首钢长钢热轧带肋钢筋时效研究及应用_高红星.pdf

表 1化学成分控制要求首钢长钢热轧带肋钢筋时效研究及应用高红星，桑海宁，牛晓翠，陈煜（首钢长治钢铁有限公司，山西长治046031）摘要：通过对首钢长钢微合金化生产的 HRB400E 热轧带肋钢筋自然时效 3 d、20 d 后的屈服强度进行检测，发现采用该工艺生产的钢筋屈服强度呈下降规律，为确保用户在进场检验时获得合格钢筋，首钢长钢的内控标准要求出厂的热轧带肋钢筋屈服强度下限高于 430 MPa。关键词：HRB400E；热轧带肋钢筋；时效；屈服强度；预警值中图分类号：TG156.92文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0139-021研究背景首钢长治钢铁有限公司（全文简称“首钢长钢”）热轧带肋钢筋经检验合格后入库销售，在发往用户进行施工入场检验时，发现有力学性能不达标准要求的情况，使得客户提出质量异议，影响首钢长钢的品牌形象1。2技术方案为更好保证棒材车间采用微合金化生产的HRB400E 钢筋力学性能均匀、稳定，首钢长钢对表 1中确定的化学成分生产的 HRB400E 热轧带肋钢筋进行了时效分析，采集 2020 年 9 月、10 月日常生产的最小规格 12 mm HRB400E、产量最大的规格 14 mmHRB400E、代表性规格 25 mm HRB400E 热轧带肋钢筋试样检测力学性能，每批取 1 组试样，各规格取样 60 组以上，化学成分控制在表 1 范围内。对每个试样的当天、自然时效 3 d、20 d 力学性能进行检测，主要统计分析检测后的屈服强度变化趋势，首先将时效3 d、20 d 屈服强度与当天的初验值比较，统计在不同的屈服强度降幅范围内占各自总体的比例。在此基础上分析时效后屈服强度的降幅程度，确定 HRB400E钢筋的预警值和复验值，保证钢筋时效 20 d 后性能仍满足国标，且在生产检验中具有可操作性。3时效后屈服强度趋势分析3.112 mm HRB400E 热轧带肋钢筋时效分析取 12 mm HRB400E 热轧带肋钢筋共 82 个批次的力学检测样品进行检测，其结果如表 2 所示。取样时间为 9 月 1922 日。当天屈服强度初验值430 MPa 试样中，时效 3 d屈服强度最大降幅为 20MPa，数量为 2 个；时效 20d屈服强度值最大的降幅为 20MPa，数量为 1 个。检验当天屈服强度值430MPa共 36 个，占总体比例的 43.9%。图1表明10月1922日生产的12mmHRB400E化学成分波动不明显，变化值很小，对力学性能影响较小。下页图 2 为 10 月 1721 日 12 mm HRB400E热轧带肋钢筋屈服强度情况。由 下 页 图 2 中 数 据 表 明，12 mm 规 格 的HRB400E 屈服强度稳定在 430480 MPa 是可控的，且收稿日期：2022-10-19第一作者简介：高红星（1978），男，本科，工程师，现就职于首钢长治钢铁有限公司生产技术处，主要从事质量管理工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.052牌号规格/mm化学成分/%Ceq/%w（C）w（Si）w（Mn）w（P）w（S）w（V）HRB400E12、140.190.250.400.801.151.600.045 0.0450.0300.0450.400.48250.190.250.400.801.201.600.045 0.0450.0400.0500.440.52表 212 mm HRB400E 屈服强度时效趋势分析（共 82 个批次）类别不同时效时长 屈服强度变化情况 样品个数 占比/%检验当天屈服强度值435 MPa 的共45 个时效 3 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内2530.49降幅在 15 MPa 内3239.02降幅在 20 MPa 内4554.88时效 20 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内2226.83降幅在 15 MPa 内3643.90降幅在 20 MPa 内4554.88检验当天屈服强度值430 MPa 的共36 个时效 3 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内2631.71降幅在 15 MPa 内2834.15降幅在 20 MPa 内3643.90时效 20 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内1923.17降幅在 15 MPa 内3137.80降幅在 20 MPa 内3643.90检验当天屈服强度值425 MPa 的共23 个时效 3 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内1315.85降幅在 15 MPa 内1619.51降幅在 20 MPa 内2328.05时效 20 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内1214.63降幅在 15 MPa 内1923.17降幅在 20 MPa 内2328.05图 112 mm 带肋钢筋 C、Mn、Si 化学成分1.61.41.21.00.80.60.40.20.019 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105113121129137145153161169177185193201209w（C）、w（Mn）、w（Si）/%产品序号w（Mn）w（Si）w（C）生产实践山西冶金E-mail:第 46 卷表 425 mm HRB400E 屈服强度时效趋势分析（共 61 个批次）类别不同时效时长 屈服强度变化情况 样品个数 占比/%检验当天屈服强度值430 MPa 的共45 个时效 3 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内3252.46降幅在 15 MPa 内4065.57降幅在 22 MPa 内4573.77时效 20 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内2236.07降幅在 15 MPa 内3659.02降幅在 20 MPa 内4573.77检验当天屈服强度值425 MPa 的共36 个时效 3 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内2540.98降幅在 15 MPa 内3252.46降幅在 22 MPa 内3659.02时效 20 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内1931.15降幅在 15 MPa 内2947.54降幅在 20 MPa 内3659.02检验当天屈服强度值420 MPa 的共23 个时效 3 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内1829.51降幅在 15 MPa 内2236.07降幅在 22 MPa 内2337.70时效 20 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内1422.95降幅在 15 MPa 内2032.79降幅在 20 MPa 内2337.70表 314 mm HRB400E 屈服强度时效趋势分析（共 103 个批次）类别不同时效时长 屈服强度变化情况 样品个数 占比/%检验当天屈服强度值435 MPa 的共32 个时效 3 d 与当天屈服强度值比较增大109.71降幅在 10 MPa 内1918.45降幅在 15 MPa 内2221.36时效 20 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内2019.42降幅在 15 MPa 内2928.16降幅在 20 MPa 内3231.07检验当天屈服强度值430 MPa 的共22 个时效 3 d 与当天屈服强度值比较增大87.77降幅在 10 MPa 内1211.65降幅在 15 MPa 内1413.59时效 20 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内1514.56降幅在 15 MPa 内1918.45降幅在 20 MPa 内2221.36时效 3 d 与当天屈服强度值比较增大76.80降幅在 10 MPa 内65.83降幅在 15 MPa 内76.80降幅在 10 MPa 内87.77降幅在 15 MPa 内1211.65检验当天屈服强度值425 MPa 的共23 个时效 20 d 与当天屈服强度值比较降幅在 20 MPa 内1413.59检验当天屈服强度值420 MPa 的共6 个时效 3 d 与当天屈服强度值比较增大43.88降幅在 10 MPa 内10.97降幅在 15 MPa 内21.94时效 20 d 与当天屈服强度值比较降幅在 10 MPa 内43.88降幅在 15 MPa 内65.83图 210 月 1721 日 12 mm HRB400E 热轧带肋钢筋屈服强度初验在430 MPa 以下的试样中，时效为 3 d 和 20 d 的钢筋屈服强度降幅最大为 20 MPa，12 mm HRB400E内控标准强服强度下限值可设定为 430 MPa，生产过程控制预警值为 435 MPa。3.214 mm HRB400E 热轧带肋钢筋时效分析14 mm HRB400E 热轧带肋钢筋共 103 个批次，取样时间 10 月 3 日、4 日、25 日，其中有 5 组数据连续出现且降幅的幅度几乎一致，做统计分析时未将异常数据统计在内，具体分析结果如表 3 所示。当天屈服强度初验值430 MPa 试样中，时效 3 d屈服强度值最大的降幅为 12 MPa；时效 20 d 屈服强度值最大的降幅为 20 MPa，数量为 1 个。当天屈服强度初验值420 MPa 试样中，时效 3 d 屈服强度最大降幅为 15 MPa，数量为 2 个；时效 20 d 屈服强度值最大的降幅为 20 MPa，数量 1 个。14 mm 规格 HRB400E内控标准屈服强度下限值可设定为 425 MPa，生产过程控制预警值为 430 MPa。3.325 mm HRB400E 热轧带肋钢筋时效分析25 mm HRB400E 热轧带肋钢筋共 61 个批次，取样时间 10 月 27 日、28 日，具体分析结果如表 4 所示。当天屈服强度初验值430 MPa 试样中，时效 3 d屈服强度值最大降幅为 22 MPa，数量为 1 个；时效20 d 屈服强度值最大的降幅为 20 MPa，数量为 3 个。当天屈服强度初验值420 MPa 试样中，时效 3 d 屈服强度最大降幅为 22 MPa，数量为 1 个；时效 20 d 屈服强度值最大的降幅为 20 MPa，数量为 3 个。25 mm规格 HRB400E 内控标准屈服强度下限值可设定为425 MPa，生产过程控制预警值为 430 MPa。4结论1）通过对各规格 HRB400E 3 d 和 20 d 时效分析，确定 HRB400E 钢筋屈服强度的控制范围，力求力学性能均匀、稳定。控制过程中需考虑两方面因素：一是保证钢筋时效 20 d 后的屈服强度符合国标要求，二是保证复验比例小，不影响生产组织和正常发货。2）在保证化学成分稳定前提下，HRB400E 钢筋力学性能与合金成分有对应关系，钢筋性能在一定范围稳定、可控，屈服强度能保持在一定的范围内波动。将内控标准屈服强度下限值基础上增加 5 MPa 定为各规格的下限预警值，希望在预警情况下引起当班生产职工的警惕，及时调整水量来保证钢筋性能的稳定均匀。3）经分析确定 HRB400E 钢筋内控标准，即屈服540530520510500490480470460450440430420410400屈服强度/MPa产品序号（下转第 143 页）1402023 年第 5 期强度下限值为 430 MPa，预警值为 435 MPa。参考文献1张有为.热轧带肋钢筋力学性能波动及时效试验J.物理测试，2010（11）：31-33.2郑宁.HRB400 细晶粒热轧带肋钢筋的时效性能分析J.中国钢铁业，2011（11）：28-31.（编辑：武倩倩）Research and Application on Aging of Hot Rolled Ribbed Steel Bars at Shougang ChanggangGao Hongxing,Sang Haining,Niu Xiaocui,Chen Yu（Shougang Changzhi Steel&Iron Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 046031）Abstract:Through testing the yield strength of HRB400E hot-rolled ribbed steel bars produced by microalloying at Shougang Changgangafter natural aging for 3 and 20 days,it was found that the yield strength of steel bars produced by this process showed a decreasing trend.To ensure that users obtain qualified steel bars during on-site inspection,the internal control standard of Shougang Changgang requires thatthe lower limit of yield strength of hot-rolled ribbed steel bars produced from the factory is higher than 430 MPa.Key words:HRB400E；hot-rolled ribbed bar；aging；yield strength；early warning value图 9前地板上加强纵梁2）针对零件变形特点的不同，开发了不同成分体系的 800 MPa 级双相钢，并给出了不同成形特点零件的选材指导；3）通过微合金化，在残余奥氏体和析出强化铁素体组织调控的基础上，开发了低温退火的复相钢，并成功应用于座椅滑轨等零件；4）基于常规退火产线开发 QP980 一步配分工艺，通过微合金化细化晶粒、强化基体，获得了与宝钢两次配分法相近的组织形式，该材料已广泛应用于后地板横梁本体等复杂成形的梁类零件。参考文献1王存宇，杨洁，常颖，等.先进高强度汽车钢的发展趋势与挑战J.钢铁，2019，54（2）：1-6.2张彩东，熊自柳，齐建军，等.超高强钢成形性能评价方法及其成形技术发展现状J.河北冶金，2022（8）：1-9.3张燕瑰，邓劲松，魏宪波.高强度钢性能及其在车身中的应用J.精密成形工程，2013，5（4）：64-68.4吕海泳，邵东强.轻量化材料及成形技术在汽车车身上的应用J.现代制造技术与装备，2020（5）：92-96.5Keeler Stuart，Kimchi Menachem.Advanced High-Strength SteelsApplication Guidelines Version 6.0Z.World auto Steel，2016.6Daniel Casellas，Antoni Lara，David Frmeta，et al.Fracture toughnessto understand stretch-flangeability and edge cracking resistance inAHSSJ.Metallurgical&Materials Transactions A，2017，48（1）：86-94.7李涛，周慧春，刘宇，等.预变形对先进高强钢边部变形能力的影响J.锻压技术，2021，46（6）：112-116.8刘靖宝，田秀刚，张杰.低成本 800 MPa 级镀锌超高强度双相钢的微观组织与性能J.金属热处理，2021，46（8）：73-76.9陈敏侠，易春洪，华浩，等.1 100 MPa 级超高强钢均匀化冷却技术研究及应用J.热处理，2022（7）：80-83.10王云阁，刘春雨，夏明生，等.河钢唐钢双相钢产品的开发与应用J.河北冶金，2018（11）：1-4；63.（编辑：武倩倩）图 8后地板横梁本体Research on the Application of Advanced High Strength Steel in Vehicle Body of HBIS TangSteelSun Kuo,Xu Rui（Tangshan Iron and Steel Group High Strength Automotive Plate Co.,Ltd.,Tangshan Hebei 063000）Abstract:As carbon peaking and carbon neutrality has become a global consensus,the dual carbon goals have forced automobilemanufacturers to explore new materials and new technological paths to achieve energy conservation and emission reduction,among which theapplication of advanced high-strength steel that can effectively achieve lightweight and ensure structural safety is also increasing.As awell-known automotive panel manufacturer,HBIS Tang Steels innovative advanced high-strength steel products and technologies havegradually become a key emission reduction tool valued by automotive component manufacturers.Based on this,combined with thedevelopment achievements of advanced high-strength steel at HBIS Tang Steel,this article focuses on introducing the composition andstructural characteristics of advanced high-strength steel such as dual phase steel(DP),duplex steel(CP),and quenched and divided steel(QP)at Hegang Tang Steel,and elaborates on the current application status of each steel type in car bodies.Key words:automotive panels;lightweight;advanced high-strength steel;car body（上接第 140 页）孙扩，许瑞：河钢唐钢先进高强钢在车身上的应用研究143