抗震鋼筋HRB500E生產(chǎn)工藝探究

樊寶華， 房金樂

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司， 陜西 漢中 724200）

陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司根據(jù)市場需求情況，從2013年開始研發(fā)試產(chǎn)HRB500E抗震鋼筋，截至目前，HRB500E盤螺 Φ6～Φ12規(guī)格和棒材Φ12～Φ40實現(xiàn)了全覆蓋，取得了很好的經(jīng)濟效益，占據(jù)了一定的市場。高強度熱軋帶肋鋼筋不僅具有較高的強度，同時也具有較好的韌性，在提高工程質(zhì)量減少鋼筋的使用量方面作用明顯。在開發(fā)過程中，HRB500E盤螺容易出現(xiàn)無屈服平臺，直條螺紋鋼經(jīng)常有強屈比不合格情況發(fā)生。因此，公司結(jié)合檢驗結(jié)果、生產(chǎn)工藝以及理論分析，提出了一系列措施并通過驗證[1]。

1 生產(chǎn)方案設計

1.1 鋼坯成分設計（見表1）

表1 鋼坯成分設計 %

1.2 軋制工藝控制（見表2）

表2 軋制工藝控制

2 開發(fā)過程中存在的問題分析

HRB500E線材規(guī)格Φ6 mm、Φ8 mm規(guī)格螺紋鋼在試生產(chǎn)時，有些批次出現(xiàn)無屈服平臺現(xiàn)象，性能偏低；HRB500E棒材大部分規(guī)格容易產(chǎn)生強屈比不合格，導致性能待判[2-3]。

2.1 HRB500E線材Φ6、Φ8規(guī)格容易出現(xiàn)無屈服平臺現(xiàn)象

2.1.1 鋼材金相檢驗結(jié)果

如圖1所示，試樣組織為鐵素體+珠光體+貝氏體。

圖1 試樣金相組織

漢鋼計量檢驗中心對無屈服平臺的HRB500EΦ6盤螺進行了金相分析，發(fā)現(xiàn)無屈服平臺的盤螺均存在貝氏體。

2.1.2 貝氏體組織性能分析

經(jīng)金相檢驗分析，無屈服平臺盤螺的組織中出現(xiàn)了大量粒狀貝氏體，其形成溫度一般在上貝氏體形成溫度以上和奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w最高溫度以下的溫度范圍，其組織特征是在大塊狀或針狀鐵素體內(nèi)分布著一些顆粒小島，這些小島可以分解為鐵素體和碳化物形成珠光體，可以轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，也可以以殘留奧氏體的形式保留下來。無論怎樣，這些小島的分解均可以起到第二相強化作用。隨著小島的數(shù)量增加，鋼材的強度增加，塑性降低[4]。

2.1.3 貝氏體生成的原因

1）冷卻工藝的影響。研究表明，盤螺在風冷過程中終冷溫度低于550℃或冷卻速率大于12℃/s時容易產(chǎn)生粒狀貝氏體。

2）鋼坯中化學元素的影響。鋼材的化學成分中，C、Mn元素的含量對貝氏體的形成有很大影響。Mn在鋼材中溶于鐵素體和滲碳體中，起到固溶強化作用。亞共析鋼中隨著C、Mn元素含量的增加，使C曲線右移，提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，結(jié)果使鋼在奧氏體化后在連續(xù)冷卻的條件下容易產(chǎn)生貝氏體。研究表明[w(C)+w(Mn)]/6＞1.6%時易出現(xiàn)貝氏體組織。

2.2 HRB500E棒材容易出現(xiàn)抗屈比不合

強屈比是判斷抗震鋼筋抗震與否的核心參數(shù)，影響鋼材強屈比的因素眾多，其中在軋制生產(chǎn)中溫度控制對強屈比的影響較大。

經(jīng)分析提高開軋溫度或延長鋼坯在加熱爐中的保溫時間，使鋼材中晶粒粗大，提高軋制溫度及上冷床溫度，可以有效降低鋼材的屈服強度，但對鋼材的抗拉強度影響微小。研究表明，鋼材的抗拉強度主要由鋼坯的化學成分決定。因此，采用熱軋工藝可以提高鋼材的強屈比。同時做好成分的優(yōu)化工作，盡量提升 V元素含量，降低 Si、Mn[5-6]。

3 工藝改進措施及效果

3.1 HRB500EΦ6、Φ8線材無屈服平臺的工藝改進措施

3.1.1 降低鋼材的冷卻速率

工藝改進，減緩冷卻速率和終冷溫度，將風機全部關閉，使風冷線上的輥道速度提高10%，保持圈距不小于40 mm，加速度大于6 m/s2，確保冷卻速率小于12℃/s，收集后盤卷快速堆垛，減緩冷卻速率。

3.1.2 提高終冷線上鋼材的終冷溫度

風冷輥道從第三段末加蓋保溫罩，第四段末鋼材溫度保持在750℃左右，此溫度在貝氏體轉(zhuǎn)化溫度550℃以上，杜絕鋼材中貝氏體組織的產(chǎn)生。

3.1.3 優(yōu)化鋼坯化學成分

經(jīng)過以上分析，后續(xù)生產(chǎn)HRB500EΦ6、Φ8線材中采取了“提V降Mn”的思路，V元素具有細化晶粒，對提高鋼材抗拉強度有很大貢獻。將Mn的質(zhì)量分數(shù)由1.45%降至1.20%，V的質(zhì)量分數(shù)由原來的0.040%提至0.070%。由于Si對過冷奧氏體的穩(wěn)定性及C曲線影響較小，可以提高鋼坯中Si含量。C元素按照方案中的下線進行冶煉。

3.2 提高HRB500E棒材強屈比的措施

提高加熱爐溫度，將加熱爐均熱段溫度由過去的1 120～1 130℃提至1 180～1 200℃，均熱段溫度由過去的1 080～1 100℃提至1 160～1 180℃，與此同時做好合金優(yōu)化工作，提高V元素含量降低Si、Mn含量。

以上措施實施后，后續(xù)HRB500EΦ6、Φ8線材生產(chǎn)中未出現(xiàn)無屈服平臺現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品合格率。HRB500E棒材在改進生產(chǎn)工藝后杜絕了由于強屈比不合格而產(chǎn)生的廢品，目前漢鋼公司HRB500E棒材強屈比均保持在1.30左右。

4 結(jié)語

通過多次試產(chǎn)分析，在生產(chǎn)HRB500E時必須采用熱軋工藝，提高加熱爐溫度，高溫軋制，螺紋鋼及盤螺確保力學性能指標合格，盤螺生產(chǎn)全線穿水關閉，降低風冷線上的冷卻速率，提高終冷溫度，杜絕貝氏體的產(chǎn)生，同時必須做好鋼坯合金優(yōu)化工作。

陜鋼集團漢鋼公司目前的產(chǎn)品升級工作正在有序開展，產(chǎn)品質(zhì)量正逐步提升，通過解決HRB500E存在的問題，可為下步繼續(xù)提升新品質(zhì)量做好技術支撐。

[1]陳偉，施哲，趙宇.氮化硅錳、釩氮合金生產(chǎn)HRB500E高強度抗震鋼筋應用研究[J].熱加工工藝，2010，39（4）：35-39.

[2]袁敏，喬湘麗，張銀生.HRB500E抗震鋼筋研制[J].現(xiàn)代冶金，2010，38（3）：20-22.

[3]張志強，底根順，王宏斌.HRB500E抗震鋼筋的試制[J].河北冶金，2011（8）：25-26；77.

[4]馬文，朱寶晶，陳文達，等.HRB400E、HRB500E大規(guī)格抗震鋼筋的研發(fā)[J].萊鋼科技，2011（4）：55-58.

[5]翁玉娟，喬國平，韓春良，等.HRB500E高強抗震鋼筋工藝優(yōu)化[J].河北冶金，2014（4）：45-48.

[6]劉國良，郭營利.采用釩氮合金生產(chǎn)HRB500E實踐[J].甘肅冶金，2015，37（2）：63-66.