漢鋼公司抗震鋼筋HRB500E生產(chǎn)工藝分析

柴磊

摘 要：漢鋼公司采用“微合金化控軋控冷工藝”，從化學成分、生產(chǎn)過程工藝控制、力學性能等方面出發(fā)，結合HRB500E鋼筋試軋結果，對其生產(chǎn)工藝和力學性能情況進行了詳盡分析，以期為廣大從業(yè)者提供可靠借鑒。

關鍵詞：漢鋼公司;抗震鋼筋;HRB500E;生產(chǎn)工藝

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對建筑抗震性能的要求也在不斷提高。為進一步提高建筑的抗震能力，提升高層建筑的安全性，必須要開發(fā)高性能、高強度的鋼筋。HRB500E抗震鋼筋目前在業(yè)界已經(jīng)體現(xiàn)出諸多優(yōu)點，如強度高、性價比高等，在超高層建筑建設以及大跨度構件澆筑等方面應用效果良好。并且，我國近幾年尤其注重“節(jié)能減排”，建筑行業(yè)的“節(jié)能化”發(fā)展趨勢越發(fā)明顯，在《鋼鐵產(chǎn)業(yè)調整和振興規(guī)劃》中著重強調了鋼筋制造水平提升的相關要求。在這樣的背景下，加強對抗震鋼筋HRB500E生產(chǎn)工藝的探究，為行業(yè)發(fā)展提供足夠的理論支撐，就顯得有極其重要的現(xiàn)實意義。

一、HRB500E生產(chǎn)工藝設計

（一）HRB500E鋼筋化學成分

HRB500E鋼筋化學成分設計必須要考慮以下兩個方面的內容：一是微合金元素，根據(jù)GB/T 1499.2-2018《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》中有關于鋼中可加入V、Nb、Ti等元素的原則以及鋼的氮含量應不大于0.012%，鋼中如有足夠數(shù)量的氮結合元素，含氮量的限制可適當放寬相關原則，HRB500E鋼筋化學成分控制要求制定為C≤0.25、Si≤0.80、Mn≤1.60、P≤0.045、S≤0.045;二是抗震鋼筋生產(chǎn)的常規(guī)元素含量以及配比[1]。

（二）HRB500E鋼筋力學性能

HRB500E鋼筋力學性能要滿足現(xiàn)行的國家標準，為避免生產(chǎn)制造出現(xiàn)質量問題，進一步提高HRB500E鋼筋的可靠性，必須要留出一定的“裕度”，所以HRB500E鋼筋力學性能的制定必須要適當?shù)奶嵘黜椏刂埔螅唧w為：ReL/MPa≥520、Rm/MPa≥650、A/%≥15、Agt/%≥9.0[2]、R0m/R0eL≥1.25、R0eL/ReL≤1.30。

（三）HRB500E鋼筋生產(chǎn)過程

HRB500E鋼筋生產(chǎn)過程的考慮要立足在原有鋼筋加工過程之上，同時要考慮到生產(chǎn)制造設備需求，這里以微合金化控冷生產(chǎn)工藝為例，生產(chǎn)過程為：頂?shù)讖痛缔D爐冶煉→吹氬站→方坯鑄造→加熱→連續(xù)軋制→控冷→冷床空冷→定尺剪切→打包→稱重→入庫[3]。

二、HRB500E鋼筋生產(chǎn)工藝試制

（一）煉鋼工藝

1、轉爐冶煉

轉爐冶煉嚴格控制鐵水、廢鋼裝入量，穩(wěn)定石灰、合金等原材料質量，操作過程精心操作，出鋼使用擋渣錐擋渣，人員相互配合得當，提高擋渣率。同時，根據(jù)終點鋼水情況合理調整脫氧合金用量，準確計算硅錳、硅鐵、釩氮、鈮鐵等合金加入量，并嚴格按照工藝制度要求的加入順序、加入時機配加合金[4]，釩氮、鈮鐵合金需與硅錳、硅鐵等合金共同加入，提高吸收率，一般控制在95%以上。出鋼過程采用全程底吹氬，吹氬時間控制在8min以上，利用吹氬攪拌，使鋼水中的夾雜物逐步上浮。

2、連鑄工藝

在高溫狀態(tài)下，V、Nb的析出、分布較為分散，在連鑄的過程中，鑄坯還會受到各種應力的影響，其中先共析鐵素體帶應力最為集中，所以先共析鐵素體帶最容易出現(xiàn)裂紋，衍生質量問題。對此，要進一步控制二冷比水量、水量、結晶器液面穩(wěn)定性、鑄坯矯直溫度等，通過優(yōu)化控制來減少裂紋[5]。連鑄為八機八流小方坯連鑄機，水量需要控制在150m3/h左右，二冷比水量需要控制在1.25L/kg左右，中包鋼水過熱度需要控制在25攝氏度左右，澆注方法為一般“恒拉速、恒溫、恒液面澆注”法，拉速需控制在3.5m/min左右，最終鋼坯表面質量、低倍組織質量必須符合要求。

3、控冷、控軋

軋制過程采用高剛度短應力線棒材軋機，軋制過程分為粗軋、中軋、精軋三個部分，在精軋結束之后，快速進行控冷，直徑為12mm、14mm采用四切分軋制工藝，直徑為16mm采用三切分軋制工藝，直徑為18mm、20mm、22mm采用兩切分軋制工藝，直徑為25mm及以上規(guī)格的采用單線軋制工藝。加熱爐均熱段溫度、開軋溫度和上冷床溫度控制在合理范圍內，控冷的過程中需要綜合考慮鋼筋組織要求，著重控制冷卻強度、回火溫度。通常來說，回火溫度越高，鋼筋的強度越低，回火溫度越低，鋼筋強度越高，但是鋼筋的韌性、塑性相對比較差。

檢測HRB500E鋼筋組織，發(fā)現(xiàn)鋼筋芯組織為珠光體+鐵素體，可滿足GB/T 1499.2-2018《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》中對鋼筋塑性、韌性的要求，同時也能夠滿足抗震鋼筋性能的改善，鋼筋想要得到合理的珠光體+鐵素體組織，就必須將回火溫度控制在馬氏體、貝氏體以上，約控制在675℃左右。

（二）試樣結果

1、力學性能

試樣力學性能采用萬能拉力試驗機驗證，驗證對象為公稱直徑為12mm—25mm的HRB500E鋼筋，試驗結果表明，HRB500E鋼筋的屈服強度均值為545MPa，抗拉強度均值為700MPa，斷裂后伸長率均值為23.2%、最大力度下的伸長率均值為14.7%，HRB500E鋼筋整體力學性能、抗震性能良好。因HRB500E鋼筋中加入了富氮合金、鈮鐵、釩氮合金，促進了鋼筋中碳氮合金的析出，鋼筋的奧氏體穩(wěn)定性得到提升。并且，試制過程中采用的快速冷卻工藝，進一步增大了相變溫度區(qū)的過冷度，相變前的奧氏體組織被改變，提高了鐵素體晶粒的形核速率，所以鋼筋的綜合性能明顯改善。

2、金相顯微組織

對直徑為25mm的HRB500E鋼筋進行檢驗，直徑25mmHRB500E鋼筋的力學性能測試為ReL/MPa=550、Rm/MPa=705、A/%=25.0、Agt/%=15.2，測試樣品中芯部組織主要為鐵素體+珠光體，無其它組織。在生產(chǎn)的過程中Nb、V有效細化鋼材組織和晶粒，故HRB500E鋼筋的屈服性能得到了有效提升，而Mn則能夠改善實體的穩(wěn)定性，對于HRB500E鋼筋的抗拉性能也有著一定的影響，但是Mn含量若是過高，會對鋼筋塑性造成影響。

結束語

綜上所述，漢鋼公司采用的HRB500E抗震鋼筋生產(chǎn)工藝，其性能符合我國現(xiàn)行新版國標要求，工藝中通過增加Nb、V、Mn的方法值得借鑒。廣大從業(yè)者還需要對HRB500E鋼筋生產(chǎn)工藝進一步探究，為建筑行業(yè)的進一步發(fā)展奠定基礎。

參考文獻

[1]范銀平，李璟，楊陳莉.HRB500E抗震鋼筋生產(chǎn)工藝及性能優(yōu)化[J].河南冶金，2017（1）.

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[3]孫貴平，侯鑫宇，王峻，et al.氮微合金化生產(chǎn)HRB500E鋼筋試驗研究[J].金屬材料與冶金工程，2018（2）.

[4]鄧建新.宣鋼抗震鋼筋釩微合金化效果對比[J].河北冶金，2017（7）：37-40.

[5]吳光亮，武尚文，張永集，et al.氮合金化HRB500E鋼筋連鑄傳熱過程模擬及配水工藝優(yōu)化[J].材料導報，2019（5）.