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(xué)成分、生產(chǎn)過(guò)程工藝控制、力學(xué)性能等方面出發(fā)，結(jié)合HRB500E鋼筋試軋結(jié)果，對(duì)其生產(chǎn)工藝和力學(xué)性能情況進(jìn)行了詳盡分析，以期為廣大從業(yè)者提供可靠借鑒。

關(guān)鍵詞：漢鋼公司;抗震鋼筋;HRB500E;生產(chǎn)工藝

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)建筑抗震性能的要求也在不斷提高。為進(jìn)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(kāi)發(fā)高性能、高強(qiáng)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(diǎn)，如強(qiáng)度高、性?xún)r(jià)比高等，在超高層建筑建設(shè)以及大跨度構(gòu)件澆筑等方面應(yīng)用效果良好。并且，我國(guó)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(shì)越發(fā)明顯，在《鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中著重強(qiáng)調(diào)了鋼筋制造水平提升的相關(guān)要求。在這樣的背景下，加強(qiáng)對(duì)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(shí)意義。

一、HRB500E生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

（一）HRB500E鋼筋化學(xué)成分

HRB500E鋼筋化學(xué)成分設(shè)計(jì)必須要考慮以下兩個(gè)方面的內(nèi)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(guān)于鋼中可加入V、Nb、Ti等元素的原則以及鋼的氮含量應(yīng)不大于0.012%，鋼中如有足夠數(shù)量的氮結(jié)合元素，含氮量的限制可適當(dāng)放寬相關(guān)原則，HRB500E鋼筋化學(xué)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(xué)性能

HRB500E鋼筋力學(xué)性能要滿(mǎn)足現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為避免生產(chǎn)制造出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)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(xué)性能的制定必須要適當(dāng)?shù)奶嵘黜?xiàng)控制要求，具體為：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(guò)程

HRB500E鋼筋生產(chǎn)過(guò)程的考慮要立足在原有鋼筋加工過(guò)程之上，同時(shí)要考慮到生產(chǎn)制造設(shè)備需求，這里以微合金化控冷生產(chǎn)工藝為例，生產(chǎn)過(guò)程為：頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)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(chēng)重→入庫(kù)[3]。

二、HRB500E鋼筋生產(chǎn)工藝試制

（一）煉鋼工藝

1、轉(zhuǎn)爐冶煉

轉(zhuǎn)爐冶煉嚴(yán)格控制鐵水、廢鋼裝入量，穩(wěn)定石灰、合金等原材料質(zhì)量，操作過(guò)程精心操作，出鋼使用擋渣錐擋渣，人員相互配合得當(dāng)，提高擋渣率。同時(shí)，根據(jù)終點(diǎn)鋼水情況合理調(diào)整脫氧合金用量，準(zhǔn)確計(jì)算硅錳、硅鐵、釩氮、鈮鐵等合金加入量，并嚴(yán)格按照工藝制度要求的加入順序、加入時(shí)機(jī)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(guò)程采用全程底吹氬，吹氬時(shí)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(guò)程中，鑄坯還會(huì)受到各種應(yīng)力的影響，其中先共析鐵素體帶應(yīng)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(zhì)量問(wèn)題。對(duì)此，要進(jìn)一步控制二冷比水量、水量、結(jié)晶器液面穩(wěn)定性、鑄坯矯直溫度等，通過(guò)優(yōu)化控制來(lái)減少裂紋[5]。連鑄為八機(jī)八流小方坯連鑄機(jī)，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(guò)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(zhì)量、低倍組織質(zhì)量必須符合要求。

3、控冷、控軋

軋制過(guò)程采用高剛度短應(yīng)力線(xiàn)棒材軋機(jī)，軋制過(guò)程分為粗軋、中軋、精軋三個(gè)部分，在精軋結(jié)束之后，快速進(jìn)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(xiàn)軋制工藝。加熱爐均熱段溫度、開(kāi)軋溫度和上冷床溫度控制在合理范圍內(nèi)，控冷的過(guò)程中需要綜合考慮鋼筋組織要求，著重控制冷卻強(qiáng)度、回火溫度。通常來(lái)說(shuō)，回火溫度越高，鋼筋的強(qiáng)度越低，回火溫度越低，鋼筋強(qiáng)度越高，但是鋼筋的韌性、塑性相對(duì)比較差。

檢測(cè)HRB500E鋼筋組織，發(fā)現(xiàn)鋼筋芯組織為珠光體+鐵素體，可滿(mǎn)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(duì)鋼筋塑性、韌性的要求，同時(shí)也能夠滿(mǎn)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(jié)果

1、力學(xué)性能

試樣力學(xué)性能采用萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)驗(yàn)證，驗(yàn)證對(duì)象為公稱(chēng)直徑為12mm—25mm的HRB500E鋼筋，試驗(yàn)結(jié)果表明，HRB500E鋼筋的屈服強(qiáng)度均值為545MPa，抗拉強(qiáng)度均值為700MPa，斷裂后伸長(zhǎng)率均值為23.2%、最大力度下的伸長(zhǎng)率均值為14.7%，HRB500E鋼筋整體力學(xué)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(jìn)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(guò)程中采用的快速冷卻工藝，進(jìn)一步增大了相變溫度區(qū)的過(guò)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(duì)直徑為25mm的HRB500E鋼筋進(jìn)行檢驗(yàn)，直徑25mmHRB500E鋼筋的力學(xué)性能測(cè)試為ReL/MPa=550、Rm/MPa=705、A/%=25.0、Agt/%=15.2，測(cè)試樣品中芯部組織主要為鐵素體+珠光體，無(wú)其它組織。在生產(chǎn)的過(guò)程中Nb、V有效細(xì)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(shí)體的穩(wěn)定性，對(duì)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(guò)高，會(huì)對(duì)鋼筋塑性造成影響。

結(jié)束語(yǔ)

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(guó)現(xiàn)行新版國(guó)標(biāo)要求，工藝中通過(guò)增加Nb、V、Mn的方法值得借鑒。廣大從業(yè)者還需要對(duì)HRB500E鋼筋生產(chǎn)工藝進(jìn)一步探究，為建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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