HRB500E高強抗震鋼筋生產(chǎn)實踐

馮啟鵬 袁誠 康天召

摘 要：目前HRB500E高強抗震鋼筋生產(chǎn)主要采用釩氮微合金化生產(chǎn)，主要技術(shù)難點是屈服強度ReL、強屈比Rm/ReL和最大力下總延伸率Agt偏低。結(jié)合生產(chǎn)線裝備，通過采用鈮釩復合微合金化成分設(shè)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(guān)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(yè)主要品種大類，隨著我國建筑工業(yè)的迅速發(fā)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(fā)布，HRB500E高強抗震鋼筋生產(chǎn)成為大勢所趨[1]，在棒材生產(chǎn)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(shè)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(shù)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(guī)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(jù)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(jié)合生產(chǎn)實際中的時效和檢驗偏差，制定內(nèi)控標準，見表1。

3 工藝設(shè)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(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(chǎn)中采用鈮釩復合微合金化生產(chǎn)HRB500E高強抗震鋼筋，釩的強化效果比較顯著，且生產(chǎn)過程易于控制、穩(wěn)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(chǎn)中容易出現(xiàn)強度偏低或強度達標強屈比不達標等情況。成分設(shè)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(chǎn)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(chǎn)，根據(jù)理論與實際相結(jié)合，微合金化生產(chǎn)只有與適當?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(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(nèi)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(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械性能。

4 實驗結(jié)果

4.1 力學實驗結(jié)果

通過3次實驗，HRB500E高強抗震鋼筋Φ18、Φ20mm規(guī)格力學性能各項指標全部符合GB/T1499.2-2018標準技術(shù)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(wěn)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(chǎn)品實測值平均值：

4.2 金相實驗結(jié)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(wěn)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(jié)束語

（1）采用鈮釩復合微合金化和控軋控冷工藝生產(chǎn)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(jié)合，產(chǎn)品性能較穩(wěn)定，檢測產(chǎn)品實物質(zhì)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(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：

[1]全國高強鋼筋推廣應用生產(chǎn)技術(shù)指導組.高強鋼筋生產(chǎn)技術(shù)指南[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)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(yè)出版社，2015.