HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋生產(chǎn)實(shí)踐

馮啟鵬 袁誠(chéng) 康天召

摘 要：目前HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋生產(chǎn)主要采用釩氮微合金化生產(chǎn)，主要技術(shù)難點(diǎn)是屈服強(qiáng)度ReL、強(qiáng)屈比Rm/ReL和最大力下總延伸率Agt偏低。結(jié)合生產(chǎn)線裝備，通過采用鈮釩復(fù)合微合金化成分設(shè)計(jì)，以及控軋控冷工藝等措施，成功軋出符合國(guó)標(biāo)要求的HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋。

關(guān)鍵詞：HRB500E;鈮釩復(fù)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(yè)主要品種大類，隨著我國(guó)建筑工業(yè)的迅速發(fā)展，高層建筑、大型水利工程等對(duì)鋼筋性能的要求越來越高，新版國(guó)標(biāo)GB/T1499.2-2018的發(fā)布，HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋生產(chǎn)成為大勢(shì)所趨[1]，在棒材生產(chǎn)線上對(duì)HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋進(jìn)行了試制，通過采用鈮釩復(fù)合微合金化成分設(shè)計(jì)，以及合理控軋控冷工藝措施，成功軋制出HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋，各項(xiàng)成分、性能指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋要求

抗震鋼筋基本技術(shù)條件包括：鋼筋實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度與實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度之比R?m /R?eL不小于1.25;鋼筋實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度與規(guī)定的屈服強(qiáng)度特征值之比R?eL/ReL不大于1.30;鋼筋的最大力總伸長(zhǎng)率Agt不小于9.0%的要求[2]。高強(qiáng)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(jù)國(guó)標(biāo)GB/T1499.2-2018中HRB500E熱軋帶肋抗震鋼筋力學(xué)性能特征值要求，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際中的時(shí)效和檢驗(yàn)偏差，制定內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

3 工藝設(shè)計(jì)

HRB500E高強(qiáng)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(chǎn)企業(yè)一般采用微合金化，匹配軋后控冷工藝。目前鋼筋生產(chǎn)企業(yè)主要采用Nb、V、Ti微合金化工藝生產(chǎn)，微合金元素在鋼中的固溶、沉淀、細(xì)晶使微合金元素形成的碳氮化物在溫度較高時(shí)固溶，溫度較低時(shí)析出，起到細(xì)精強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化等作用。

3.1 煉鋼成分控制

試制生產(chǎn)中采用鈮釩復(fù)合微合金化生產(chǎn)HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋，釩的強(qiáng)化效果比較顯著，且生產(chǎn)過程易于控制、穩(wěn)定性強(qiáng)[3];鈮可阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，有較強(qiáng)的細(xì)晶強(qiáng)化效果。HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋強(qiáng)度和塑性分配要合理，生產(chǎn)中容易出現(xiàn)強(qiáng)度偏低或強(qiáng)度達(dá)標(biāo)強(qiáng)屈比不達(dá)標(biāo)等情況。成分設(shè)計(jì)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(qiáng)抗震鋼筋力學(xué)性能C、Si、Mn靠中上限控制;P、S影響鋼筋塑性指標(biāo)生產(chǎn)中靠中下限控制。

3.2 軋鋼工藝控制

HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋鈮釩復(fù)合微合金化生產(chǎn)，根據(jù)理論與實(shí)際相結(jié)合，微合金化生產(chǎn)只有與適當(dāng)?shù)目剀埧乩涔に囅嗥ヅ洳拍艹浞职l(fā)揮微合金的效果，因此設(shè)計(jì)合理的控軋控冷工藝是微合金得到充分發(fā)揮的主要手段。生產(chǎn)中鋼筋的強(qiáng)度隨著冷卻速率的升高而增加，但過高的冷卻速率也會(huì)對(duì)高強(qiáng)抗震鋼筋的塑性不利，冷卻速度過快，來不及發(fā)生鐵素體轉(zhuǎn)變，溫度就降到了低溫轉(zhuǎn)變區(qū)，形成了較大尺寸的貝氏體組織，雖然強(qiáng)度提高，但降低了高強(qiáng)抗震鋼筋塑性，塑性指標(biāo)不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

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

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過3次實(shí)驗(yàn)，HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋Φ18、Φ20mm規(guī)格力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)全部符合GB/T1499.2-2018標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。鈮釩復(fù)合微合金化及合理控軋控冷工藝使鋼筋性能更加穩(wěn)定，屈服波動(dòng)值45MPa，抗拉波動(dòng)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(yàn)過程隨機(jī)抽檢方式，保證鋼筋通條每個(gè)點(diǎn)的性能得到檢驗(yàn)，下表為產(chǎn)品實(shí)測(cè)值平均值：

4.2 金相實(shí)驗(yàn)結(jié)果

利用金相顯微鏡對(duì)HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋金相檢驗(yàn)基體組織均勻?yàn)镕+P，晶粒度9.5級(jí)到10.5級(jí)之間。

4.3 時(shí)效檢驗(yàn)

時(shí)效15天后屈服降低10MPa，抗拉降低4MPa，Agt提高1.2%，時(shí)效30天較15天時(shí)效變化不大，整體趨于穩(wěn)定，說明鋼筋具有良好的低應(yīng)變時(shí)效性，確保鋼筋使用時(shí)仍有較高的強(qiáng)度和韌性。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）采用鈮釩復(fù)合微合金化和控軋控冷工藝生產(chǎn)HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋，利用微合金元素細(xì)精強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化等作用，與控制控冷工藝相結(jié)合，產(chǎn)品性能較穩(wěn)定，檢測(cè)產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量全部符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）煉鋼采用窄成分控制避免成分波動(dòng)過大導(dǎo)致性能不穩(wěn)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(xiàn)：

[1]全國(guó)高強(qiáng)鋼筋推廣應(yīng)用生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)組.高強(qiáng)鋼筋生產(chǎn)技術(shù)指南[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).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(yè)出版社，2015.