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自2005年以來，HRB400鋼筋市場需求量不斷增加，使HRB400鋼筋的生產(chǎn)規(guī)模迅速擴大，產(chǎn)量大幅度增加，由于在生產(chǎn)HRB400鋼筋中采用V微合金化技術(shù)，造成釩鐵價格大幅度上升。因釩鐵價格的提高，企業(yè)生產(chǎn)HRB400鋼筋的成本增加，利潤下降。為降低冶煉的合金成本，濟南鋼鐵集團總公司（簡稱濟鋼）采用了鈮代釩技術(shù)生產(chǎn)。自應(yīng)用鈮微合金化生產(chǎn)HRB400以來，在連鑄生產(chǎn)中連續(xù)發(fā)生鑄坯表面橫裂紋和矯直前后漏鋼事故，直接影響正常生產(chǎn)。為穩(wěn)定HRB400鋼筋的生產(chǎn)，根據(jù)V、Nb、Ti元素的冶金特性，濟鋼提出鈮鈦復(fù)合技術(shù)在鋼筋中應(yīng)用，經(jīng)過試驗，研制成功鈮鈦復(fù)合HRB400鋼筋，并在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

為保證試驗的順利實施，結(jié)合濟鋼現(xiàn)行生產(chǎn)工藝制度，設(shè)計并修改了鋼的化學(xué)成分，制定了嚴(yán)格的工藝控制要求。

1工藝流程

高爐優(yōu)質(zhì)鐵水（廢鋼）→LD轉(zhuǎn)爐→爐外處理（底吹氬、喂線）方坯連鑄機→質(zhì)量檢驗判定（熔煉成分、表面）→熱送熱裝→軋鋼加熱→連續(xù)軋制→自然冷卻→定尺剪切→質(zhì)量檢驗→打捆包裝→檢驗判定→產(chǎn)品出廠。

2成分設(shè)計

試驗軋制鋼種20MnSiNbTi，鋼筋牌號HRB400。微合金化采用鈮鈦復(fù)合技術(shù)，熔煉成分Nb含量0.015%～0.040%、Ti含量0.005%～0.025%。熔煉成分及力學(xué)性能按GB1499-1998執(zhí)行。

3鈮鈦合金技術(shù)要求

驗鋼按HRB400組織冶煉，采用鈮鐵和鈦鐵復(fù)合微合金化技術(shù)，鈮鐵合金（FeNb）要求Nb64%～67%，鈦鐵合金（FeTi）要求Ti28%～31%。
　　4工藝要求
　　（1）終點溫度1640～1670℃，終點碳含量大于0.12%。（2）按鋼筋的生產(chǎn)規(guī)格，噸鋼加入鈮鐵0.20～0.50kg、鈦鐵0.20～0.70kg，硅錳鐵、高碳錳鐵、硅鐵按常規(guī)生產(chǎn)20MnSi配加。（3）出鋼后鋼水進行爐外底吹氬處理，吹氬時間大于5min，吹氬后溫度1570～1600℃。（4）連鑄中間包溫度1515～1540℃，連鑄拉速2.6～3.2m/min。二冷配水采用弱配水制度，矯直溫度900～950℃。（5）鑄坯加熱時間45～75min，加熱溫度1180～1250℃，開軋溫度1050～1150℃，終軋溫度小于850℃。（6）直徑φ12～φ20mm鋼筋采用雙切分軋制，直徑φ22～φ32mm鋼筋按常規(guī)軋制，成品軋制速度10～17.5m/min。
　　為檢驗鋼筋力學(xué)性能是否達到HRB400標(biāo)準(zhǔn)要求，按設(shè)計方案進行冶煉軋制試驗和批量生產(chǎn)。前期進行了研制試驗，經(jīng)對鋼筋的成分、性能檢驗分析，各項指標(biāo)達到標(biāo)準(zhǔn)要求。按試驗結(jié)果對熔煉成分優(yōu)化后，進行批量試驗生產(chǎn)。
　　根據(jù)鋼筋的試驗結(jié)果，對化學(xué)成分和力學(xué)性能做統(tǒng)計回歸分析，結(jié)合合金元素對力學(xué)性能的貢獻，制定了化學(xué)成分的控制目標(biāo)，保證力學(xué)性能在中限范圍。
　　生產(chǎn)工序分析
　　1煉鋼工序
　　轉(zhuǎn)爐終點溫度1600～1690℃，平均1667℃；出鋼溫度1648～1690℃，平均1673℃；出鋼時間大于110s；終點C含量在0.06%～0.15%，平均C含量0.09%。C含量集中在0.08%～0.12%，該范圍數(shù)據(jù)占總量的93.66%，C含量大于等于0.10%的有67爐，占總量的47.18%，C含量大于等于0.12%的只有7爐，占4.93%。分析認(rèn)為，大批量生產(chǎn)鈮鈦復(fù)合HRB400，終點C含量控制偏低，與設(shè)計目標(biāo)值C含量大于等于0.12%差距較大，應(yīng)引起高度重視。提高終點C含量可有效減少鋼中含氧量，降低鋼水氧化性，是提高合金元素回收率的措施。
　　冶煉過程對Ti、Nb加入制度嚴(yán)格控制，使Ti、Nb回收率明顯提高。FeNb60按實際噸鋼加入量0.4kg計算，Nb元素回收率96.81%；FeTi30合金按實際噸鋼加入量0.55kg計算，Ti元素回收率85.37%。
　　鋼水吹氬時間不小于5min，吹氬后溫度1578℃，溫度比吹氬前降低29℃，溫降為6℃/min。吹氬后溫度符合設(shè)計參數(shù)，適合連鑄工藝對鋼水溫度的要求。
　　連鑄拉鋼過程，中間包溫度1515～1540℃，平均為1527℃。四流拉速2.8～3.2m/min，平均拉速3.15m/min。試驗時發(fā)生4次拉矯直機漏鋼事故，分析漏鋼的原因主要是矯直溫度低，由于矯直外力作用，在鋼坯振痕處矯裂，造成裂紋漏鋼。為解決漏鋼問題，對拉鋼工藝制度進行調(diào)整，把矯直溫度由880℃調(diào)整為930℃以上，實踐證明，連續(xù)拉鋼850爐未發(fā)生漏鋼事故。
　　2軋鋼工序
　　連鑄坯采用熱送熱裝，熱裝溫度650℃以上，正常加熱時間50min。加熱溫度1150～1250℃，平均1186℃。開軋溫度1050～1180℃，平均1135℃。
　　按生產(chǎn)規(guī)格，分別采用雙切分和不切分軋制，φ12～φ20mm鋼筋切分軋制，φ22～φ32mm鋼筋常規(guī)不切分軋制。成品軋制速度按規(guī)格嚴(yán)格控制，不同的軋制規(guī)格采用不同的軋制速度，φ12～φ14mm軋制速度為17.5m/s，φ16～φ20mm軋制速度為14～15m/s，φ22、φ25mm軋制速度為145m/s，φ28、φ32mm軋制速度為10～12m/s。
　　成品鋼筋上冷床溫度小于850℃，在自然冷卻10～15min后進行定尺剪切，剪切溫度小于320℃。
　　鈮鈦復(fù)合成本分析
　　試驗生產(chǎn)過程，鋼的熔煉成分按優(yōu)化目標(biāo)控制，固定高碳錳鐵、硅鐵、硅錳鐵合金加入量。按鋼筋的生產(chǎn)規(guī)格調(diào)整鈦鐵、鈮鈦的加入量，小規(guī)格鋼筋鈮鈦加入量按成分下限配加，大規(guī)格鋼筋按上限配加。濟鋼自推廣應(yīng)用鈮鈦復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)HRB400鋼筋以來，2005年3～8月份累計冶煉軋制生產(chǎn)φ12～φ32mm鋼筋4255批，生產(chǎn)合格鋼筋214907.267t，熔煉成分、力學(xué)性能、表面質(zhì)量等綜合合格率為100%，理論成材率101.05%，定尺率99.37%。
　　按HRB400鈮鈦合金的平均加入量計算，合金生產(chǎn)成本比HRB335增加47元/t，比傳統(tǒng)釩鐵微合金化工藝降低合金成本128.50元/t，比鈮微合金化工藝降低合金成本13元/t。實踐證明，用鈮鈦復(fù)合微合金化技術(shù)生產(chǎn)HRB400鋼筋，實現(xiàn)了生產(chǎn)成本最小化。