第二节400MPaⅢ级热轧钢筋生产技术

第二章400MPaⅢ级热轧钢筋生产技术第一节热轧钢筋及其性能要求555．热轧钢筋是怎么分级的?钢筋钢是指建筑行业钢筋混凝土结构配筋用的专用钢材品种，属于轧制中小型材，表面呈光面、月牙肋或等高肋的螺旋状花纹。低等级钢筋属于碳素钢类，中高等级钢筋选用微合金化钢生产，目前都采用转炉或电弧炉冶炼，经连铸成方坯、热送或直接轧制成各种类型和不同规格的钢筋。钢筋钢包括钢筋混凝土用热轧带肋钢筋、高强度精轧螺纹钢筋、热处理钢筋、冷拉低碳钢丝及预应力混凝土用钢丝等几大类。以热轧带肋钢筋为主体，列入了屈服强度235MPa工级钢筋、屈服强度335MPaⅡ级钢筋、屈服强度400MPaⅢ级钢筋、屈服强度540MPaⅣ级钢筋。其中，Ⅲ级钢筋含有屈服强度为400MPa的普通级、440MPa的余热处理级和440~540MPa的较高质量级三个级别，见背面表2-2。556．我国钢筋是怎么演变的?我国最早制定的《钢筋混凝土结构用热轧螺纹钢筋》(重Ⅲ一55)沿用A3钢，品种单一，无等级，至YB17l一63列入16Mn钢筋，由于强度不足，后调整为20MnSi钢。至YB171—69，形成了由屈服强度235MPa的I级钢筋至屈服强度590MPa的Ⅳ级钢筋，还包括屈服强度：1420MPa的预应力混凝土用热处理钢筋的系列。GB1499—9l将Ⅲ级带肋钢筋的屈服强度由370MPa调至400MPa。20世纪60年代末至70年代初，是我国钢筋新品种开发的高峰期，除Si—Mn外，研制了Si—V、Si—Ti、Si—Nb、Mn—Si—V、Mn—Si—Nb等五个钢种系列近20个牌号，具有中国特色的是对硅元素的情有独钟，微合金化元素开始应用于钢筋生产。在以后的三十多年的二段时期内，20MnSi钢筋几乎一统天下，固步不前。进入改革开放阶段，钢筋生产开始导人微合金化技术，并试生产调质型钢筋和轧后余热处理钢筋，GB1499—98基本上与国际相接轨。但之后的若干年内生产与应用335MPaⅡ级钢筋的习惯倾向十分强烈，400MPaⅢ级钢筋的比例仅数十万吨，示范工程的推广阻力极大。在将400MPaⅢ级钢筋纳入国家标准《混凝土结构设计规范》，并编制相应的设计手册后，我国钢筋生产的更新换代跨出了极其重要的一步，以不同工艺生产(表2-1)，年增长率达85％。557．2DMnSi钢筋合金设计有哪些不足?20MnSi钢筋的化学成分规范见表2-3。微合金化Ⅲ级钢筋源自20MnSi钢，但20MnSi钢筋的合金设计的不足之处在哪儿呢?首先是碳，其碳含量较高，对加工性和焊接性有不利的影响，现代合金设计已摒弃增碳作为高强度的主要手段。第二是硅，硅在钢中不形成碳化物，而以固溶体的形式存在于奥氏体或铁素体中，它的主要作用如下：(1)固溶强化，由0．25％增至0．8％使抗拉强度的增量达到25MPa；(2)促进铁素体的粗化；(3)促进柱状晶发展；(4)冷作硬化倾向；(5)降低焊接性。第三是锰，锰与碳的结合力略强于铁，一部分形成(Fe，Mn)3C，存在于珠光体内，更主要的是进入固溶体，起固溶强化作用，每增加0．0l％锰大致产生1MPa的强度增量。类似于硅的作用，在高温下促进晶粒的粗化，抑制铁素体形成而促进中温转变。所以，20MnSi的成分并不合理，以其为基础生产Ⅲ级钢筋并不理想，应当改变观念，将碳、硅、锰含量往下限调，加人微合金化元素，以晶粒细化和析出强化机制取代固溶的强化方式。558．我国每年生产多少钢筋?建筑业是我国国民经济重要的基础产业之一，热轧带肋钢筋又是建筑业使用量最大的钢材品种。近十年国家在房地产开发方面的投资逐年增长，占固定资产总投资的比重也逐年增加，2002年房地产业开发投资达7736亿元，比重为17．9％。1998—2002年国内钢筋的消费量合计为1．5656亿t，仅2002年混凝土构件用钢筋消费即为4560万t，占建筑业当年钢材总消费的41．68％，占我国同期钢材总消费的22．92％，见表2-4。其中400MPa级及400MPa级以上的钢筋还不到200万t，仅占钢筋的总产量的4％，而国外发达国家这个比例为75％，差距甚大。据不完全统计，2003年我国400MPaⅢ级钢筋的产量虽增长很快，但也只有580万t。在未来20年内，国民经济的持续高速发展，城镇化的加强，需要钢铁业在钢材数量品种和质量等各方面的保证，钢材消费的品种结构会有不少变化，钢结构的比重将不断增大，但钢筋混凝土结构仍会占有不可替代的主体地位，预测2005年我国钢材总消费规模约2．8亿t，建筑业钢材需求为13925万t，2010年我国钢材总消费将达到3．1亿t，建筑业用钢量将增至15640万t。同期对钢筋的总需求为9200万t和12500万t，其中400MPaⅢ钢筋的比例分别按8％和24％估算，总需求规模将在800万t和3000万t左右。559．为什么钢筋要与混凝土相结合使用?在未来的发展中，钢结构的比例会有增长，但钢筋混凝土结构仍是建筑的主体。一方面节能的余热处理钢筋和高强度的热处理钢筋会有所进展，但微合金化钢筋将继续以主流工艺发展。优先采用钢筋混凝土有它的重要原因：(1)在一定长度内，混凝土与钢筋间相互发生负荷转移；(2)钢筋必须有高弹性模量，以便使整个结构具备高度刚性；(3)混凝土与钢筋间不得有任何有害的物理、化学现象产生；(4)钢筋必须具备各种交付形状和长度，能满足各种不同建筑结构的要求；(5)具有宽阔的结合空间，而板材与棒材相比使用性较差，因为后者形式多样且能在较大范围内满足钢筋截面计算值的要求；(6)钢筋还必须能与建筑物形状完全相配，因而需具有较大灵活性及较易弯曲；(7)钢筋能够通过搭接或焊接等连接技术形成机械连接件；(8)钢筋能承受运输、仓储、捆扎及现场存放的恶劣条件而性能没有较大退化，微小损伤不影响其性能；(9)预应力建筑结构须保证在遭受腐蚀时不突然倒塌或断裂；(10)钢筋能够为建筑物提供足够的疲劳抗力，而混凝土不能承受动态承载力；(11)钢筋能为建筑物提供足够的延性；(12)钢筋能承受剪应力、拉力及压力；(13)预应力钢筋的松弛必须适度；(14)钢筋能在较大温度范围(一60℃～+80℃)正常使用。如需在极限温度条件下使用，其性能可以预测；(15)钢筋的质量通常条件下能弥补建筑物的一些微小缺陷。560．对热轧钢筋有哪些基本性能要求?(1)强度是钢筋最基本的性能。一般受力钢筋强度越高，性能就越好，但也有一定限度。由于钢材弹性模量基本为一常值(ES≈2．0×105MPa)，强度过高时高应力引起的大变形(伸长)将影响正常使用(挠度、裂缝)。故混凝土结构中钢筋设计强度限为360MPa，太高的强度没有意义。提高强度主要靠材质改进(合金化)；也可通过热处理和冷加工提高强度，但延性损失太大；变形钢筋的基圆面积率(扣除间断横肋后承载截面积与公称面积之比)对强度也有一定影响。(2)延性是钢筋的变形能力，通常用拉伸试验测得的伸长率来表达，强屈比也反映了其延性。但目前通用的伸长率指标(δ5、δ10、δ100)因标距不同，只反映颈缩区域的局部残余变形，且断口拼接测量误差较大，难以真正反映钢筋的延性。目前，国际上已开始用最大拉力下的总伸长率(均匀伸长率占δgt)来描述钢筋的延性，是比较科学的指标，见表2-5。影响钢筋延性的因素是材质，碳当量加大虽能提高强度，但延性降低。钢筋冷加工后δgt值呈数量级减小(δgt由加工前超过20％降到加工后的2％左右)，而且随时效仍有发展，面缩率较大时尤具脆性。抗震结构对受力钢筋有明确的延性要求。(3)冷弯性能是为满足钢筋加工的要求。在弯折、弯钩或反复弯曲时，钢筋应避免裂缝和折断。延性好的钢筋弯弧内径小，施工适应性强。(4)焊接性能是钢筋应用时应考虑的问题。碳当量较高时焊接性能变差，超过0．55％时不可焊。通过热处理、冷加工而强化的钢筋，焊接会引起焊接区钢筋强度的降低，使用时应予以注意。(5)锚固性能及锚固延性(大滑移时仍维持锚固)是钢筋在结构中与混凝土共受力的基础。光面钢筋靠胶结及摩擦，受力性能较差；变形钢筋以咬合作用持力，与其外形有关，取决于钢筋的横肋高度，肋面积比(横肋投影面积与表面积之比)以及混凝土咬合齿的形态。(6)质量的稳定性对受力钢筋十分重要。规模生产的钢筋产品一般均质性好，质量稳定。小规模作坊式生产的冷加工钢筋一般离散度大，力学性能不稳定，不合格率高。在母材不稳定和缺乏管理和检验的情况下将十分严重，往往影响结构的安全可靠性。561．钢筋的使用性能有哪些?(1)疲劳强度。显示较低载荷反复作用下的疲劳强度是钢筋研发阶段和制订设计规范前必须考核并做出评价的性能之一，影响疲劳强度的主要因素有应力集中、组织不均匀性以及环境条件，表面平滑的钢筋抗疲劳性能较好，表面形状变化较大的钢筋易在形状突变处应力集中而诱发疲劳破坏。(2)应力松弛性能。钢筋在长时受力下应力松弛的现象，将增大结构变形、降低结构耐久性，本质上是由于钢材内部位错的消散和间隙原子的脱溶引起的。(3)低温性能。随着环境温度下降，钢筋的拉伸性能、冲击韧性的变化，尤其是对焊接的适应性及焊接接头性能的变坏，将严重影响钢筋混凝土结构的稳定性和耐久性。(4)耐蚀性。因混凝土掺水而引起钢筋的锈蚀，最终导致结构的损毁。对于特殊环境下的结构，如码头、桥墩、海底建筑等，设计部门的主导意见是对钢筋进行镀锌处理，或采用不锈钢钢筋，设计寿命则由30年延至100年。(5)耐久性。耐久性影响结构的工作寿命，直径较细的钢筋对锈蚀比较敏感。影响锈蚀的主要因素是环境、混凝土保护层和钢筋表面状态(是否有防护层)。港工、水工、化工、市政工程对耐久性有较高要求。(6)交货状态。交货状态对施工影响很大。直径12mm及以上的钢筋以直条交货，在结构配筋中形成许多接头。细钢筋一般以盘条交货，减少了接头，但使用前须增加调直工序，对强度有一定影响。钢筋性能与应用要求的相关性见表2-6。562．建筑市场对钢筋需求有哪些变化?(1)目前，我国正经历计划经济到市场经济的过渡期，经济环境已由物资匮乏转向市场调控。建筑钢材供应已由长期紧缺到已形成积压，供需矛盾已由对数量的要求转向对高质量的期望。(2)由于经济发展和国力增强，建筑结构的安全度将逐步提高，钢筋消耗量将有较大增长。建筑费用中结构造价尤其是钢筋材料所占比例已经很小，因此为适当提高安全度而增加配筋将不会引起造价的较大波动，近期修订的荷载规范和设计规范试行的结果，钢筋用量已较过去有较明显的增长。(3)对钢筋性能的要求已由单纯追求强度到考虑综合性能，特别是对延性的要求。工程事故和震害调查表明，结构安全隐患往往并非强度不足而多为变形能力差(脆性)。此外，塑性内力重分布、极限设计等也对钢筋的延性提出了更高的要求。因此，延性已成为钢筋的主要性能，其重要性并不亚于强度，而且更甚。(4)均匀伸长率和强屈比已成为衡量钢筋延性的重要指标。若干国际标准中钢筋不仅有强度等级，已明确提出按均匀伸长率和延性分级要求。对受力钢筋的最低要求是δgt≥2％～2．5％，高延性钢筋则要求δgt≥5％～6％。在我国均匀伸长率的简易测定方法已经列入有关的钢筋标准中，新修订的设计规范也明确提出抗震结构中钢筋实测强屈比不小于1．30的延性要求，随着技术发展，今后对钢筋延性的要求将更为明确。(5)由于结构体型加大，荷载增加，混凝土强度普遍提高，要求受力钢筋具有更高的强度。目前，我国主导钢筋仍为低强的I、Ⅱ级(235MPa、335MPa)钢筋，往往造成了构造不便和施工困难。先进工业国家已普遍采用400MPa级钢筋；500MPa级钢筋的应用也已开始，新修订的混凝土结构设计规范将400MPa的Ⅲ级钢筋作为主导受力钢筋，引导设计者采用强度较高的钢筋。(6)大型土木工程(水坝、桥墩、海洋平台等)对直径大于40mm的粗钢筋提出需求。而住宅产业成为建筑市场的主体以后，墙、板配筋及分布筋、构造筋的需求将会大幅度增长。因此，直径12rmn以下的细钢筋的市场将明显扩大。(7)随着建筑业工厂化程度的提高，对钢筋制成品(网片、骨架)的需求将增加。这一方面可减少现场工作量，加快施工速度；另一方面，工厂化的产品质量可靠。路面、楼盖、墙板配筋以及结构表面的抗裂钢筋都为钢筋网片的广泛应用提供了市场。(8)与钢筋配套的钢筋机械连接技术(各种型式的机械连接接头)，以及用于恶劣环境条件下的钢筋防腐处理技术(环氧树脂涂层、涂锌等)，已开始应用并有较大的市场前景。563．各国对热轧钢筋有什么不同要求?对高强度钢筋的需求是出于设计方面的考虑。更高强度等级需求的主要目的是高强度钢筋的使用可减少建筑成本，钢重量的减轻可节约成本。用钢量的减少不应被炼钢成本的上升所抵消。因为在某种程度上，钢的价格是建立在成本之上的，所以应该仔细制造成本来确定制造这些新的高强度规格钢筋的最节约有效的方法。表2-7是几个国家的钢筋规格标准。除高强度要求以外，许多建筑规范要求钢筋可焊接。可焊接钢筋的特点是限制碳含量，通常在0．25％或更低。同时，对碳当量也有限制，碳当量影响可焊接性，碳当量的计算是以碳含量(％)加上某一比例的其他影响可焊接性元素的系数的公式确定的(表2-8)。对碳和碳当量的限制使达到高强度更加困难，因为大多数这些元素，尤其是碳可使钢的强度增加。这种限制迫使生产商改用其他强化工艺来获得高强度。强化工艺包括冷加工、热处理和微合金化。冷加工和热处理需在现有钢筋生产设备的基础上添加新设备。如使用现有设备，微合金化是生产高强度钢筋的最合理的选择。564．我国混凝土结构设计新规范中有什么主要变化?(1)钢筋的强度标准值应具有不小于95％的保证率。热轧钢筋的强度标准值系根据屈服强度确定，用触表示。普通钢筋的强度标准值应按表2-9采用。(2)普通钢筋的抗拉强度设计值fv及抗压强度设计值应按表2-10采用；(3)钢筋弹性模量Es应按表2-11采用。(4)以应力幅值计钢筋疲劳强度以设计值或应分别按表2-12采用。第二节钢筋的微合金化及强韧化机制565．钢筋生产为什么要实行微合金化?用铝来细化钢的晶粒，从而改善钢的强韧性，已有半个世纪历史。从广泛意义上讲，微合金元素有七八种，但是，研究得最多，用得最广的是钛、钒和铌。硼参与复合合金化在个别高强度钢中应用。磷能影响织构演变，因而用于冲压钢板。锆、钛能改变硫化物形态，但目前已有更经济有效的夹杂物形态控制手段，因此未获实际应用。至于钙和稀土元素，由于在最终产品中对它们的含量没有明确的规定，因此一般不认为是合金元素。微合金元素与钢中碳、氢、氧及硫形成多种化合物，从而对性能产生多种影响。钛是最活泼的微合金元素，与氧、硫、碳、氮有很强的亲和力，但是能够生成碳、氮化物并有析出强化作用的只有钛、钒、铌。微合金元素能够影响主要显微组织的参数是：(1)晶粒尺寸，晶粒形状；(2)各种尺寸的析出物；(3)基体组织(铁素体、贝氏体、马氏体)；(4)位错密度。566．铌资源能否长期稳定供应?以往的20年中，世界范围内铌的开发及应用充满了活力，主要的铌资源在巴西和加拿大，以岩矿和沉淀矿两种分布形式的烧绿石矿为主。巴西铌资源以Nb205计算的品位在1．57％。3．0％，总储量达14亿t；加拿大矿品位在0．67％～1．34％，储量为2200万t。铌产品包括标准铌铁、氧化铌、Ni—Nb合金、真空级铌铁及铌金属。在非洲赤道地区、俄罗斯的西伯利亚冻土地带也存在大量的铌沉淀矿脉。发现含铌新矿区还有乌干达、尼日利亚、挪威、格陵兰，此外在澳大利亚西部钽花岗岩矿山中也有少量的铌副产品。我国也有铌一稀土混生矿，主要集中于内蒙古的白云鄂博地区，总储量虽可观，但品位仅0．07％，在采选技术难度和生产成本上无法在国际市场上竞争。世界铌资源的生产和供应有三大特点：(1)资源集中，仅巴西CBMM的储量足够全世界消费400年以上；(2)世界目前铌产品(折合成Nb205)年产量稳定在3．5万t，随时可以扩大产能，价格稳定；(3)工业发达国家以粗钢总产量平均铌的消费强度在40～80g／t，世界平均为20～30g／t。我国铌的应用在近二十年大为扩大，尤其是在微合金化技术的成功开发和应用后，20世纪90年代末需求更为强劲。进口CBMM(巴西矿冶公司)铌铁的数量逐年增长，至2003年底年进口量已达3600余t，消费强度为12g／t。567．铌在钢中的应用状况如何?铌资源主要消费领域是钢铁工业，微合金化的HSIA钢生产成为最重要的应用领域。微合金化钢生产占世界粗钢产量的10％，约8000万t，消费了几乎是80％的世界铌产品。含铌微合金化钢最大的消费市场是汽车制造业，广泛地用于热轧和冷轧薄板，以及屈服强度高于400MPa的中厚钢板中，典型化学成分为0．06％C、0．5％～1．5％Mn、0．03％～0．06％Nb，更高强度的钢中需再添加钒，在冷轧钢中需加人0．015％～0．04％Ti和0．05％～0．12％P。钢中加入铌在于细化晶粒和补充析出强化，钛的加入作为氮的吸附剂，又可使铁素体中NbC析出能力加强。为了使汽车钢板具有更优的深冲性，通过真空脱氧生产出碳、氮含量0．001％一0．003％的以Nb—Ti微合金化的Ⅲ钢。从20世纪60年代起，油气输送管线用钢的80％以上采用含铌钢，高等级的X70一X80管线钢要么采取Nb一V复合，要么含铌量达到0．10％以上。铌应用量处于第三、第四位的是造船板和桥梁板的生产，第五位是建筑钢结构用中厚板、H型钢和400MPaⅢ级以上的钢筋生产。铌还广泛用于锻造和冷镦用棒线材生产，在铸钢件中铌的应用在于显著改善铸件的疲劳失效问题，也提高高温强度和使用寿命。近年来，铌在不锈钢生产中的应用日见普遍，如汽车排气管的铁素体不锈钢，烘干机、冰箱、医疗设备用的抗菌不锈钢等。568．铌的未来消费在哪些方面?虽然铌的发现已有200年的历史，但它作为工业材料使用才只是近40年的事情。铌因为本身特有的技术性能，帮助人类解决了大量工程技术难题。包括油气管线、汽车工业、高层建筑、飞机发动机和医疗设备。随着铌的特性的开发，今后它的应用领域将不断开拓。由于铌在管线、汽车和结构钢三大主要微合金化钢中的地位没有受到其他材料的挑战，将来铌的大部分还将用在钢铁业。另外可以预料，未来在所有热机械处理的高强度结构钢中，铌将是首选的微合金化元素。在钢铁以外的领域里，铌将主要用于高附加值产品。如在汽车、飞机发动机、汽轮发电机用镍基高温合金及各种耐磨、耐蚀性能的材料。由于经济、技术条件的变化，铌还可能在电子工业、医学、光电材料和化工等领域的应用取得更大的发展。569．为什么铌是一种很好的微合金化元素?铌处在元素周期表中4、5、6周期的Ⅲ～Ⅵ族，其中铌与其他元素的区别在于：(1)与碳、氮的高亲和力；(2)在奥氏体中充分溶解；(3)在奥氏体和铁素体中的析出能力；(4)在铁素体中的沉淀强化；(5)与氧无不利作用。铌本身特点决定了它比其他元素更适合作为微合金化元素，特别是在晶粒细化、延迟再结晶、析出强化及净化基体方面。铌的作用是如此巨大，以至于l／10000的浓度就能达到性能的预期改善。铌作为微合金化元素在钢的物理冶金、钢材新品种以及应用技术方面取得了重大进展。在这里要强调的是，由于微合金化与控制轧制相结合，生产了优质的管线用钢。此后由于微合金化技术进步和更大的市场份额，所以控轧一控冷几乎全面代替了传统的正火等热处理。570．铌是如何调节奥氏体的?在20世纪80年代前，控制轧制技术还不完善，工艺十分复杂和混乱，而微合金化的作用也随控轧不同而难以捉摸。20世纪90年代中期提出了奥氏体调节的概念，切中了要害，粗轧阶段的热变形初期，有奥氏体再结晶，也有铌的析出问题，又都是为精轧阶段做铺垫、做准备，精轧阶段变形最终目的是得到适宜尺寸的奥氏体晶粒。奥氏体调节的第二层含义是为获得γ／α相变后细小铁素体晶粒尺寸，需要高的铁素体形核速率和低的晶粒长大及粗化速率。为此，才从理论上解析非丫一再结晶区变形的重要意义，从而也归结出了高温再结晶控轧(RCR)和低温传统控轧(CCR)两类控轧工艺，如图2-1所示。前一类必须使均热温度与T95之间窗口增大，后一类则需要使T5与终轧温度之间区间扩大，含铌钢十分有利于CCR控轧。571．经高温冷却后铌先形成碳化物还是氮化物?含铌微合金化钢坯在高温均热下冷却，在钢中先形成碳化物还是先形成氮化物，取决于固溶度积的规律[Nb％][C％]和[Nb％][N％]，也取决于钢中的碳和氮的含量，在900℃、1100℃和1300℃三种加热温度情况下，存在NbN—NbC的平衡溶解度线。在随后冷却过程中，当[C]>[N]时，优先形成NbC；当[C]<[N]时，则具有先析NbN的倾向。先析NbN或NbC之后，基体钢趋向于碳、氮的对等固溶。对于含碳量较低的电炉钢，主导析出强化的是WoN，也是导致拉伸应力／应变曲线呈连续屈服特征的重要原因之一。较高碳含量的热轧钢筋具有明显的屈服平台，析出强化相对要弱于NbN。572．铌溶质原子如何拖曳和阻止晶粒粗化?在奥氏体中的铌，要么为溶质(间隙原子)，要么形成析出物，二者具有不同的作用。奥氏体中要发生析出，必须有足够大的过饱和度和足够长的道次间隙时间，所以说中板和非连续大型材轧制条件下，Nb(C，N)在奥氏体中大范围的静态析出是十分理想的，而在快速加工的板带连轧和棒线材连轧的条件下，道次间隙时间短，变形升温高，不利于析出，这种情况下铌将大量保持固溶状态。奥氏体中固溶和析出铌有两种重要机制，即质点钉扎和溶质原子的拖曳，奥氏体再结晶依靠晶界运动的粗化倾向，可以被降低和消除掉。从图2-2可见，质点阻止晶粒长大的效果，存在着质点大小与体积分数的配合，这就是为什么阻止粗化依靠的是溶质原子，其拖曳力大于再结晶的驱动力。铌的析出物阻止粗化作用较小。573．铌是如何影响奥氏体转变的?铌的自身作用在于使钢获得更低的相变温度和低温转变产物，提高铌的加人量，尤其在低碳含量和高的均热温度下，还有在加速冷却的条件下，上述的效果就更加突出，见图2-3和图2-4。铌微合金化400MPaⅢ级钢筋的生产中，就显示了这种影响，要注意适当碳含量，均热温度和轧后冷却速度的调节。574．为什么说存在铌的析出强化?在奥氏体中铌的析出，只对调节奥氏体发生影响，以往不认为存在铌在铁素体中的析出强化作用。如果有足够的铌，在γ／α相变过程中有相间析出存在。在相变之后700℃以下存在铁素体晶内的一般析出，在特定的冷却方式下才会出现相间析出，前提是铁素体长大速度要与铁素体中NbC的过饱和度相平衡。但只有铁素体晶内的一般析出才有强化作用，在0．04％铌钢中，这个析出强度大致为100MPa左右。575．铌在我国长条材生产中应用情况如何?铌在我国钢铁产品的扁平材中应用已有长足的进步。以2001年为例，用于板带生产的粗钢总产量为4537．5万t，平均铌的消费强度为21．78g／l，个别企业如舞钢已达到100g／t。但同年长条材用粗钢总产量为。7591．8万t，平均铌消费强度仅为0．77g／t，其中钢筋产量为3735．2万t，消费了铌铁40t，平均消费强度只有0．1lg/t。如果生产量大、使用面广的钢筋大力使用铌微合金化，不仅可以取得较大的经济效益，而且将使我国含铌钢的产量跃升到一个高水平。按预测估算，2005年400MPaⅢ级钢筋产量为800万t，若其中铌微合金化钢筋为50％，则将消费铌铁1600t；以2010年这一等级钢筋产量为3000万t计，铌微合金化钢筋仍以50％安排，将消费铌铁6000t，加上板带材用铌铁的量，2005年和2010年将合计消费铌铁5000t和9000t，届时我国钢铁业铌的消费强度也只有18—20g／t和25—3％／t，仍低于目前的世界平均水平。576．世界钒资源知多少?世界钒资源多数为磁铁混生矿，总计保有储量为3109．4亿t，可开采储量为1020亿t，集中分布在南非、俄罗斯、美国、中国和澳大利亚。钒的生产方法按钒矿类别而不同。由于可采储量最富的俄罗斯生产不正常，世界钒产品的价格十分不稳定。1999年按V2O5计算，南非为2．85万t、中国1．83万t、俄罗斯1．6万t，所占的份额分别为38．72％、24．86％和21．74％。我国攀枝花钒资源取自钒钛磁铁矿，含钒0．274％，由铁水提钒，钒渣含钒为13．28％，2002年国内钒渣总产量为18．8万t，其中攀钢占74％、承钢占24％，其他20余家小企业总产量仅占2％。577．钒在钢中的应用情况如何?钒是地球上最常见的元素之一，作为合金添加剂有非常广泛的用途，比如钢铁、航天(钛基合金)、催化剂、陶瓷、化工等行业，但主要消费领域还是钢铁业。20世纪90年代以来，世界钒消费量一直在强劲上升，至1993年增加70％，至2000年又增加84％，2000年世界钒的消费强度为47g／t，工业发达国家为53g／t，反映了世界研究和开发致力于钒在钢中应用的成果。578．国内钒产品的生产情况怎样?国内钒产品主要来自攀钢，历年来从含钒铁水中提钒技术、利用钒渣生产钒氧化物的技术及钒合金的冶炼和深加工技术的开发情况如下：(1)从含钒铁水中的提钒技术有以下4种：1)雾化提钒(20世纪70年代开发，应用到1995年)；2)钠化提钒(20世纪70年代末开发)；3)钢渣提钒(20世纪80年代，作为钢渣综合利用方式之一)；4)转炉提钒(开发于20世纪90年代，从1995年开始应用于生产，其技术指标达到世界先进水平)。(2)利用钒渣生产钒氧化物的技术有以下4种：1)低温浸出技术(多钒酸铵的生产)；2)多膛炉焙烧技术(20世纪80年代开发并一直投人应用)；3)V2O5的生产技术；4)V2O3生产技术。(3)钒合金的冶炼及深加工技术有以下4种：1)用V2O5和V2O3电铝热法FeV80熔炼技术；2)FeV50钒铁熔炼技术；3)用钒渣、含钒钢渣直接冶炼钒铁(80年代)；4)碳化钒、氮化钒(90年代至今)生产技术。目前我国攀钢集团的新钢钒公司利用钒、钛磁铁矿炼铁生产的高炉矿渣生产钒渣，V2O5、V2O3、高钒铁、氮化钒等产品，年产氧化钒能力达10000t，承德钒钛年产V2O5能力在3000t．。据调查国内能生产V2O5的企业还有10余家，合计能力也在5000～6000t。579．钛的资源状况如何?1791年，英国格雷戈尔(W．Gregorr)在研究某种铁矿时发现其中含有一种新的金属元素，1795年，奥地利克拉普罗特(M．H．Klaproth)在研究红宝石时也发现了这种元素，以希腊神话人物Titan命名。钛在地壳中分布极广，金属储量居第9位，含钛大于l％的矿物有80余种，钛铁矿储量丰富，是钛工业的主要原料，岩矿主要产于中国、加拿大和美国，砂矿主要产于澳大利亚、南非和印度。钛是银白色金属，元素周期表中属IVB族，原子序数为22，相对原子质量为47．9，α-Ti为密排六方晶体，钛的熔点为1667℃。我国的岩矿主要分布于四川攀枝花地区，钒钛磁铁矿中含TiO2约87000万t，占全国储量90．53％，占世界储量的35．17％。砂矿主要在海南、广东、广西和福建的海滨。580．微合金化钢筋的主要强化机制是什么?(1)细化晶粒。晶粒细化是不同强化机制中唯一的既能提高强度又能降低脆性转变温度的方法，微合金元素通过析出质点在从冶炼凝固过程到焊接加热冷却过程中影响晶粒成核和晶界迁移来影响晶粒尺寸。含钛钢的晶粒长大温度最高，依次为铌、铝及钒。但是从加入量讲，在控轧和正火钢中，铌含量比较低，即铌对晶粒细化的独特影响表现在它对奥氏体再结晶有强烈的延迟作用，0．03％铌即可将完全再结晶所需的最低温度提高到950℃左右，从而显著降低控轧对轧机负荷的要求。(2)析出强化。微合金元素中仅铌、钒、钛有析出强化作用。铌的强度增量主要靠晶粒细化(G)，而且在0．04％以下增加很快。而钒的强度增量主要靠析出强化(P)，晶粒细化的分量很小。钛的作用居中，特点是0．08％以下主要靠晶粒细化，超过0．08％析出强化起主要作用。由于晶粒细化能降低脆性转折温度，而析出强化提高脆性转折温度，综合影响的结果是，铌在0．03％．0．04％以下，钛在0．08％以下降低脆性转折温度，但是钒不论含量多少都将提高脆性转折温度。(3)组织强化。微合金元素影响奥氏体转变可以通过多种途径。如果合金元素在奥氏体中处于固溶状态，则如许多其他合金元素一样会延迟奥氏体转变。有时虽然数量很低，但作用很大。例如硼所起的通过抑制在奥氏体晶界上的形核而延迟转变。0．002％硼就足以使转变由铁素体移至贝氏体区。但是如果微合金元素形成质点在奥氏体中析出，则由于加速形核而对奥氏体转变起相反的作用。581．微合金化元素铌、钒、钛各有什么特点?微合金化是少量添加某些元素，通过沉淀硬化或铁素体晶粒细化来增加强度。用来产生这种效应的元素包括钛、铌和钒。这三种元素都可产生所希望的强化效果，但由于他们的机制不同，所采用的工艺也不相同。钛：钛最易氧化，在脱氧和连铸过程中应加以注意。世界上大多数钢筋的制造用硅锰钢连铸。钛回收率很不稳定，而且可能发生流程阻断问题。原因是在钢从钢水包到铸造模具的浇铸过程中钛的再氧化。另外，钛在再加热过程中必须处于溶解状态以便在轧制过程中沉淀为TiC质点以产生沉淀强化。但是由于钛与氮、硫更易结合，TiC沉淀作用可能会减弱。铌：铌的作用通常是作为低碳钢微合金化元素，它也是工艺过程中各种变量的函数。微合金化钢强度的变化是在各种温度下合金溶解量的直接结果。1150～1250℃是轧制钢筋的正常再加热温度，再加热温度的少量变动就会影响含铌热轧钢筋的最后性能。铌通过细化铁素体晶粒尺寸，起到强化作用。通过以低于再结晶停止温度进行终轧来完成。这一工艺又称为正火控制轧制。这种控制轧制工艺很难在现代高速轧机上实施，因为在轧制过程中对平衡钢筋温度的时间有要求。它还要求在轧机系统增加额外水冷能力。钒：与钛相比，钒的氮化可能性低，所以钒回收率稳定而且可预测。轧制工艺与轧制普碳钢钢筋没有根本变化。正常再加热温度(1150—1250℃)足以使钒处于溶解状态。可以使用正常轧制温度，因为钒的碳氮化物的沉淀强化发生在奥氏体转化为铁素体／珠光体的相变过程之中或之后。钒的另一个优点是对氮有较强的亲和力。活跃的氮或“自由”氮具有应变时效性，这是一种发生在塑性变形后室温下的脆化过程。在钢筋应用中，经常根据设计进行弯曲。这部分钢筋会随时间失去韧性，无法抗大地震。因此，某些标准规定了最大氮含量。实际上，不高于0．012％的未结合氮是允许的，高于此限的氮应与其他合金元素结合。在某些冶炼过程中，例如电弧炉，很难保持氮低于0．012％，添加钒就成为达到标准的手段。氮对钒的亲和力还有第二个作用。钒的碳氮化物的沉淀颗粒的大小和分布决定着钒的沉淀强化作用的效果。大量研究证实，钒碳氮化物V(C，N)中氮的增加会使沉淀颗粒缩小，从而增加沉淀颗粒的数量。这些细小和大量的析出质点使强化效果更有效。582．微合金化元素铌、钒、钛在钢筋中作用有何不同?微合金化元素主要作用有以下四点：(1)减少夹杂，改善钢的纯净度，提高钢的延性；(2)利用晶粒细化和析出强化，降低钢的碳当量；(3)通过组织均匀化实现性能的均匀化；(4)获得较低的成本尸l生能比的新型钢材。铌、钒、钛对强韧化因素比较见表2-13，铌、钒、钛对力学性能的影响比较见图2-5。583．为什么晶粒细化是钢筋最重要的强化方式?在钢筋强化方式方面，存在着两种不同的学术观点——晶粒细化主导论与析出主导论。现今被广为利用的是以晶粒细化为主导的强度表达式：△σy=Kyd-1／2式中：Ky——晶粒细化强化系数；d——铁素体晶粒尺寸。晶粒细化对强度有贡献，亚晶和胞壁结构对强度也有作用。有人认为，尺寸在0．4脚以下胞壁结构的强化是主要的，0．4脚以上则是晶界和亚晶界对强化起主导作用。这里还有一些问题需说明：(1)晶粒细化强化的本质是晶粒间界的位错塞积，凡是影响晶粒间界的因素，自然也影响晶粒细化的强化效果。(2)晶粒细化可以指铁素体，也可以指珠光体、奥氏体、马氏体等。晶粒尺寸是个广义的名称。(3)在所有强韧化机制中，仅有晶粒细化既提高强度，又能改善韧性，所以它是钢中最重要的强化方式。(4)到目前为止，韧化理论的发展滞后于强化理论，这与韧性指标的不确定性和韧化原理的复杂性有关。584．什么阶段的沉淀析出对钢的强化最有效?归结到20世纪五六十年代有关材料学的重要争论之一，认为在低碳含量范围内，超越某个断面尺寸，不论是板带材还是长条材，铁素体一珠光体组织的钢难以达到400MPa的屈服强度水平，从而倾向于追求相变强化的途径，于是热处理钢应运而生，甚至达到既耗费合金资源又不节能的地步。与其同期登上冶金历史舞台的则是微合金化技术和控制轧制技术的开发。它摒弃了传统的赖以提高碳含量和试图扩大固溶强化来增加钢的强度的方式，而通过晶粒细化和析出强化手段把钢的强韧化发挥到了极致，因此，钢筋生产也被纳入高技术新材料的范畴。首先被注意到的是，微合金化元素表现出强烈地形成碳化物和氮化物倾向，却又有相对较小的形成氧化物、硫化物或这些化合物固溶体的倾向。在这一特征方面铌与钒类似，而大不同于钛，在钢中所有的氧、氮和硫被钛完全消耗之前，钛是不会生成碳化物的。微合金元素的碳氮化物析出总是与基体(γ、α)晶格存在相当大的错配，在较高温度下以这些晶体缺陷为位错源，能消除那些析出物形成过程中可能产生的弹性应变，几乎起不到强化作用。而在相变完成后，在铁素体晶内均匀且弥散分布，才具有显著的强化作用。钢筋生产的原理相同，可以置高温下的析出于不顾，而仅指望在γ／α相变后铁素体及贝氏体基体中碳氮化物的析出。585．相变强化(组织强化)有什么特征?我们知道，钢的性能取决于钢的组织结构(或称为钢的组织及微观精细结构)，而组织结构的主导是由相变决定的。最简单的例子是低碳钢在轧后随冷却条件的变化，有铁素体+珠光体、铁素体+贝氏体、马氏体等几种结构。钢的力学性能也随之有很大的变化，从而可以生产出不同强度等级的钢材品种，用于各种不同的作用。这种情况就归属于相变强化。(1)钢的化学成分决定要有结构变化的原相(母相)，这是前提。(2)发生相变有一个形核和长大的过程，例如随冷却条件的变化，相变有扩散与无扩散之别，在较高温下的相变过程由扩散控制，低温下的相变为切变控制机制。(3)应变和冷却是两个重要的驱动条件，在外力的作用下，如热加工或冷变形；在冷却或在加热的情况下，状态失去了平衡，由高能量状态向低能量状态转变。在400MPa级热轧钢筋中，有大角晶界的多边形铁素体与小角晶界的非多边形铁素体的区分，此外含有微合金化元素溶质的奥氏体转变产物中具有非常高的位错密度。所以高强度钢筋的生产，除了析出强化和晶粒细化外，相变强化也是钢筋强韧化机制的不容忽视的因素。586．微合金化钢为什么不宜采用固溶强化方式?因为固溶强化一般不作为微合金化钢的主要强化手段。其原因如下：(1)固溶强化源于晶格畸变。低碳钢在常温状态属于体心立方晶格结构的材料，较小原子半径的元素，如碳、氮，通常以间隙的形式固溶在铁的晶格之中，固溶易造成晶格的畸变，使钢的屈服强度提高。(2)固溶强化受固溶度的限制。．溶质原子并不能无限地固溶人铁的晶格中，这个限度称为固溶度，在近平衡的状态下，α—Fe中固溶碳、氮很少，起不到强化作用。(3)固溶强化是可以估算的。置换式固溶强化效果远低于间隙式固溶，置换固溶强化效果大的元素又对韧性的危害也较大，所以一般微合金化钢中并不利用铌、钒、钛等元素的置换固溶强化方式。然而，碳、锰、硅、磷、铜等元素，尤其是碳和锰是主要的固溶强化元素，这也是20MnSi不能作为高等级钢筋的原因。587．纳标前对微合金化400MPaⅢ级钢筋是如何评价的?1991年将400MPaⅢ级钢筋纳入GB1499—91和GB13014—91。同时编制了YB1070—93应用技术规程。为将此科研成果尽快转化为生产力用于工程，原冶金部V—Ti钢领导小组受部科技司委托，在攀钢人力、财务上的大力支持下，经过不懈努力，积极组织有关部门，于1996年局部修订了《混凝土结构设计规范》及《混凝土结构设计手册》。同年建设部发布5号公告，要求自1997年1月1日起实施。“六五”国家科技攻关，由原冶金部建筑研究总院牵头，鞍钢、首钢、上钢三厂、唐钢、攀钢等单位参加，通过添加微合金元素及采用穿水冷却工艺研试成功的20MnSiV、20MnTi、K20MnSi400MPaⅢ级钢筋，经专家鉴定，其性能达到国际同级钢筋水平。经工程试验考核证明其性能优良。(1)高强度，σs>400MPa，σb>570MPa，δ5>23．4％。强度和塑性获得较好配合。强度、韧性各项指标都超过GB1499—9l标准及标准附件A较高质量钢筋的技术条件。(2)焊接性能良好，适应各种焊接方法。电弧焊、闪光对焊合格率100％，焊缝强度与母材等强，试验中无一根断在接头或热影响区。焊接参数范围较宽，焊工易掌握。(3)强屈比σb／σs>1．25，有利于提高抗震性能。(4)应变时效敏感性低，将试样预变形7．5％，在100℃下时效3h，相当于15℃下自然时效9个月，再进行拉伸试验，结果表明，该钢筋具有抗变形时效能力。(5)脆性转变温度低，在一40％条件下进行拉伸试验，所有试样断裂时均为塑性断口。在一40℃下进行冷弯试验，全部试样通过常温冷弯规定指标。(6)有较高的高应变低周疲劳性能。地震断裂过程与高应变低周疲劳行为极为类似。用有高应变低周疲劳抗力较高的钢材，有利于提高工程结构抗地震破坏能力。400MPaⅢ级钢筋生产工艺成熟，工艺参数范围较宽，性能稳定，是物美价廉的冶金产品，建筑业的好材料。第三节400MPaⅢ级热轧钢筋生产要领588．炼钢中要掌握哪些基本要素?现在首先要改变钢筋是技术要求最低的钢材品种的观念，要改变不需要讲究工艺技术操作的管理思路，现今的生产装备已成为不断提高钢筋质量，为建筑业提供优质钢材的重要条件。炼钢操作要求做到以下几点：(1)实现铁水预脱硫；(2)转炉冶炼，执行脱磷、碳、氮的工艺规程；(3)无渣出钢；(4)保证钢的内控的洁净度水平；(5)实施成分微调和成分、温度均匀化的精炼工序；(6)避免钢水的二次氧化和回硫；(7)以严谨的工艺保证内控成分。提高能力指数(CP)——分析偏差与操作偏差增大6倍的比值：CP=F/6σ实验589．如何选择炉外精炼工艺?现代炼钢工艺十分灵活，可根据钢筋的强度等级和工程用途选择适宜的炉外精炼方式，目前就精炼技术而言，[C]、[P]、[S]、[N]、[P]和[H]可以达到相当高的水平，见表2-14。不同的工艺对[C]、[P]及[S]、[O]的影响见图2-6。590．对连铸操作有什么要求?连铸工艺的基本要点：(1)为保证钢材的质量，需要尽可能地减少连铸坯的缺陷。(2)连铸坯横裂的根源在于高温低塑性和塑性低谷区的矫平操作，为此要采取针对性的措施。(3)注意钢的总体成分的控制，应当把微钛处理放在第一位。(4)采取弱二冷制度，以期实现全板坯长温度在临界温度(Ar3)以上，弱冷和强冷对延展性影响的比较见图2-7。(5)矫平段温度高于碳氮化物析出的高峰区，危险的是热应力、析出应力及机械应力的合一，随着热装及直轧技术的推广，在线表面检验和修磨十分困难，生产无缺陷连铸坯是最高目标。591．如何确定钢坯的适宜均热温度?铌微合金化钢的钢坯均热温度要按铌固溶度积来确定：lg[Nb][C+12／14N]=2．26—6770／T在此温度下可以使钢中的铌处于完全的溶解状态，也只有在高温下先期实现了全部固溶，才能保证随后的变形和冷却过程更多的析出，达到应有的强化效果。以往对微合金化控轧控冷钢要求较低的均热温度，其出发点有两重含义：(1)保留部分未溶解碳氮化物的颗粒，一定程度上可以起到抑制r再结晶晶粒粗化的作用；(2)以利于在较低温度下开轧，或使轧制全程在γ——非再结晶区完成。过低的均热温度，或许可以实现低温终轧，而不利的方面是：为达到预期的析出强化效果，必须付出增加铌含量的代价。592．热装热送条件下对钢坯加热要注意些什么?采取热装热送工艺，节能降耗是肯定的。若钢坯的入炉温度已在Ar3点以下，也就是说钢已完成γ→α的相变过程，以及微合金元素的部分脱溶，在炉中加热后又发生γ→α的转变，无异于传统的连铸坯冷装加热的结果，微细的差别在于要考虑已析出的碳氮化物如何重新溶入，热装温度愈低，这个问题愈加突出。若热装温度高于Ar3，即相当于连铸连轧的工艺条件，应当如同CSP流程的情况，钢内组织缺乏一次的重结晶过程，入炉前钢坯的原始奥氏体晶粒比较粗大，随后粗轧工艺制度的制定要注意到铸态组织的破碎的要求。从钢中微合金化元素的分布着眼，钢坯加热可以在相对低的温度进行。593．长型材热轧生产有什么普遍性要求?建筑用带肋钢筋的线材是长型材的主体，2000年我国长型材产量比为66．18％，钢筋产量占长型材总产量比为35．8％，占建筑用材比为49．8％。生产长型材的轧制设备现只有半连轧和全连轧两种方式，横列式轧机已明令淘汰。在生产中为提高和均衡生产率并使连铸和连轧两工序的生产能力得以匹配，采用切分轧制是一种有效的方法，即利用孔型的作用把轧件沿纵向切成两条或多条，切分后的轧件再同时继续轧成成品。切分轧制在小规格带肋钢筋生产中已经获得了广泛的应用。小断面长型材，如直径12~5．5mm的线材，目前广泛采用高速线材连轧机生产。其目的：一方面是克服轧制时十分明显的温降，保证必要的精轧和终轧温度；另一方面是有效提高小规格产品的生产率。与棒材轧制相比，高速线材轧制时特别高的变形速率以及随之而来的显著温升，在控制产品组织性能时必须加以充分的考虑。地条钢生产属于非法的、不正规的方式，由于其铸条质量低劣，所生产钢筋的耐久性和安全性不能与合格产品相比。594．孔型轧制的变形特点是什么?钢筋轧制属于孔型轧制，不同扁平材的轧制，根据在于形变分布的显著不均匀性。其特点主要有3个方面：(1)孔型轧制时由于孔型侧壁的存在，轧件的宽向流动受到约束而在轧制过程中不能完全自由宽展。因此，两向压缩一向延伸的变形状态比平辊轧制时强烈得多。而且，长型材轧制时的“压缩”变形是在两个互相垂直的方向上交替进行的。在连轧机上，这是通过轧件的机架间扭转或者平一立交替布置的机架实现的。(2)孔型轧制的第二个变形特点在于轧件与轧辊接触的非同时性，即咬人时轧件横截面轮廓线上各点并非同时受到轧辊的作用而开始变形。(3)孔型轧制的第三个特点在于轧制道次数和各道次变形量的可调节范围很小。为防止孔型的过充满和欠充满，只能在很小的范围内调整轧辊间隙。因此，孔型设计一旦完成，长型材轧制的道次数和各道次的变形量基本是固定的。受咬人和充满条件的限制，孔型轧制时的道次变形量不可能很大。一般道次延伸系数不超过1．4；而平辊轧制时，道次压下量可达50％，延伸系数相当于2。595．孔型轧制的温度特点有哪些?孔型轧制时轧件的温度在其横截面上的分布十分不均匀，轧件与轧辊的非同时性接触和轧槽的不规则形状使轧辊对轧件的冷却强度不均匀分布。此外，由不均匀变形产生的变形热也具有相似的不均匀特点。长型材生产时，加热温度对终轧温度的影响不十分显著。这是由于90％以上的塑性变形功都会转变为热而使轧件升温。低温加热和轧制时，变形功及形变热随变形温度的降低而增加，轧件的温升比高温时显著。精轧时的轧制速度都比较高，来不及散热，形变热导致的温升将更加突出。这种温度变化特点，直接影响到长型材轧制的加热和控轧控冷的工艺技术。首先，在保证所需精轧和终轧温度的前提下，可以采用比较低的加热温度，为节能提供了可能。其次，应当在机架间和机组间对轧件进行必要的冷却以控制形变温度。这要求在轧线上配置相应的温度控制系统和装置。另外，在进行控轧和控冷时还必须考虑到孔型轧制时形变、变形热、冷却和温升的不均匀特点，即除控制温度外，还要针对钢种和具体产品对温度不均匀性的允许程度制定冷却制度。596．钢筋轧制的组织控制要注意什么?由于钢筋轧制过程的变形特点和温度特点，所以要求组织控制有一定的难度，只能通过控制轧件的温度而非同时控制温度与变形实现控制轧制。因此，长型材生产时组织控制技术的实质只能是控温轧制和轧后的控制冷却。为实现控温轧制，除必须在机架间及机组间设置冷却装置和相应的温度控制系统外，在工艺上还必须根据产品的钢种、形状和规格进行温度与变形(道次)的合理组合，以满足组织控制的要求。例如确定冷却装置的开启数目、位置和冷却强度；选择适当的空过机架等。597．钢筋如何实施控轧控冷?对于半连轧流程，还是可以分割粗轧和精轧两个控轧阶段，在再结晶温度以上完成粗轧，实现γ一再结晶细化，最低道次压下率不应小于15％。在γ一再结晶停止温度以下完成精轧(或中轧和精轧)，精轧总压下率不低于60％，其物理冶金内容与板带的控轧是一致的。对于连轧流程，按原理粗轧和精轧是一起完成的，铌微合金化钢的γ一再结晶温度一般在950—960℃，甚至高达1020℃，在较低均热温度的情况下，粗轧道次内最末一道次也能完成γ一再结晶过程，γ一再结晶细化效果不如钒钢，但γ一非再结晶区的奥氏体变形过程具有充分条件。对于无控冷条件的生产线，终轧温度难以控制，轧后的加速冷却也不能兑现，呈自然冷却状态。在精轧机组前后有水箱的生产线有充分能力实现所要求的冷却速度和控制终冷温度，这对于生产高强度等级的钢筋和生产高质量钢筋有重要意义。对于较高均热温度，又无控冷条件的机组，铌微合金化钢筋的轧制确实勉为其难，此时可以在再结晶区轧制，而不具备在非再结晶区轧制的条件。598．钢筋终轧后的冷却强度以多大为宜?轧后快速冷却有利于细化铁素体，也促进形成贝氏体，可以取得高强高韧性的效果。对于铌微合金化钢筋，较低的冷却强度不足以达到上述效果，但过高的冷却强度下，不易实现具有物理屈服特征的组织结构，甚至形成马氏体组织，影响钢筋的延性。根据铌微合金化钢的碳、锰、铌含量的不同，终轧温度(950％)至650％区间的时间控制在50～80s，相当于冷却强度为3—5℃／s，铁素体晶粒度一般会在10～12级。对于重载荷结构下的钢筋，终轧温度须低些(900℃左右)，终轧至650℃区间的时间控制在150~200s，相当于冷却强度为1．5～2．0℃／s，铁素体晶粒度大致在9～10级，钢中贝氏体体积分量以不超过10％为宜。599．应当如何把握化学成分一组织一性能的调节?长条材的轧制条件相对来说比较单一，可调性小，对于400MPa级铌微合金化热轧钢筋，可以实现组织和性能的在线控制，可以预测最终性能水平。设定半连轧和连轧两类不同的流程，化学成分、组织和性能大致在表2-15的范围之内。第四节不同微合金化钢筋的生产600．铌微合金化作为钢筋生产的首选的依据是什么?铌微合金化Ⅲ级钢筋生产开始于1996年，在宣钢、首钢、济钢和南钢都已取得成功的经验，涟钢和昆钢近年来也开始试生产含铌钢筋。铌微合金化对钢的强韧化效果与钒微合金化钢筋有许多不同：(1)对高温塑性的影响。为降低高温塑性低谷区的开始温度(rAr)和提高低谷区的塑性，采取Nb-一Ti复合(补充加人0．015％Ti)是十分成功的，可使在900℃以上的温度区间矫平铸坯，避免产生铸坯表面横裂。控制钢中[％Al][％N]<1×10-4也是十分有效的措施。(2)碳氮化物溶解一析出行为。通常以固溶度积公式来表达铌和钒在不同温度下奥氏体中