HRB600E大规格高强抗震钢筋研制与实践

2019-10-21王晓飞

中国电气工程学报 2019年12期

王晓飞

摘要：本文介绍了HRB600E大规格抗震钢筋的研制情况，研究了钢筋的化学成分、合金化工艺和轧制工艺。研究表明，其产品性能满足使用要求，微观组织为铁素体和珠光体复合组织。目前我国处于工业化和城镇化快速发展时期，该产品的研制符合高强钢筋发展趋势，及当前去产能和供给侧结构改革的方向，具有广阔的市场前景。

关键词：HRB600E;高强抗震钢筋;研制;实践;

前言

据统计资料，2011年我国钢铁企业生产的热轧带肋钢筋共1.76亿吨，占国内钢材总产量的29%。另外在HRB400E及HRB500E高强钢筋使用的基础上可以发现，使用高强钢筋效益明显，在保证建筑结构安全度不变的前提下，可减少钢筋用量，也可显著改善框架结构中梁、柱节点钢筋拥挤的现象，提高工程质量;根据Nb、V和N微合金化强化性能机理，通过试验选用氮化钒铁微合金化，提高强度、保证强塑性匹配下，可以尽快实现研制出大规格高强度HRB600E抗震钢筋。

1 我国目前钢筋生产状况及发展趋势

目前热轧带肋钢筋国家最新强制性标准GB1499.2-2018中将钢筋划分为三个强度等级，分别为HRB400级、HRB500级及HRB600級三个牌号等级，由于目前HRB600E级还未被列入相关工程建筑标准规范中，从当下局势上看对于其大规格高强抗震钢筋的研制还有很长的一段路要走。

为了节约资源，减少环境污染，国家积极鼓励推广高强度钢筋的使用，通过近十年的推广应用，HRB500级钢筋已经得到较广泛应用，逐步占领市场。我公司从2003年开始，就一直致力于高强钢筋的研究，特别是对高强抗震钢筋研究，在开发研究HRB500E抗震钢筋的基础上对HRB600E高强钢筋进行研制，试验Φ32 mm以下规格比较顺利，但在开发规格Φ36 mm、Φ40 mm大规格过程中遇到屈服强度余量低、强屈比不合等问题。而后通过不断优化成分和工艺，现已能批量化生产。

2 大规格HRB600E钢筋成分设计

根据我公司生产HRB400E、HRB500E热轧带肋钢筋的经验，并结合GB1499.2对产品性能的要求确定了大规格HRB600E钢筋的化学成分，如表1所示。

据有关研究表明，钒在高、低氮钢中的相间分布有明显差异。低氮钒钢中，钒主要以固溶状态存在，固溶状态钒约占总钒含量的56.3%，仅有约34%的钒与钢中的C、N结合形成碳氮化钒析出。高氮钒钢中，约70%的钒与钢中的C、N结合形成了碳氮化钒析出，仅剩不足30%的钒固溶于基体。这表明氮含量的增加改变了V在钢中的状态和分布，促进了钒从固溶状态向碳氮化钒析出的转移，从而使钒元素的沉淀强化得到了更充分的发挥。经过试验表明，含V钢中的N含量增加100ppm，其屈服和抗拉强度分别增加了117.5MPa和135MPa，氮对含钒钢筋中V的强化作用的发挥有巨大影响。

为此提高钢中N含量，以最大限度发挥V的强化作用。为确保能够形成大量的碳氮化物或氮化物，对N的下限进行了限定。

3 大规格HRB600E抗震钢筋冶炼工艺

钒是一种比较容易被氧化的元素，对此需要在正常冶炼工艺的基础上，抓住以下几个重点环节：

3.1降低终点钢水氧化性

钢水氧化性的强弱直接影响合金料吸收率的高低，降低终点钢水氧含量，是提高合金收得率的重要因素。一般来说，终点钢水温度、炉渣氧化性、炉气成分等有关。根据公司生产现状，氧含量主要受碳含量的控制，因此制定以下工艺：终点碳要求控制在0.06%以上;出钢温度为1630～1680℃。

3.2合金料的加入方法

根据合金的氧化顺序，确定合金加入方法：钢水出至四分之一时，依次加入硅锰、硅铁、钒氮合金，钢水出至四分之三时加完。

3.3减少下渣量

终渣[FeO]一般在20%左右，氧化性较强，如果挡渣效果差、下渣量大，对钢水脱氧、合金料吸收率和钢材质量都有很坏的影响。因此在生产中要求严格控制出钢时间，挡好一、二次渣，保证渣层厚度小于70MM。

4 大规格HRB600E抗震钢筋轧制工艺

轧制时开轧温度与HRB500E的开轧温度区间相同，实际生产中以中下限为控制目标，首先可以降低能耗，还可以进一步细化晶粒，同时还能适当提高珠光体含量，提高产品性能。

轧制过程中产品负差按0负差或微正差控制，同时实施窄负差范围轧制，保证成品性能稳定。