HRB500E高強抗震鋼筋生產實踐

馮啟鵬 袁誠 康天召

摘 要：目前HRB500E高強抗震鋼筋生產主要采用釩氮微合金化生產，主要技術難點是屈服強度ReL、強屈比Rm/ReL和最大力下總延伸率Agt偏低。結合生產線裝備，通過采用鈮釩復合微合金化成分設計，以及控軋控冷工藝等措施，成功軋出符合國標要求的HRB500E高強抗震鋼筋。

關鍵詞：HRB500E;鈮釩復合;控軋控冷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.025

1 前言

建材是鋼鐵工業主要品種大類，隨著我國建筑工業的迅速發展，高層建筑、大型水利工程等對鋼筋性能的要求越來越高，新版國標GB/T1499.2-2018的發布，HRB500E高強抗震鋼筋生產成為大勢所趨[1]，在棒材生產線上對HRB500E高強抗震鋼筋進行了試制，通過采用鈮釩復合微合金化成分設計，以及合理控軋控冷工藝措施，成功軋制出HRB500E高強抗震鋼筋，各項成分、性能指標均滿足標準要求。

2 HRB500E高強抗震鋼筋要求

抗震鋼筋基本技術條件包括：鋼筋實測抗拉強度與實測屈服強度之比R?m /R?eL不小于1.25;鋼筋實測屈服強度與規定的屈服強度特征值之比R?eL/ReL不大于1.30;鋼筋的最大力總伸長率Agt不小于9.0%的要求[2]。高強抗震鋼筋要求具有良好的塑韌性，來最大限度地吸收地震能量，提高建筑物安全性，起到抗震的作用。

根據國標GB/T1499.2-2018中HRB500E熱軋帶肋抗震鋼筋力學性能特征值要求，結合生產實際中的時效和檢驗偏差，制定內控標準，見表1。

3 工藝設計

HRB500E高強抗震鋼筋鋼，單純靠C、Si、Mn不能很好的滿足GB/T1499.2-2018要求，生產企業一般采用微合金化，匹配軋后控冷工藝。目前鋼筋生產企業主要采用Nb、V、Ti微合金化工藝生產，微合金元素在鋼中的固溶、沉淀、細晶使微合金元素形成的碳氮化物在溫度較高時固溶，溫度較低時析出，起到細精強化、固溶強化和沉淀強化等作用。

3.1 煉鋼成分控制

試制生產中采用鈮釩復合微合金化生產HRB500E高強抗震鋼筋，釩的強化效果比較顯著，且生產過程易于控制、穩定性強[3];鈮可阻止奧氏體晶粒長大，有較強的細晶強化效果。HRB500E高強抗震鋼筋強度和塑性分配要合理，生產中容易出現強度偏低或強度達標強屈比不達標等情況。成分設計C：0.21～0.25%、Si≤0.80%、Mn：1.40～1.60%、P≤0.045%、S≤0.045%、V≤0.040%、Nb≤0.025%，為保證高強抗震鋼筋力學性能C、Si、Mn靠中上限控制;P、S影響鋼筋塑性指標生產中靠中下限控制。

3.2 軋鋼工藝控制

HRB500E高強抗震鋼筋鈮釩復合微合金化生產，根據理論與實際相結合，微合金化生產只有與適當的控軋控冷工藝相匹配才能充分發揮微合金的效果，因此設計合理的控軋控冷工藝是微合金得到充分發揮的主要手段。生產中鋼筋的強度隨著冷卻速率的升高而增加，但過高的冷卻速率也會對高強抗震鋼筋的塑性不利，冷卻速度過快，來不及發生鐵素體轉變，溫度就降到了低溫轉變區，形成了較大尺寸的貝氏體組織，雖然強度提高，但降低了高強抗震鋼筋塑性，塑性指標不能達到標準要求。

加熱溫度控制≤1100℃，爐內加熱時間90-120min，為避免加熱時間過長形成粗大的原始奧氏體晶粒，在停軋或更換備件時進行降溫操作。上冷床溫度≤900℃使鋼筋在緩慢的冷卻速度發生相變，得到優良鐵素體加珠光體組織，使鋼筋具有良好綜合機械性能。

4 實驗結果

4.1 力學實驗結果

通過3次實驗，HRB500E高強抗震鋼筋Φ18、Φ20mm規格力學性能各項指標全部符合GB/T1499.2-2018標準技術要求。鈮釩復合微合金化及合理控軋控冷工藝使鋼筋性能更加穩定，屈服波動值45MPa，抗拉波動值45MPa，Agt最小10.2%、最大17.3%、平均14.1%，使鋼筋能抵抗更大的破壞。檢驗過程隨機抽檢方式，保證鋼筋通條每個點的性能得到檢驗，下表為產品實測值平均值：

4.2 金相實驗結果

利用金相顯微鏡對HRB500E高強抗震鋼筋金相檢驗基體組織均勻為F+P，晶粒度9.5級到10.5級之間。

4.3 時效檢驗

時效15天后屈服降低10MPa，抗拉降低4MPa，Agt提高1.2%，時效30天較15天時效變化不大，整體趨于穩定，說明鋼筋具有良好的低應變時效性，確保鋼筋使用時仍有較高的強度和韌性。

5 結束語

（1）采用鈮釩復合微合金化和控軋控冷工藝生產HRB500E高強抗震鋼筋，利用微合金元素細精強化、固溶強化和沉淀強化等作用，與控制控冷工藝相結合，產品性能較穩定，檢測產品實物質量全部符合標準要求。

（2）煉鋼采用窄成分控制避免成分波動過大導致性能不穩定，軋鋼采用合理的控制控冷工藝，避免較多貝氏體組織。

參考文獻：

[1]全國高強鋼筋推廣應用生產技術指導組.高強鋼筋生產技術指南[M].北京：冶金工業出版社，2013.

[2]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.鋼筋混凝土用鋼：第2部分熱軋帶肋鋼筋：GB/T1499.2-2018[S].

[3]LAGNEBORG R，HUTCHINSON B，SIWECKI T，等.釩在微合金鋼中的作用[M].北京：冶金工業出版社，2015.