提高高強(qiáng)鋼筋抗震指標(biāo)一次合格率

賈明雪

摘要：HRB500E鋼筋在實際生產(chǎn)中存在強(qiáng)屈比一次合格率偏低的問題，影響生產(chǎn)節(jié)奏和后續(xù)整體發(fā)貨。通過對影響強(qiáng)屈比的原因進(jìn)行分析，并通過對化學(xué)成分窄成分控制、固溶強(qiáng)化元素控制以及開軋溫度調(diào)整實現(xiàn)控制強(qiáng)度值，最終實現(xiàn)強(qiáng)屈比值可控，提高強(qiáng)屈比一次合格率。

關(guān)鍵詞：抗震鋼筋 強(qiáng)屈比 優(yōu)化

高強(qiáng)度、高性能抗震鋼筋的生產(chǎn)開發(fā)是目前國內(nèi)外的研究熱點。宣鋼的高強(qiáng)抗震鋼筋在實際生產(chǎn)中存在著抗震指標(biāo)一次合格率偏低的問題，因為抗震指標(biāo)不夠，就需要再進(jìn)一步經(jīng)過時效檢驗，這樣不僅會影響生產(chǎn)節(jié)奏，后續(xù)還會影響運輸和交貨日期。因此提高高強(qiáng)鋼筋抗震指標(biāo)一次合格率是亟待解決的問題。

1 生產(chǎn)工藝概況

1.1技術(shù)要求

根據(jù)GB1499.2-2007《鋼筋混凝土用鋼 第二部分 熱軋帶肋鋼筋》的標(biāo)準(zhǔn)要求，HRB500E高強(qiáng)抗震鋼筋的主要性能指標(biāo)有：

（1）屈服強(qiáng)度大于500MPa，且小于650MPa。

（2）抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值不低于1.25。

（3）最大力總伸長率不小于9%。

1.2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

因為一次強(qiáng)屈比不合格，需時效后才能滿足抗震指標(biāo)要求，嚴(yán)重影響了高強(qiáng)抗震鋼筋的正常銷售和發(fā)運，對正常的生產(chǎn)組織造成一定的影響，另外也無形中提高了成本。本論文主要針對高強(qiáng)抗震鋼筋強(qiáng)屈比一次合格率偏低的問題進(jìn)行分析和改善。

2 原因分析

強(qiáng)屈比顧名思義就是抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值，因此鋼筋的強(qiáng)度值是影響強(qiáng)屈比的重要因素。另一方面，鋼筋的強(qiáng)度和韌性是相輔相成，又相互制約的，因此鋼材的韌性也是影響鋼材性能的主要因素，因此下面將從鋼材的強(qiáng)度和韌性兩個方面分析影響鋼筋一次強(qiáng)屈比不合格的原因。

2.1 鋼的強(qiáng)度對強(qiáng)屈比影響

晶界強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化以及沉淀強(qiáng)化是鋼筋強(qiáng)化的三種重要機(jī)制，鋼筋強(qiáng)化主要能夠提高鋼筋的強(qiáng)度，但每一種強(qiáng)化機(jī)制對于提高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的作用程度是不同的，因此不同的強(qiáng)化機(jī)制會產(chǎn)生不同的強(qiáng)屈比變化趨勢。

（1）晶界強(qiáng)化

晶界對屈服強(qiáng)度的影響不只來自晶界本身，而且與晶界連接的兩個晶粒的過渡區(qū)有關(guān)，即位錯運動的障礙。在相同體積內(nèi)，晶粒越細(xì)小，即晶粒越多，相對來說晶界所占的體積就越大，金屬強(qiáng)度也就越高。

（2）固溶強(qiáng)化

固溶強(qiáng)化可以提高材料的強(qiáng)度和硬度，但卻會降低材料的塑形和韌性，因此必須保證溶質(zhì)和溶劑有一個合適的含量比例，才能保證固溶體整體實現(xiàn)一個良好的綜合性能。

（3）析出強(qiáng)化（沉淀強(qiáng)化）

析出強(qiáng)化是通過基體中分布有細(xì)小彌散的第二相顆粒而產(chǎn)生的強(qiáng)化方式。析出強(qiáng)化是位錯和第二相粒子之間的相互作用，造成位錯運動的阻礙增大，位錯運動更加困難，因此材料強(qiáng)度得到提升。

通過分析上述三種強(qiáng)化機(jī)制發(fā)現(xiàn)，無論采用哪種強(qiáng)化方式，隨著鋼材強(qiáng)度提高都會造成強(qiáng)屈比不同程度的的降低，其中晶界強(qiáng)化造成強(qiáng)屈比降低的幅度最大，分散強(qiáng)化其次，而固溶強(qiáng)化造成強(qiáng)屈比減低的幅度最小。

2.2 鋼的韌性對強(qiáng)屈比影響

隨著伸長率的提高，鋼材的強(qiáng)屈比也會隨之提高。

3 工藝優(yōu)化

3.1 窄成分控制

通過上述影響鋼筋強(qiáng)屈比的原因分析可知，不同的強(qiáng)化方式對屈服強(qiáng)度的強(qiáng)化都強(qiáng)于抗拉強(qiáng)度，因此都會導(dǎo)致鋼筋強(qiáng)屈比下降。要想提高強(qiáng)屈比，保證鋼筋抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都控制在合理的范圍是根本。從實際生產(chǎn)的經(jīng)驗來看，鋼筋的屈服強(qiáng)度控制在540MPa-560MPa最為理想，既確保了充足的性能富余量，又不會因產(chǎn)品強(qiáng)度太高而導(dǎo)致強(qiáng)屈比偏低?；瘜W(xué)成分是影響鋼筋性能的最直接因素，若要保證鋼筋強(qiáng)度能夠控制在要求的范圍內(nèi)，就必須對化學(xué)成分盡可能地進(jìn)行窄成分控制。煉鋼過程中，通過穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐裝入量、準(zhǔn)確計算出鋼量、有效控制噴濺及合理的合金加入順序等手段，使得煉鋼成分控制精度得以明顯提高，實現(xiàn)了鋼筋化學(xué)成分的窄成分控制。

以φ14成分調(diào)整情況為例，成分具體控制如表1所示：

3.2 化學(xué)元素優(yōu)化

鋼中主要起固溶強(qiáng)化作用的元素主要有C、Mn、V等。 C含量較低時，隨著C含量的升高，抗拉強(qiáng)度升高，而屈服強(qiáng)度下降，強(qiáng)屈比是不斷提高的，加上C元素成本較低，因此參考國標(biāo)規(guī)定C元素應(yīng)控制在國標(biāo)上限，利于提高強(qiáng)屈比，從而降低其他合金消耗。隨著Mn含量的提高，抗拉強(qiáng)度的上升速度明顯高于屈服強(qiáng)度，有利于提高強(qiáng)屈比，當(dāng)Mn含量達(dá)到一定值時，會對鋼材的韌性出現(xiàn)損害，可能對伸長率等產(chǎn)生不利影響。因此對Mn元素的確定要同時考慮韌性的影響。

3.3 軋制工藝優(yōu)化

生產(chǎn)HRB500E鋼筋最初定的開軋溫度是1150-1200℃，目的是為了避免開軋溫度設(shè)定較低而導(dǎo)致晶粒過分細(xì)小。但通過生產(chǎn)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，若開軋溫度在1100℃以下，晶粒級別并沒有明顯升高，在正常的范圍內(nèi)，還能降低能耗，因此開軋溫度優(yōu)化為1050℃-1100℃。

4 優(yōu)化效果

5 結(jié)論

通過對鋼筋化學(xué)成分的窄成分范圍以及對固溶強(qiáng)化元素的有效控制，，并合理控制開軋溫度，HRB500E鋼筋的屈服強(qiáng)度范圍得到有效控制。并且根據(jù)強(qiáng)屈比的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，強(qiáng)屈比一次合格率大幅提升，滿足鋼筋抗震指標(biāo)要求，有效保證了生產(chǎn)順行。

（作者單位：河鋼集團(tuán)宣鋼公司 技術(shù)中心）