提高高强钢筋抗震指标一次合格率

贾明雪

摘要：HRB500E钢筋在实际生产中存在强屈比一次合格率偏低的问题，影响生产节奏和后续整体发货。通过对影响强屈比的原因进行分析，并通过对化学成分窄成分控制、固溶强化元素控制以及开轧温度调整实现控制强度值，最终实现强屈比值可控，提高强屈比一次合格率。

关键词：抗震钢筋 强屈比 优化

高强度、高性能抗震钢筋的生产开發是目前国内外的研究热点。宣钢的高强抗震钢筋在实际生产中存在着抗震指标一次合格率偏低的问题，因为抗震指标不够，就需要再进一步经过时效检验，这样不仅会影响生产节奏，后续还会影响运输和交货日期。因此提高高强钢筋抗震指标一次合格率是亟待解决的问题。

1 生产工艺概况

1.1技术要求

根据GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢 第二部分 热轧带肋钢筋》的标准要求，HRB500E高强抗震钢筋的主要性能指标有：

（1）屈服强度大于500MPa，且小于650MPa。

（2）抗拉强度与屈服强度的比值不低于1.25。

（3）最大力总伸长率不小于9%。

1.2 生产现状

因为一次强屈比不合格，需时效后才能满足抗震指标要求，严重影响了高强抗震钢筋的正常销售和发运，对正常的生产组织造成一定的影响，另外也无形中提高了成本。本论文主要针对高强抗震钢筋强屈比一次合格率偏低的问题进行分析和改善。

2 原因分析

强屈比顾名思义就是抗拉强度与屈服强度的比值，因此钢筋的强度值是影响强屈比的重要因素。另一方面，钢筋的强度和韧性是相辅相成，又相互制约的，因此钢材的韧性也是影响钢材性能的主要因素，因此下面将从钢材的强度和韧性两个方面分析影响钢筋一次强屈比不合格的原因。

2.1 钢的强度对强屈比影响

晶界强化、固溶强化以及沉淀强化是钢筋强化的三种重要机制，钢筋强化主要能够提高钢筋的强度，但每一种强化机制对于提高抗拉强度和屈服强度的作用程度是不同的，因此不同的强化机制会产生不同的强屈比变化趋势。

（1）晶界强化

晶界对屈服强度的影响不只来自晶界本身，而且与晶界连接的两个晶粒的过渡区有关，即位错运动的障碍。在相同体积内，晶粒越细小，即晶粒越多，相对来说晶界所占的体积就越大，金属强度也就越高。

（2）固溶强化

固溶强化可以提高材料的强度和硬度，但却会降低材料的塑形和韧性，因此必须保证溶质和溶剂有一个合适的含量比例，才能保证固溶体整体实现一个良好的综合性能。

（3）析出强化（沉淀强化）

析出强化是通过基体中分布有细小弥散的第二相颗粒而产生的强化方式。析出强化是位错和第二相粒子之间的相互作用，造成位错运动的阻碍增大，位错运动更加困难，因此材料强度得到提升。

通过分析上述三种强化机制发现，无论采用哪种强化方式，随着钢材强度提高都会造成强屈比不同程度的的降低，其中晶界强化造成强屈比降低的幅度最大，分散强化其次，而固溶强化造成强屈比减低的幅度最小。

2.2 钢的韧性对强屈比影响

随着伸长率的提高，钢材的强屈比也会随之提高。

3 工艺优化

3.1 窄成分控制

通过上述影响钢筋强屈比的原因分析可知，不同的强化方式对屈服强度的强化都强于抗拉强度，因此都会导致钢筋强屈比下降。要想提高强屈比，保证钢筋抗拉强度和屈服强度都控制在合理的范围是根本。从实际生产的经验来看，钢筋的屈服强度控制在540MPa-560MPa最为理想，既确保了充足的性能富余量，又不会因产品强度太高而导致强屈比偏低。化学成分是影响钢筋性能的最直接因素，若要保证钢筋强度能够控制在要求的范围内，就必须对化学成分尽可能地进行窄成分控制。炼钢过程中，通过稳定转炉装入量、准确计算出钢量、有效控制喷溅及合理的合金加入顺序等手段，使得炼钢成分控制精度得以明显提高，实现了钢筋化学成分的窄成分控制。

以φ14成分调整情况为例，成分具体控制如表1所示：

3.2 化学元素优化

钢中主要起固溶强化作用的元素主要有C、Mn、V等。 C含量较低时，随着C含量的升高，抗拉强度升高，而屈服强度下降，强屈比是不断提高的，加上C元素成本较低，因此参考国标规定C元素应控制在国标上限，利于提高强屈比，从而降低其他合金消耗。随着Mn含量的提高，抗拉强度的上升速度明显高于屈服强度，有利于提高强屈比，当Mn含量达到一定值时，会对钢材的韧性出现损害，可能对伸长率等产生不利影响。因此对Mn元素的确定要同时考虑韧性的影响。

3.3 轧制工艺优化

生产HRB500E钢筋最初定的开轧温度是1150-1200℃，目的是为了避免开轧温度设定较低而导致晶粒过分细小。但通过生产经验发现，若开轧温度在1100℃以下，晶粒级别并没有明显升高，在正常的范围内，还能降低能耗，因此开轧温度优化为1050℃-1100℃。

4 优化效果

5 结论

通过对钢筋化学成分的窄成分范围以及对固溶强化元素的有效控制，，并合理控制开轧温度，HRB500E钢筋的屈服强度范围得到有效控制。并且根据强屈比的数据统计，强屈比一次合格率大幅提升，满足钢筋抗震指标要求，有效保证了生产顺行。

（作者单位：河钢集团宣钢公司 技术中心）