总第180期2019年第4期生产实践·应用技术
山西冶金
SHANXIMETALLURGYTotal180No.4，2019
DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2019.04.43
微氮合金+钒氮合金微合金化工艺在高强钢筋生产中
的应用
陈东辉
（河钢集团宣钢公司，河北宣化
摘
075100）
要：为了降低生产成本，宣钢采用微氮合金+钒氮合金微合金化工艺对HRB400系列钢筋进行生产试制研
究，通过合理的控制技术，微观方面有明显的V(CN)析出相，提高了微合金化作用，生产出组织性能更为优良的针状铁素体热轧抗震螺纹钢筋，提高了钢筋的加工性能和耐候性能，钢筋的时效性能明显降低，同时降低了生产成本。
关键词：钒氮合金微氮合金高强钢筋中图分类号：TG142.33
性能
文章编号：1672-1152（2019）04-0110-02
文献标识码：A
河钢集团宣钢公司（全文简称宣钢）钢筋生产一
表2
项目
钒氮合金的理化指标
元素含量/%
粒度
/mm
对钢筋进行透射电镜分直采用钒微合金化技术，
［１］
析，HRB400E中未发现有明显的VN析出物，致使宣钢钢筋不能充分发挥钒的微合金效果。经过技术研究和试验，采用微氮合金+钒氮合金微合金化工艺，在满足客户产品标准、保证低合金钢（钢筋）力学性能条件下，充分利用微合金元素的固溶强化［２］、位晶界强化、沉淀强化［３］与相间强化等钢综合错强化、
突出（弥散）沉淀强化与相间强化（体）强强化效果，
化效果，通过控制成品钢的不同种类的碳氮化物弥撒、细小、均匀析出，实现了化学成分与组织相适应的最佳工艺控制，钢筋的性能各项指标达到了技术要求。通过降低主要常规合金元素Mn、Si元素的含量及贵重合金V的含量，宣钢降低了冶炼成本，取得良好的经济效果。1
微氮合金和钒氮合金主要理化指标
宣钢在高强钢筋中应用微氮合金+钒氮合金微合金化技术，使用的微合金化物料主要为I-400型微氮合金和钒氮合金，其理化指标分别如表1和2所示。
表1
项目
w（V）w（N）w（C）≤6
w（P）≤0.06
w（S）≤0.10
VN1677~8114.0~18.010~40
2成分设计
按照V、C、N分子量计算（V的分子量为51，C
的分子量为12，N的分子量为14），51/14=3.为V-N最佳微合金化效果，以V为基数，形成V、C、N、的C满足要求，N含量满足要求，HRB400E钢中的氮含量最佳控制在0.032/3.=88×10-6，因此改进后的HRB400E钢筋在出钢过程中加入I-400型微氮合金0.43~0.45kg/t。
宣钢生产的HRB400E高强钢筋按轧制规格分为HRB400E-ZT1、HRB400E-ZT2和HRB400E-ZT3，目前已经在HRB400E-ZT1和HRB400E-ZT2钢种上应用微氮合金+钒氮合金微合金化工艺，为了与改进前的牌号进行区分，改进后的钢种牌号分别为HRB400E-ZT1(SY)和HRB400E-ZT2(SY)，其化学成分对比的如表3所示。
表3
两种工艺下钢种化学成分对比
范围内控内控内控
I-400型微氮合金的理化指标
元素质量分数/%
%
w（C）≤6
w（Si）w（Mn）w（N）30~55
8
12~24
w（P）0.15
w（S）0.15
粒度
/mm0~35
工艺路线
牌号w（C)）w（Si）w（Mn)）w（P，S）w（V）0.22~0.250.22~0.250.22~0.250.22~0.25
0.38~0.440.43~0.490.34~0.300.24~0.33
1.31~
≤0.0421.381.35~
≤0.0421.41
0.030~0.0500.030~0.050
指标
收稿日期：2019-05-12
作者简介：陈东辉（1985—），男，2009年毕业于河北理工大学冶金工程专业，工程师，现在河钢集团宣钢公司二钢轧厂从事转炉炼钢技术管理工作。
HRB400
EZT1
原工艺
HRB400EZT2HRB400EZT1(SY)
新工艺
HRB400EZT2(SY)
1.24~0.025~
≤0.0421.300.0301.23~0.027~
≤0.0421.280.030
内控
2019年第4期国内HRB400E钢筋通用单纯钒氮合金微合金化技术，宣钢采用微氮合金+钒氮合金微合金化技术，是对微合金化技术的延伸和发展。3
微氮合金+钒氮合金微合金化工艺制度1）转炉出钢1/4加入微氮合金，保证合金的充分吸收和溶解。
2）终点控制要求w（C）≥0.10%，脱氧剂使用硅铝钡锶0.5~1.0kg/t；
出钢过程全程吹氩，氩气软吹处理3~5min，打纯钙线0.5~1.0m/t，促进微氮合金充分溶解和吸收。
3）中包开浇前两炉钢，非计划精炼，I-400型微氮合金的用量在工艺用量的基础上增加10kg。4
成分和性能控制比较
4.1HRB400E与HRB400E（SY）成分和性能控制比较（见表4）表4
成分和性能控制比较
工艺w（C）w（Si）w（Mn）w（V）w（N）碳当下屈服强抗拉强
路线/%
/%/%/%/×10-6量/%度/MPa度/MPa原工艺0.2290.4671.3860.037730.463460625新工艺0.2240.3461.2790.036
121
0.450
458
620
使用微氮合金+钒氮合金微合金化与单独使用钒氮合金微合金化工艺相比，碳当量平均降低0.013%，w（Si）降低了0.121%，w（Mn）降低了0.107%，w（V）降低了0.001%，w（N）升高了48×10-6
，屈服强
度平均降低了2MPa，抗拉强度平均降低了5MPa。
4.2HRB400E与HRB400E（SY）显微组织对比分析试样组织分析结果表明，HRB400E钢筋的显微组织为铁素体+珠光体，珠光体片间距在200nm左右，渗碳体片的厚度50~90nm，局部存在渗碳体球化[4]现象。能谱分析结果没有发现明显的钒能谱峰，即在分析样品中没有发现VN析出相的证据（见图1）。
150AI
个100/N
数计50
V
CFe200nm
NZnZnPSPS
VVMnMn
FeFe
ZnZn
0.0
1.0
图1HRB400E组织图貌和能谱
能量/keV
透射电镜观察到二相粒子析出尺寸在10~20nm之间，且分布均匀和弥散。对观察到的二相粒子进行能谱测试，任选一质点（A）其能谱图可看出：A粒子主要组成为V、Ti、Nb、Re及N、C、O等主要元素，其析出的二相粒子为（V、Ti、Nb、Re）(C、N)及ReO等化合物（见图2）。
·111·
650
N
600550500个450/400数350Ti计300
250Re200V150O100CNbN50nm
500
123
4
5
6
7
8
910
能量/keV
图2
HRB400E组织图貌和能谱
根据图3的显微组织可以看出，采用微氮合金+钒氮合金微合金化工艺生产的高强钢筋，有大量弥散细小的第二相析出，对析出相进行（TSM）衍射斑标定，确认析出相为钒的碳氮化物。
1μm
100nm
图3HRB400E(SY)试样的显微组织
5结论
1）微氮合金配合钒氮对螺纹钢进行微合金化，
微氮合金加入量分别为0.43kg/t钢和钒氮合金加入0.36~0.40kg/t钢时，能够生产出组织性能更为优良的针状铁素体热轧抗震螺纹钢筋。
2）与单纯采用钒氮合金微合金技术相比较，钢中N含量明显提高，
微观方面有明显的V（CN）析出相，提高了微合金化作用，在宏观上面表现为：一是成分控制方面降低了碳当量，明显的提高了钢筋的焊接性能，提高了钢筋的加工性能；二是钢筋的时效性能明显降低，提高了钢筋抗时效性能；三是提高钢筋的韧性和耐候性能。
3）使用微氮合金+钒氮合金微合金化技术，减少了生产相同性能的钢所需要的硅锰合金及钒氮合金的用量，降低了生产成本。
参考文献
［１］
刘方华.微氮合金化HRB335螺纹钢生产实践［Ｊ］.河北冶金,2012（10）：63-65.［２］彭雄，肖亚，王绍斌，等.钒氮合金化热轧抗震钢筋HRB400E产品开发［Ｊ］.中国冶金，2019（1）：25-29.
［３］
杨才福，张永权，柳书平.V－N微合金化钢筋强化机制［Ｊ］.钢铁，2001（5）：55-57.
［４］李宝秀.氮含量对500E抗震钢筋20MnVN组织和性能的影响
［Ｊ］.特殊钢，2016（10）：59-61.
（编辑：苗运平）（下转第156页）
·156·
E-mail:sxyjbjb@126.com
山西冶金
第42卷
L型导风障的方法，此种治理上隅角低氧区域技术，避免了机组过尾时需卷起导风帘而产生的上隅角短暂缺氧现象［６］。
8111工作面上隅角氧气浓度稳定在19.0%～20.5%之间；8804面上隅角氧气浓度稳定在19.5%～20.7%之间，均符合了相关标准的要求。
3）这两种方法的应用实施，为同煤集团类似矿井工作面提供了指导，具有一定的参考价值。
参考文献
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李斌.基于均压通风技术的浅埋深超大面积采空区综采工作面低氧防治［Ｊ］.煤矿安全，2017，48（3）：94-98.
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程志恒.综放工作面瓦斯涌出特征及防治技术［Ｊ］.煤炭工，2017，49（7）：100-102.
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［７］张会平.均压通风治理综采工作面上隅角及回风流中的CO［Ｊ］.
山西煤炭，2011，31（6）：53-56.
3.2应用中的注意事项1）在平时生产过程中，综采队组、通风区负责“压风风机”的日常管理，安排专人进行检查“压风风机”压风管路及截门，确保“压风风机”能正常使用，性能完好。
2）综采队组在生产过程中必须严格按照标准工工序作业，避免出现工作面尾端头支架挤架、滞艺、
后，造成上隅角低氧现象。4
结论
1）根据马脊梁矿8111和8804综放工作面的实际情况，分析总结了上隅角低氧现象的主要原因，并提出了针对性的治理措施：在8111工作面采用OF25-190型手提风动式风机配合临时导风障的方法；在8804工作面利用局部通风配合临时导风障的方法。
2）通过实践，两种方法均取得了较好的效果。
（编辑：苗运平）
StudyonComprehensiveTreatmentofLow-oxygenAreainFully
MechanizedMiningFace
NieHanzhang
（DatongCoalMineGroup,DatongShanxi037003）
Abstract:Themaincausesofthelow-oxygenphenomenonoftheuppercornerof8111and8804fully-mechanizedtop-coalcavingfaceareanalyzed,andthemethodofusingtheOF25-190portablepneumaticfantocooperatewiththetemporaryair-guidebarrierandthetemporaryair-guidewithlocalventilationisproposed.Thepracticehasprovedthattheimplementationofthesetwomethodsisthattheoxygenconcentrationofthecornerontheworkingsurfaceisstablewithinthespecifiedrange,theexpectedeffectisachieved,andthereferenceisalsoprovidedforthesimilarworkingsurface.
Keywords:fullymechanizedmining;uppercorner;hypoxia;ventilation;treatment
（上接第111页）
ApplicationinV-NMicroalloyPrcessintheProductionofHigh
StrengthSteelBar
ChenDonghui
（HBISGroupXuansteelCompany，XuanhuaHebei075100）
Abstract:Inordertoreducetheproductioncost,XuanhuaIronandSteelCo.adoptsthemicroalloyingprocessofmicro-nitrogenalloy+vanadium-nitrogenalloytoproduceHRB400seriessteelbars.Throughreasonablecontroltechnology,V(CN)precipitatesareobviousinmicro-aspect,whichimprovesthemicroalloyingeffect,producesneedle-likeferritehot-rolledseismicthreadedsteelbarswithbettermicrostructuresandproperties,andimprovestheprocessingofsteelbars.Thepropertiesandweatheringresistanceofsteelbarsareobviouslyreduced,theagingresistanceofsteelbarsisimproved,andtheproductioncostisreduced.
Keywords:vanadium-nitrogenalloy;micro-nitrogenalloy;high-strengthsteelbar;properties
