提高高強鋼筋抗震指標一次合格率

賈明雪

摘要：HRB500E鋼筋在實際生產中存在強屈比一次合格率偏低的問題，影響生產節奏和后續整體發貨。通過對影響強屈比的原因進行分析，并通過對化學成分窄成分控制、固溶強化元素控制以及開軋溫度調整實現控制強度值，最終實現強屈比值可控，提高強屈比一次合格率。

關鍵詞：抗震鋼筋 強屈比 優化

高強度、高性能抗震鋼筋的生產開發是目前國內外的研究熱點。宣鋼的高強抗震鋼筋在實際生產中存在著抗震指標一次合格率偏低的問題，因為抗震指標不夠，就需要再進一步經過時效檢驗，這樣不僅會影響生產節奏，后續還會影響運輸和交貨日期。因此提高高強鋼筋抗震指標一次合格率是亟待解決的問題。

1 生產工藝概況

1.1技術要求

根據GB1499.2-2007《鋼筋混凝土用鋼 第二部分 熱軋帶肋鋼筋》的標準要求，HRB500E高強抗震鋼筋的主要性能指標有：

（1）屈服強度大于500MPa，且小于650MPa。

（2）抗拉強度與屈服強度的比值不低于1.25。

（3）最大力總伸長率不小于9%。

1.2 生產現狀

因為一次強屈比不合格，需時效后才能滿足抗震指標要求，嚴重影響了高強抗震鋼筋的正常銷售和發運，對正常的生產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抗震鋼筋強屈比一次合格率偏低的問題進行分析和改善。

2 原因分析

強屈比顧名思義就是抗拉強度與屈服強度的比值，因此鋼筋的強度值是影響強屈比的重要因素。另一方面，鋼筋的強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度和韌性兩個方面分析影響鋼筋一次強屈比不合格的原因。

2.1 鋼的強度對強屈比影響

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

（1）晶界強化

晶界對屈服強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有關，即位錯運動的障礙。在相同體積內，晶粒越細小，即晶粒越多，相對來說晶界所占的體積就越大，金屬強度也就越高。

（2）固溶強化

固溶強化可以提高材料的強度和硬度，但卻會降低材料的塑形和韌性，因此必須保證溶質和溶劑有一個合適的含量比例，才能保證固溶體整體實現一個良好的綜合性能。

（3）析出強化（沉淀強化）

析出強化是通過基體中分布有細小彌散的第二相顆粒而產生的強化方式。析出強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，因此材料強度得到提升。

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

2.2 鋼的韌性對強屈比影響

隨著伸長率的提高，鋼材的強屈比也會隨之提高。

3 工藝優化

3.1 窄成分控制

通過上述影響鋼筋強屈比的原因分析可知，不同的強化方式對屈服強度的強化都強于抗拉強度，因此都會導致鋼筋強屈比下降。要想提高強屈比，保證鋼筋抗拉強度和屈服強度都控制在合理的范圍是根本。從實際生產的經驗來看，鋼筋的屈服強度控制在540MPa-560MPa最為理想，既確保了充足的性能富余量，又不會因產品強度太高而導致強屈比偏低。化學成分是影響鋼筋性能的最直接因素，若要保證鋼筋強度能夠控制在要求的范圍內，就必須對化學成分盡可能地進行窄成分控制。煉鋼過程中，通過穩定轉爐裝入量、準確計算出鋼量、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，實現了鋼筋化學成分的窄成分控制。

以φ14成分調整情況為例，成分具體控制如表1所示：

3.2 化學元素優化

鋼中主要起固溶強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，抗拉強度升高，而屈服強度下降，強屈比是不斷提高的，加上C元素成本較低，因此參考國標規定C元素應控制在國標上限，利于提高強屈比，從而降低其他合金消耗。隨著Mn含量的提高，抗拉強度的上升速度明顯高于屈服強度，有利于提高強屈比，當Mn含量達到一定值時，會對鋼材的韌性出現損害，可能對伸長率等產生不利影響。因此對Mn元素的確定要同時考慮韌性的影響。

3.3 軋制工藝優化

生產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定較低而導致晶粒過分細小。但通過生產經驗發現，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，還能降低能耗，因此開軋溫度優化為1050℃-1100℃。

4 優化效果

5 結論

通過對鋼筋化學成分的窄成分范圍以及對固溶強化元素的有效控制，，并合理控制開軋溫度，HRB500E鋼筋的屈服強度范圍得到有效控制。并且根據強屈比的數據統計，強屈比一次合格率大幅提升，滿足鋼筋抗震指標要求，有效保證了生產順行。

（作者單位：河鋼集團宣鋼公司 技術中心）