两种方法。多年来我国
绝大多数钢厂都是采用钒合金化生产ＨＲＢ４００钢
筋，但钒铁合金价格在２００４年底开始持续上涨，造
成ＨＲＢ４００钢筋的成本大幅上升（见表１）。为降低
生产成本，提高效益。广钢在年初进行了含铌
ＨＲＢ４００钢筋的开发。
表１ ２００５年３月３１日国内价格表
２ Ｎｂ微合金化ＨＲＢ４００钢筋的研究
开发
２．１方案制定
使用６４％Ｎｂ—Ｆｅ合金，采用铌微合金化方法。 铌是高科技领域中重要的合金材料。虽然铌的
发现已经有２００年历史，但是作为工业材料使用只
是最近４０年的事情。铌是强碳、强氮物形成元素，
在钢中生成稳定难溶的碳、氮化物，有利于形成较细
小的铸造组织。微合金化通常是指在低Ｃ—Ｍｎ钢
再添加微量的、不超过０．１％的Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ等碳氮物
形成元素，使之对钢的力学性能产生影响，或对钢的
耐蚀性、耐热性起有利作用。 根据微合金化元素
的固溶析出规律，铌是较容易固溶到钢中，又较容易
从钢中析出的微合金化元素。除了与钢中的Ｃ元
素形成ＮｂＣ之外，更容易与电炉钢中的残余氮相结
合形成ＮｂＮ。利用控制轧制能进一步强化沉淀，细
化晶粒，提高钢的强度。
２．２化学成分设计
对广钢２００４年生产的ＨＲＢ３３５钢筋的化学成分和
力学性能随机抽查了９００炉进行统计分析，见表２。
在分析广钢生产的ＨＲＢ３３５钢筋、钒微合金
ＨＲＢ４００钢筋的成份、力学性能范围基础上，依据
表２
ＨＲＢ３３５钢平均性能指标 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 郭云峰等：Ｎｂ微合金化ＨＲＢ４００钢筋的开发
ＧＢ／Ｔ１４９９—１９９８标准要求，对含铌ＨＲＢ４００钢筋化 学成分进行设计（见表３）。
表３钢种成分设计 单位：％
Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ、Ｓ Ｎｂ
０．１８—０．２４ ０．３０—０．６５ １．００—１．５０≤０．０４５ ０．０３０—０．０４５
碳、锰的设计主要是为了保证钢种的强度，考虑
钢种的焊接性能将锰含量上限降低。硅能在不增加
碳当量的前提下，提高钢的强度。在此基础上向钢
中添加Ｎｂ ０．０３０％一０．０４５％；对钢中铬、镍、铜的
残余含量各不大于０．４０％，其总量不大于０．８０％。
２．３ 性能要求
要求钢筋的力学性能及加工性能达到或优于 ＧＢ１４９９—１９９８规定的ＨＲＢ４００级钢筋的要求，钢筋
具有良好的焊接性，抗震性等特点。
２．４ 工艺流程
６０ｔ电炉冶炼 钢包内微合金化一吹氩喂丝－＋
连铸１５０ｒａｍ Ｘ １５０ｒａｍ方坯 连轧（高线），规格为 １０ｒａｍ（高线）、２０ｒａｍ、２８ｒａｍ、４０ｒａｍ。 钢水由６０ｔ电炉冶炼后，在钢水注入钢包中的
约１／３时开始加入合金。加入方法按硅锰合金一硅 铁合金－＋终脱氧剂（Ｓｉ—ｎ１）－＋铌铁的顺序加入。采
用偏心炉底出钢操作，铌铁的回收率按９３％计算，
加入量按０．５０—０．６５ｋｇ／ｔ考虑，为保证碳氮化物充
分溶解，要求开轧温度为１ ０５０～１ １００℃。
３ 生产情况及结果分析
广钢于３月２４ １３进行２０ＭｎＳｉＮｂ钢试验，截至
２００５年１２月止，共生产了５万多吨的含铌Ⅳ级钢
筋，性能合格，质量稳定。
３．１ 化学成份 ２０ＭｎＳｉＮｂ钢坯的化学成份见表４．
３．２力学性能
使用６４％Ｎｂ—Ｆｅ进行微合金化，其力学性能
见表５。 根据ＧＢ１４９９—９８标准中的力学性能：叮。￣＞４００
表４化学成份
表５力学性能
ＭＰａ，叮ｂ≥５７０ＭＰａ，６５≥１４％，加铌ＨＲＢ４００钢筋的
性能指标均符合国标，并具有以下特性：
（１）强度高、性能稳定。采用Ｎｂ微合金化，其 屈服强度比ＨＲＢ３３５钢筋提高了１００～１２０ＭＰａ，抗
拉强度提高了８０—１００ＭＰａ，强度范围见表６，抗拉
强度的增加少于屈服强度的增加且性能波动小。 表６试验ＨＲＢ４００钢筋性能范围
（２）时效分析。钢筋强度随轧后放置时间强度
下降，延伸率上升，抗拉强度下降幅度较屈服强度下
降幅度小，直径２８ｒａｍ的钢筋放置ｌ０天后强度基本
稳定，屈服强度平均下降１０—２０ＭＰａ，抗拉强度平均
下降３—１０ＭＰａ，延伸率上升２％一４％（见图１、图２）。
（３）抗震性能好。钢筋叮ｂ／ｔｒ。≥１．３，完全符合
抗震钢筋的质量要求。
（４）焊接性良好。在保证强度足够的前提下，
生产中控制碳当量保证钢筋有良好的焊接性能。实
际生产控制钢筋碳当量在０．３８％一０．４２％，保证钢
材焊接性能良好。 图１
２８－０
２６－０
２４．０ 坤
２２．０ 规格为２８ｒａｍ钢筋的力学性能随时间变化图示
ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ ｌ１ Ｉ ２
时间（ｄ）
图２规格为２８ｒａ
ｍ钢筋的力学性能８ 与时间的关系图 维普资讯 http://www.cqvip.com １０－ 冶金丛刊 总第１６１期
（５）组织。典型的金相组织图见图３，组织为
７１％～７５％的铁索体加２４％一２８％的珠光体，晶粒
度９～１１级，比普通２０ＭｎＳｉ钢的热轧组织晶粒度细
２—３级，加铌细化晶粒效果明显。可见，钢中加入
微合金化元素铌在轧制过程中会因形变诱导析出，
图３金相组织图（ｘ １５０倍） 生成铌化合物颗粒，一方面阻止奥氏体晶粒长大，另
方面又能阻止或推迟奥氏体再结晶的发展，细化
了奥氏体从而细化铁素体晶粒。
４ 结论
（１）广钢开发的含ＮｂＨＲＢ４００钢筋的屈服强度
可达４５０～４６０ＭＰａ，强屈比大于１．３，各项性能指标
均达到或优于国家标准。
（２）与钒微合金化相比，利用铌微合金化生产
ＨＲＢ４００钢筋可以有效降低生产成本，提高市场竞
争力。
（３）含ＮｂＨＲＢ４００钢筋晶粒度９—１１级，铌的
微合金化效果明显。
（４）采取合理成分设计与轧制工艺，能大大减
少钢中出现贝氏体组织的几率。
参 考 文 献
［１］侯大华．徐利群。李烈军。沈奕光．优质２０ＭｎＳｉＶ１１Ｉ级热轧螺纹钢筋的开发．冶金丛刊，１９９２（２）。１—３ ［２］ 张新建．２０ＭｎＳｉＶ生产试验小结．水城钢铁（集团）公司 ［３］ 李双武等．２０ＭｎＳｉ ｂｉｂ热轧带肋钢筋开发实践．河北冶金，２００４（５）。３５—３７ ［４］ 李文学．微台金化对热轧钢筋的影响．物理测试，２００４（３），４—８ ［５］ 炼钢一连铸新技术８００问．北京，冶金工业出版社，２００３，４７８．
（上接第３页）
热轧规格：厚度为１．８—３．０ｍｍ；宽度为１ ２１９ｍｍ。
温度制度（见表４）：出炉温度１ １２０～１ １４０￣Ｃ，终轧温度
８７０￣８９０￣Ｃ，卷取温度６３０－６５０￣Ｃ。凸度设定４０１￣ｍ，平
直度日标：０Ｉ负荷分配（见表５）。 表４温度制度（规格为２．０ｒａｍ ｘ １ ０２０ｒａｍ）
负荷分配／％４０自动计算自动计算自动计算目动计算２５
注：除鳞茉选择：前３后４；凸度设定：４０ Ｉｘｍ；Ｆｌ— 机架全部采用 新辊。宽度偏差要求：＋（１Ｏ一１５）／Ｉ＇ｌｌｍ。 ４ 结论
（１）随着近年来发电、家电、电子和机械等产业
的迅速发展，我国硅钢片的消费和生产增长很快。 故硅钢产业有较大的市场前景，尤其是冷轧无取向
硅钢产业近几年发展很快。广东是无取向硅钢片消 费大省之一。缺口大。开发无取向硅钢具有较大的区
域市场容量。 （２）基于珠钢工艺技术条件，可从低碳低硅无
取向冷轧硅钢［一般Ｓｉ＜１％或（Ｓｉ＋Ａ１）＜１％］的
原料卷做起。
（３）从成分上看。若ＶＯＤ设备调试成功并投入
使用，理论上可以ＥＡＦ—ＬＦ—ＶＯＤ的工艺路线生产
终点［Ｃ］≤３０ｐｐｍ硅钢钢水。从生产节奏出发，要
求电炉出钢［Ｃ］要尽可能低，还需要保证ＶＯＤ处理 时问在８０ｍｉｎ左右完成。
（４）通过用户提供的要求和成分分析，轧制模拟
采取以下工艺：控制第１机架道次的累积压下率为
４０％以上；控制终轧最后道次压下率在２０％以上；控制
终轧温度为８３０￣９００℃，卷取温度为６３０—６９０￣Ｃ。
参 考 文 献
［１］ 陈卓．武钢：国内电工钢生产走趋与市场展望．冶金信息导刊．２００３（６），８ ［２］ 李文．广东省金属学会：广东省钢材消费量的调查与研究２００３．１１ ［３］ 阎江玲．太钢：热轧硅钢冶炼化学与电磁性能．山西机械。２００２（１），１ ［４］ 广州珠钢续建工程炼钢系统ＶＯＤ部分．附件之总体说明和基本技术数据。ＤＡＮＩＥＬＩ公司．２００１ ［５］ 黄浩东等．鞍钢：冷轧无取向硅钢热带钢生产工艺研究．鞍钢技术，２００３（５）．２７ ［６］ 广州珠钢续建工程炼钢系统ＶＯＤ部分．附件之总体说明和基本技术数据。ＤＡＮＩＥＬＩ公司。２００１ ［７］张译中．宝钢：国外晶粒取向硅钢技术的进展．上海金属．
２００２（３）．３３ 维普资讯 http://www.cqvip.com