日标钢筋的研制与开发

日标钢筋的研制与开发

关大伟

河钢集团承德分公司棒材事业部河北承德067102

摘要：承钢公司在研制开发日标SD345钢筋过程中，分析了SD345钢筋的质量特性，设计了承钢内控日标钢筋的化学成分，改进了连铸坯的生产工艺，制定了孔型设计方案和轧制生产工艺，并成功地开发出质量达到日标及合同要求的产品。

关键词：日标SD345钢筋碳素钢筋产品开发力学性能

DevelopmentandProductionofJapaneseRebar

GUANDa-wei

(HebeiIron&SteelCo.,Ltd.ChengdeBranch,SteelRollingMill,Chengde,Hebei,067102)

Abstract：Forparticipatingintheinternationalcompetitionactively，ChengdesteelCo.，Ltd.，researchedanddevelopedSD345JISrebars.ByanalyzingqualitycharacteristicofJISSD345rebars，wedesignedtheinner-controlledchemicalcompositionforJISde-bars，improvedtheproductiontechnologyofcontinuouscastbillets，andmadeouttheroll-passdesignschemeandrollingprocess．Byqualityanalyzingofproductinthetrialproduction，thedevelopmentofthisproducthasachievedsuccess．ThequalityofSD345reachesthedemandofJapaneseIndustrialStandardandtechnicalprotocolofcontracts．

KeyWords：SD345Japaneserebar；carbonsteelbar；productdevelopment；mechanicalproperties

一、前言

日标钢筋是一种对外形要求较高，弯曲性能、力学性能要求较为严格的钢筋，且产品外形与国标GB1499.2-2007标准中规定的产品外形有很大的区别。产品的研制、生产具有较大的难度。

根据我公司的钒钛资源优势，开发具有承钢特色的含钒微合金钢，利用钒元素对钢中强度的影响，生产出符合日标JISG3112：2010标准的钢筋。开发日标钢筋，满足客户需求的同时，扩大我公司钢筋产品的出口比例，有利于调整我公司钢筋产品的品种结构，增加盈利能力。

二、日标钢筋生产方案设计

2.1、化学成分的确定

日标钢筋的化学成分目前市场上普遍采用Si-Mn钢，其代表钢号SD345、SD390等。不同的厂家由于生产设备的差异，对化学成分的要求也有差别。因此，综合各个用户的不同要求，参照日标标准和其它厂家的同类产品，并结合我公司的实际情况，制定出SD345钢种的化学成分。其化学成分见表1。

2.2、工艺路线

高炉铁水→铁水预脱硫→顶底复吹转炉→LF钢包精炼→方坯连铸机保护浇铸（电磁搅拌）→连铸坯表面质量检查→加热炉→棒线材轧制→成品检验、入库

2.3、工艺控制

2.3.1冶炼工艺

⑴采用单吹颗粒镁工艺对铁水进行预脱硫处理，使铁水中的硫降到0.015％以下。

⑵采用拉碳法冶炼，降低了钢中的氧含量，提高了钢的纯净度。

⑶合理选用合金进行脱氧及合金化；出钢前后期进行挡渣出钢。

⑷采用LF钢包精炼炉对钢水进行精炼处理，不但提高了钢液的纯净度，而且还使钢水成分、温度均匀。

⑸连铸采用全过程保护浇注，使铸坯表面质量、钢液的纯净度得到了改善。

⑹采用结晶器电磁搅拌、二冷自动配水等先进的技术，使铸坯质量进一步得到提高。

⑺通过控制合理的拉速以及低过热度浇注，使铸坯的内部质量得到了明显的改善。

2.3.2轧制工艺

用户对日标钢筋的外形尺寸、力学性能、冷弯性能都有较高的要求，所以在轧制过程中必须制定合理的轧制及冷却工艺制度，才能满足用户的质量要求。

⑴连铸方坯在加热炉内停留时间不能过长，防止脱碳层超标

⑵钢坯出炉温度：≤1050℃；钢坯断面温差要求：≤30℃；同条钢坯温度差要求：≤30℃。

⑶活套全部投用，保证合理的堆拉关系。

⑷成品组织控制为F+P。

三、研制过程中解决的主要问题

3.1炼钢工艺控制

3.1.1钢中P、S的控制

该钢种对P、S含量的要求较严，钢中的S通过铁水预处理以及LF炉处理，可以降低到0．010％以下，但是钢中的P却很难降低。转炉冶炼通过合理的入炉废钢比例、吹炼过程中的加强控制，保证全程化渣良好，防止过程温度过高、出钢时加强挡渣操作等技术措施，使钢中P的均值控制在0.020％的水平。

3.1.2钢中碳的控制

该钢种在用户加工过程中需进行热处理，所以对化学成分的波动范围要求非常严格，尤其是碳，希望控制在较窄的范围之内。通过对初炼钢水成分的控制、精炼白渣操作及合理的吹氩制度等措施，基本上解决了碳波动较大的问题，将碳的波动范围控制在（0.17±0.02）％之内。

3.1.3精炼工艺的控制

该钢种对钢中夹杂物及气体含量要求较高，所以严格控制精炼工艺，精炼前10分钟内必须造好白渣，使白渣保持时间大于15分钟以上，另外还进行喂硅钙丝、软吹氩处理，使钢中的渣得到变性处理，容易上浮。通过严格的控制，精炼后钢中的活度氧平均为30ppm。

3.1.4铸坯低倍中非金属夹杂物问题

初期试制时，连铸坯低倍中发现有非金属夹杂物，分析认为是浸入式水口插入深度不够或电磁搅拌强度过大造成钢水中卷入了结晶器保护渣。通过调整结晶器液面高度和电磁搅拌强度，解决了铸坯低倍中非金属夹杂物问题。

3.1.5过热度的控制

钢水的过热度是严重影响铸坯质量的一个重要因素。随着过热度的增大，铸坯中心会出现缩孔，中心偏析级别也会增加。所以应严格控制钢水过热度。通过采用新型钢包保温剂以及中间罐新型覆盖剂、加强精炼炉出钢温度的控制，使过热度控制在25℃以下。

3.2产品外形设计

根据用户需求，产品外形为竹节形，这与GBl499.2-2007钢筋外形有较大差别，故成品孔型应重新设计。

3.2.1孔型设计

参照国标常规钢筋及澳标等高肋钢筋外形的设计参数，根据日标钢筋的横肋、纵肋要求，将钢筋重量合理分配到基圆和纵横肋上，计算出基圆的尺寸及偏差。D22、D32尺寸设计见表2。

3.2.2轧辊车铣

日标竹节形横肋要垂直相交于纵肋，即横肋与钢筋轴线夹角为90°。横肋形状与国标月牙肋有很大差别，给轧辊加工带来难度。必须降低铣床速度及减少进刀量以保证轧辊加工质量。

四、产品实物质量分析

经过小批量试制，产品各项指标符合日标标准要求。

熔炼化学成分见表3，成品力学性能及组织见表4，金相组织照片见图1，产品外形尺寸见表5。

五、结论

5.1产品研制试验表明，在我公司现有的冶炼、轧制工艺装备条件下，具备生产日标“竹节肋”钢筋的技术和工艺条件。

5.2试制产品的力学性能、外形尺寸及质量偏差均达到了日本JISG3112(2010)标准要求，试验选择的成分范围、生产工艺及孔型设计是基本合理的。

5.3日标钢筋产品研制通过初步试验已取得了良好的效果和宝贵经验，为日标钢筋生产奠定了基础，通过总结经验、改进和完善，可应用于大批量生产。

5.4在日标钢筋试制中，轧槽的车铣难度较大，也是制约等高肋钢筋生产的主要技术难点，有待于采取措施加以解决。

参考文献：

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作者简介：关大伟（1981-），男（汉族），内蒙古人，工程师，2005年毕业于内蒙古科技大学材料成型及控制工程专业，本科，现从事轧钢技术管理，Email：sandstorm4072322@163.com