低成本高强度钢筋的工艺路线

随着建筑行业的快速发展，建筑钢筋成为钢材产品中消耗量最大的品种，目前已占中国全部钢产量的五分之一。在不断提高建筑钢筋的性能，特别是实现其高强度化的同时，探索低成本的生产工艺路线，显然具有重大的经济效益和社会效益。

钒合金化是实现钢筋高强度化最主要的、已获成功的方法。为了节约贵重的钒资源，降低钢筋的生产成本，通过在钒钢中增氮，可以有效发挥钒的析出强化作用。研究表明，在相同强度水平下，V-N钢中所需要的钒含量明显地比V钢中的低。经过合金成分的优化，V-N微合金化400MPa高强度钢筋中V的质量分数可降低到0.02%~0.04%，与采用V-Fe微合金化钢筋相比较，V质量分数降低了50%。在中国现有的企业装备水平下，V-N微合金化技术是生产400MPa级及以上高强度钢筋的一条经济有效的途径。通过利用廉价的氮元素，在相同的强度水平下，不仅钢中贵重的钒合金消耗量得以大大节约，而且，试验证明，用V-N微合金化所获得的钢筋具有性能稳定，强度波动范围小，应变时效敏感性低，焊接性能优良等特点，可以满足抗震、耐火的设计要求。V-N微合金化技术在高强度钢筋上的成功应用，已在中国钢筋生产企业获得了广泛应用，取得了巨大效益。

余热处理工艺是实现低成本高强度钢筋生产的另一个重要方面。余热处理工艺在国外已经是成熟的生产工艺路线，在欧洲是生产高强度钢筋的主要生产路线。所谓余热处理工艺，包括钢筋轧后的三个阶段：第一阶段为表面淬火阶段。钢筋出轧机后进行快速冷却，此时表面层发生马氏体转变，心部的热量来不及传出，仍处于奥氏体状态。第二阶段为自回火阶段。钢筋心部的热量向表面传递扩散，使表面淬火马氏体发生回火转变，转变为回火马氏体，心部仍保留奥氏体组织。第三阶段为心部组织转变阶段。钢筋在冷却过程中，心部的冷却速度较小，发生铁素体+珠光体转变。余热处理钢筋实际上是通过表层获得回火马氏体组织来实现强化的。普通碳素钢通过余热处理即可达到400、500MPa级高强度钢筋的性能指标要求。余热处理工艺与V-N微合金化技术的配合，在低碳锰钢的基础上，可生产出屈服强度达到600MPa级的钢筋。余热处理工艺生产的高强度钢筋中合金含量低，具有明显的成本优势。除一次性设备(主要是轧后水冷装备)投入外，生产成本增加很少。因此，余热处理工艺也是低成本高强度钢筋生产的一条有效途径。钢筋余热处理工艺在中国正处于推广阶段，许多钢厂的钢筋生产线均装备了穿水冷却设备，已具备了余热处理钢筋的生产条件。

此外，中国近年来在“973”重大基础研究项目成果的基础上发展起来的细晶粒钢筋生产工艺也是一种低成本高强度钢筋生产方法。利用超细晶技术，在碳素钢和20MnSi钢的基础上获得了400MPa级和500MPa级钢筋，减少了合金的消耗，节约了资源。

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