HRB500E 性能影響因素的研究

朱國俊

（陽春新鋼鐵有限責任公司，廣東 陽春 529600）

HRB500E 抗震鋼筋主要應用于高層建筑以及重大基礎設施鋼筋混凝土結構施工建設當中。在生產過程中由于鋼筋抗震指標強屈比的控制不穩定，容易造成鋼筋抗震性能合格率低的情況，需要分析性能影響因素，優化生產工藝，提升生產管理質量，確保鋼筋抗震綜合性能更加穩定。

1 HRB500E的鋼筋技術要求

建筑物的抗震性能要求堅固穩定，同時也需要擁有良好的變形能力和吸收地震能量的綜合能力[1]。因此在建筑物施工建設過程中，需要保證鋼筋具有一定的強度，也要盡可能的提升鋼筋的塑性，讓強度和塑形在鋼筋生產中達到更加合理的配合，在發生地震的時候能夠幫助建筑物吸收更多的地震能量。要求鋼筋需要具備較高的強屈比和均勻的屈服強度，鋼筋的強屈比越高，證明具有越大的塑性儲備能力。在鋼筋屈服之后會有較長的均勻變形階段，從而吸收更大的地震能量，自身的抗震性能也會更加強。

在國標GB1499.2-2018 當中明確規定了HRB500E 抗震鋼筋的不同力學性能，其中包括了屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、最大力總延伸率、鋼筋實測抗拉強度和屈服強度比、鋼筋實測屈服強度和標準規定屈服強度特征值比。

2 生產工藝分析

結合國標GB1499.2-2018 對HRB500E 抗震鋼筋產品的相關技術要求，以及HRB500E 的工藝性能特點分析，在實際的生產過程中主要是采用了釩氮微合金化外加熱軋工藝。首先轉爐冶煉，然后使用155×155mm 連鑄方坯，加熱爐加熱，連續棒材機組軋制，步進式冷床進行冷卻，定尺剪切，收集之后進行打捆，然后計量之后進行入庫。

3 影響HRB500E抗震性能的因素分析

跟普通的鋼筋相比抗震鋼筋在力學性能上多了最大力總延伸率、鋼筋實測抗拉強度和屈服強度比、鋼筋實測屈服強度和標準規定屈服強度特征值對比[2]。強屈比是評價鋼筋是否可靠的重要參數，強屈比越大則鋼筋受力超過屈服點工作時的可能性就越大，安全性也就越高，體現出鋼材自身具有十分強大的儲備能力。鋼筋的抗拉強度，也確保建筑結構能夠承受同樣的強度。因此想要提升建筑物的堅固穩定性，需要鋼筋具備足夠的抗拉強度，才能夠更加安全的承受建筑設計的荷載。

3.1 成分影響

在HRB500E 的生產過程中，主要的成分設計是建立在釩氮微合金化400Mpa 級別鋼筋成分的基礎上，為了提升強度而提高了V 的加入量。但是在實際的生產過程中，鋼的V 含量提升之后，如果保持C 和Mn 含量不變的情況下，很容易造成強屈比逐漸降低甚至還達不到1.25 的標準。除此之外HRB500E 的強化元素C、Si、Mn、V 含量同時處于上限值的時候，會導致抗震性能另一指標屈服特征比超出1.30。

3.2 加熱溫度的影響

為了有效節約能源，最大程度采用熱裝熱送的方式，由于生產銜接的問題，不可避免出現了冷熱坯的混裝情況出現[3]。鋼坯入爐溫度不同時，在加熱爐中的加熱時間固定的情況下，會對HRB500E 的V 固溶效果、軋后VN 合金析出鋼筋的強化能力產生較大的影響。通過統計實際生產數據可知，HRB500E 方坯的熱裝相比冷坯在軋后平均屈服的強度會高出大約20Mpa 左右。冷熱坯混裝對于鋼筋抗震性能的合格率影響大約是10%～15%。

3.3 規格效應以及尺寸公差產生的影響

受軋制過程中壓縮比、尺寸公差控制和軋制節奏的影響，在同一成分和同一工藝條件下，小規格的屈服強度比大規格屈服強度平均高20Mpa～30Mpa。另外在鋼筋的生產過程中采用了負偏差軋制方式，提升鋼筋的負偏差率，需要采用減少鋼筋內徑的方法。一但鋼筋內徑的尺寸發生變化，也會直接對鋼筋屈服強度產生影響，尤其是12 規格切分軋制影響更加明顯。

表1 HRB500E 化學成分控制 單位：%

表2 HRB500E 抗震鋼筋優化后成分 單位：%

4 HRB500E性能優化措施

4.1 優化成分設計

國標GB1499.2～20187 當中對于抗震鋼筋有非常明確的要求，強屈比Rm/Rel≥1.25，屈屈比Rel/500 ≤1.30[4]。從強屈比來看Rm 需要盡可能的高，而Rel則需要盡可能的低。從屈屈比角度來看，Rel實際控制值需要控制在500Mpa-650Mpa 之間。因此在HRB500E 抗震鋼筋在生產過程中，需要通過分析跟蹤數據以及實際生產控制，結合在鋼筋實際生產過程中不同的強化元素對于鋼筋抗震性能產生的影響和規格影響程度，實現化學成分的優化。首先需要增加鋼筋生產中C、Mn 的含量，從而降低V 含量上限值。針對鋼筋的規格影響，來科學合理的控制V 含量，進行分規格軋制。要適當的縮小成分控制范圍，即實現所謂的窄成分控制。

4.2 控制入爐時間

裝爐方式不同，對HRB500E 鋼坯加熱溫度也會產生不同的影響。在生產HRB500E 抗震鋼筋過程中，統一鋼坯的入爐方式，選擇純冷裝或者是熱裝，不允許出現冷熱坯混裝的情況[5]。同時需要適當的優化HRB500E 抗震鋼筋的生產節奏，提升鋼筋的在爐時間。在滿足HRB500E 抗震鋼筋固溶溫度的前提條件下，需要盡可能的保證充分的固溶時間，讓鋼筋當中V 的作用能夠充分發揮出來，更好的改善鋼筋的抗震性能。

4.3 穩定尺寸控制好鋼筋重量偏差

在力學性能檢測過程中，HRB500E 鋼筋使用公稱尺寸截面積進行計算，鋼筋的實際尺寸大小，對于力學性能也會產生非常直接的影響[6]。因此在HRB500E 抗震鋼筋的生產過程中需要嚴格控制好鋼筋尺寸和重量偏差的均衡性和穩定性，確保鋼筋自身的性能更加穩定。結合HRB500E 抗震鋼筋的生產實際，優化鋼筋的料型，減輕連軋機組間的拉鋼問題，有效控制鋼筋頭尾的尺寸差。在生產過程中需要優化切分小規格孔型，減少切分線差，確保鋼筋的重量偏差能夠滿足穩定的生產要求。

5 取得效果和研究結論

生產實踐表明，HRB500E 在優化和調整合金成分及分規格軋制工藝之后，各規格的HRB500E 綜合抗震性能的合格率均有提升，達到了99%以上，2020 年HRB500E 熱軋帶肋抗震鋼筋已經生產了接近三萬余噸，沒有出現強屈比質量不合格的問題[7]。同時窄成分控制能力得到提升，成品尺寸得到穩定，有效提升了HRB500E 抗震性能。在HRB500E 抗震鋼筋生產過程中，通過提升鋼中C、Mn 的含量，降低V 的含量之后，在通過優化加熱制度，可以有效提升HRB500E 抗震鋼筋的強屈比，提高抗震性能的合格機率。通過對HRB500E 化學成分、重量偏差的分析，兩者不是影響HRB500E 鋼筋強度的根本原因，加熱爐均熱段的溫度較低、在爐時間短，跟性能不合格批次的互相對應，這說明了溫度控制地才是影響HRB500E 強度的關鍵因素。

6 結語

綜上所述，隨著我國現代化進程的不斷深入，工程建設對鋼筋性能的要求也在不斷的提升，生產HRB500E 抗震鋼筋已經成為了滿足建設需求的主要措施。通過科學合理的成分設計，優化軋制技術和控冷工藝，能夠不斷提升HRB500E 的產品性能，確保各項指標都能夠滿足標準要求。