螺紋鋼性能影響因素淺析

【摘 要】螺紋鋼是一種重要的建筑材料。其性能是建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)過程中的重要指標(biāo)。影響螺紋鋼性能的因素是多樣的，合理的控制各影響因素可提高螺紋鋼的性能。

【關(guān)鍵詞】螺紋鋼；性能；控制；影響

1、前言

建筑中，使用的螺紋鋼性能的好壞，對(duì)建筑建成后強(qiáng)度狀況有重大影響。螺紋鋼的性能的穩(wěn)定受各影響因素的直接影響。近年來，生產(chǎn)廠為提高螺紋鋼性能傾注了較多的血汗，使得鋼材的整體性能得到大大提升。螺紋鋼生產(chǎn)過程中要控制的因素很多，若把握不當(dāng)，很容易造成性能不達(dá)標(biāo)的螺紋鋼廢品。當(dāng)前螺紋鋼的性能雖然和以往相比，有了較大的提升，但是，國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)冶金產(chǎn)品提出了更高的性能要求，需要我們嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)影響因素，提高產(chǎn)品的檔次和質(zhì)量，滿足客戶和市場的需求。

2、影響因素分析

2.1化學(xué)成分影響

螺紋鋼化學(xué)成分的基本元素為鐵，此外還有碳、硅、錳、硫、磷等元素，對(duì)鋼材的力學(xué)性能有很大影響。同時(shí)為改善鋼材力學(xué)性能，可適量摻入一定數(shù)量的鉻、鎳、釩、鈦、鈮等合金元素。

1.碳

碳是除鐵以外最主要的元素。碳含量增加，使鋼材強(qiáng)度提高，塑性、韌性，特別是低溫沖擊韌性下降，同時(shí)耐腐蝕性、疲勞強(qiáng)度和冷彎性能也顯著下降。受到冷卻能力的限制，碳含量要按照上限標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，尤其對(duì)于大規(guī)格的螺紋鋼來說，更是如此，一般來說上限范圍在0.20～0.23%范圍內(nèi)較為合適。

2.硅

螺紋鋼中硅含量受到上限和下限的限制，具體控制中還要參考碳當(dāng)量，是一個(gè)較為復(fù)雜的控制因素。螺紋鋼中硅含量超過上限會(huì)導(dǎo)致成品冷彎不合格，而硅含量過低又會(huì)影響到鋼液的流動(dòng)性。具體的操作中會(huì)根據(jù)成品規(guī)格的冷卻能力，并結(jié)合碳當(dāng)量概率表來控制鋼液中的硅含量。

3.錳

鋼材中添加錳可以起到固溶強(qiáng)化的作用。但是，鋼材中錳含量超過1.5%，容易產(chǎn)生貝氏體，若含量超過1.8%，過多的貝氏體將影響到鋼材的性能，導(dǎo)致鋼材不合格率大增。因此，螺紋鋼中錳的含量最好控制在1.3～1.4%，這是一個(gè)較為中限偏下的含量范圍。

4.硫

硫?qū)儆谟泻υ?。硫引起鋼材熱脆，降低鋼材的塑性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和抗銹性等。一般建筑用鋼含硫量要求不超過0.055%。

5.磷

磷也屬于有害元素。磷雖可提高強(qiáng)度、抗銹性，但嚴(yán)重降低塑性、沖擊韌性、冷彎性能和可焊性，尤其低溫時(shí)發(fā)生冷脆。含量需嚴(yán)格控制，一般不超過0.050%。

6.殘余元素

殘余元素主要指鈦、錳、鎳、鉻等，含量不多，但是對(duì)鋼材的性能有重要影響。其中，鈦含量達(dá)到約0.02%，就會(huì)使螺紋鋼成品的金相組織有魏氏體傾向，而鋼材中錳、鉬含量超標(biāo)，會(huì)造成成品金相組織貝氏體增多，鋼材的屈服點(diǎn)不明，鋼材性能詭異，而錳硫含量比偏低，則會(huì)使鋼材容易產(chǎn)生裂紋。

7.檢驗(yàn)分析

鋼材檢驗(yàn)分析結(jié)果能夠準(zhǔn)確的前提是，鋼水成分均勻。這就要求鋼水在增碳合金化后，應(yīng)進(jìn)行充分的攪拌，將鋼水成分混合均勻，這樣，才不會(huì)使檢驗(yàn)分析結(jié)果和成品的性能分析相差太多。

2.2冶金工藝影響

1.冶煉爐種的影響

主要有三種冶煉方法，包括電爐鋼、平爐鋼和氧氣轉(zhuǎn)爐鋼。電爐鋼質(zhì)量最好，但成本高，一般不采用；平爐鋼和氧氣轉(zhuǎn)爐鋼二者質(zhì)量大體相當(dāng)。

2.鋼的脫氧

因?yàn)槊撗醭潭鹊牟煌纬煞序v鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。沸騰鋼的時(shí)效、韌性、可焊性較差，容易發(fā)生時(shí)效和變脆，但產(chǎn)量較高、成本較低；鎮(zhèn)靜鋼性能最好，但產(chǎn)量較低，成本較高；半鎮(zhèn)靜介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間；特殊鎮(zhèn)靜鋼是在用Si脫氧之后再用Al補(bǔ)充脫氧，所得鋼材的低溫沖擊韌性更高。

2.3鋼坯加熱溫度影響

1.由于螺紋鋼成分中碳、錳、硅含量較高，因此在加工中變形抗力較大，為使變形抗力降低，提高鋼的塑性，往往希望加熱溫度高些，但加熱溫度過高，容易使終軋溫度偏高，可能導(dǎo)致鋼筋組織晶粒在冷卻過程中長大，形成網(wǎng)狀鐵素體與魏氏組織，降低鋼筋的韌塑性，造成鋼材力學(xué)性能不合格。因此鋼坯在加熱爐內(nèi)加熱時(shí)要根據(jù)不同工藝要求對(duì)溫度進(jìn)行控制。

2.鋼坯在加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱過程中容易出現(xiàn)煤氣壓力波動(dòng)等異常情況，造成鋼坯局部過熱、過燒，造成成品產(chǎn)生魏氏體傾向。因此，煤氣壓力有較大波動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查加熱溫度，并作出調(diào)整，避免鋼坯出現(xiàn)中心未燒透、奧氏體未均勻化等現(xiàn)象。為此，在加熱過程中，要保證均勻加熱和必要的在爐時(shí)間，且要確保鋼坯頭尾溫差不大于40℃。

2.4軋制工藝影響

1.軋制速度的影響。從實(shí)際生產(chǎn)可以看出，由于軋制速度的提高，軋制周期縮短，抗拉強(qiáng)度普遍下降，特別是大規(guī)格。其原因主要是終軋溫度過高，軋后冷卻速度慢，會(huì)使鋼筋中晶粒在冷卻過程中長大，形成網(wǎng)狀鐵素體與魏氏體，降低鋼筋的韌、塑性，造成抗拉強(qiáng)度值降低；其次是大規(guī)格軋制道次少，軋件的壓縮比較小，原料中的雜質(zhì)、疏松等缺陷得不到緩解，導(dǎo)致大規(guī)格鋼材的性能相對(duì)比小規(guī)格的差。

2.負(fù)公差軋制的影響。為滿足客戶和市場需要，螺紋鋼較多采用負(fù)公差軋制。負(fù)公差軋制，減少了鋼筋斷面尺寸，從而出現(xiàn)小規(guī)格理論重量較實(shí)際重量差異增加，大多在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸偏差下限。由于斷面減少，從而影響鋼筋性能，按平均3%重量偏差測定，相對(duì)公稱橫截面積按510MPa抗拉強(qiáng)度計(jì)算，負(fù)差可降低抗拉強(qiáng)度15MPa，降低屈服強(qiáng)度近10MPa。

3.終軋溫度影響。鋼材性能對(duì)終軋溫度較敏感，實(shí)驗(yàn)證明，終軋溫度在950℃以下，鋼材的綜合性能較高。在生產(chǎn)過程中可采用機(jī)架冷卻降溫及控冷設(shè)備控溫軋制等，有利于制造出符合要求的鋼材。

3、結(jié)語

螺紋鋼是一種重要的建筑用鋼材，也是我公司的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。保證鋼材的質(zhì)量，需要從冶煉、軋制工藝過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)中逐個(gè)把握。實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，合理控制鋼材中元素的含量，并把握好冶煉、軋制中的溫度指數(shù)，可以有效地提高螺紋鋼的整體性能。