胡 陽

（山鋼股份萊蕪分公司棒材廠， 山東 萊蕪271104）

關鍵字：微合金化 HRR500E 強屈比 晶粒度

建筑物的抗震性能是建筑設計中的重要內(nèi)容，與普通鋼筋相比，抗震鋼筋以屈服強度（Rel）、抗拉強度（Rm）與強屈比（Rm，實測／Rel，實測）、屈屈比（Rel，實測/Rel，標準特征值）、最大力總伸長率（Agt）等指標進行衡量。GB 1499.2—2007中規(guī)定，與普通鋼筋相比，抗震鋼筋另外增加了強屈比、屈屈比、最大力總伸長率等三項質(zhì)量特征值，即:Rm，實測／Rel，實測≥1.25，Rel，實測／Rel，特征值≤1.30，Agt≥9%[1]，要求具有較高且穩(wěn)定的屈服強度和良好的延性（采用最大力總伸長率和強屈比指標表征）?？拐痄摻盍己玫膹姸群退茼g性，使鋼筋從變形到斷裂的時間間隔變長，以實現(xiàn)“建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形到倒塌時間間隔盡可能延長”的抗震設計。

山鋼股份萊蕪分公司（以下簡稱萊鋼）棒材廠HRB500E抗震鋼筋采用釩氮微合金化熱軋工藝生產(chǎn)，該工藝主要利用和發(fā)揮釩氮合金微合金細晶強化和碳氮化物沉淀析出強化作用，來提高鋼的強度，改善其性能[2]。經(jīng)過長期的實踐摸索，工藝已固化，質(zhì)量相對穩(wěn)定，但2017年10月份的生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)2爐屈服強度異常偏高，達到630 ～650 MPa，導致強屈比不合格，影響了訂單的及時兌現(xiàn)，很有必要分析造成強屈比性能不合格的原因。

1 過程控制情況

此2爐HRB500E抗震鋼筋為二軋產(chǎn)線生產(chǎn)Ф32 mm規(guī)格，批量生產(chǎn)了5爐，約400余t，煉鋼坯料成分控制見表1（熔煉成分），成分控制符合質(zhì)量計劃要求，軋制工藝參數(shù)執(zhí)行開軋溫度1 080 ～1 120℃控制，軋速7.8 m/s，軋后輕穿水，上冷床溫度控制在1 000℃左右，與以前工藝執(zhí)行一致。

表1 2017年10月鋼坯熔煉成分 %

2 工藝參數(shù)對比分析

因生產(chǎn)組織需要，在2017年8月份該產(chǎn)線曾使用該牌號成分鋼坯生產(chǎn)Ф32 mm規(guī)格HRB500鋼筋，熔煉成分信息見表2，生產(chǎn)工藝執(zhí)行HRB500工藝，開軋溫度1 020 ～1 060℃控制，軋速7.8 m/s，軋后輕穿水，上冷床溫度在970℃左右。

表2 2017年8月鋼坯熔煉成分 %

將不合格批次鋼坯隨HRB400鋼種投爐生產(chǎn)2支，工藝參數(shù)執(zhí)行開軋溫度990 ～1 030℃，上冷床溫度960℃左右，產(chǎn)品性能檢測見表3。

通過表1和表2的對比兩批次熔煉成分控制基本相同，軋制工藝控制不同，分別是開軋溫度1 020 ～1 060℃和1 080 ～1 120℃，兩批次檢驗結(jié)果見下頁表3。

通過不同軋制工藝參數(shù)的原料成分和產(chǎn)品性能對比分析，工藝參數(shù)并非是屈服強度異常偏高、強屈比不合的原因。

表3 兩批次檢驗結(jié)果對比

3 成分及金相對比分析

3.1 成分對比分析

對鋼筋成品成分和金相組織進行分析，在該批鋼筋中（5爐）選取不同屈服強度段，截取若干鋼筋樣品，進行成品成分檢測，并增加對氮氧的檢測，為保證氮氧含量的準確檢測，每個編號試樣做2個，成分分析情況見表4。從檢測結(jié)果分析:在碳硅錳釩氧含量基本相同的情況下，屈服強度與氮含量存在明顯的正相關性，氮含量越高，屈服強度越高。

表4 成品成分檢測對比分析

3.2 金相對比分析

選取編號1和編號3試樣分別對鋼筋的表層、中間層、心部做金相組織分析，見圖1—圖6，由金相組織圖可知:編號1和編號3試樣金相組織主要是鐵素體和珠光體，但晶粒度有明顯的差別，編號1晶粒度約在8.0級別，編號3晶粒度達到了9.5級別；編號1珠光體片層間距較大，心部更為明顯，編號3在各部位的組織均勻性強于編號1。

4 分析與討論

由表3和表4的數(shù)據(jù)對比可知:對于釩氮微合金化熱軋工藝生產(chǎn)的鋼筋，坯料中含氮量較高時，軋制工藝參數(shù)調(diào)整對鋼筋性能的影響十分有限。

圖1 編號1 200X-B

圖2 編號3 200X-B

圖3 編號1 200X-0.5R

圖4 編號3 200X-0.5R

圖5 編號1 200X-X

通過實驗數(shù)據(jù)對比和金相分析可知:鋼中增氮顯著提高了鋼筋的強度，氮含量（質(zhì)量分數(shù)）增加100×10-6，可使屈服強度增加90 MPa左右，抗拉強度增加90 MPa左右，可見氮的增加對屈服和抗拉強度的增量基本相同，對強屈比而言有變小的趨勢，不利于抗震性能；此外，鋼中增氮具有明顯的細化晶粒作用。

圖6 編號3 200X-X

因此，釩氮微合金化工藝生產(chǎn)的鋼筋，鋼中氮對產(chǎn)品性能有顯著影響，并且這種影響通過后期軋制工藝調(diào)整很難補救。為提高HRB500E抗震鋼筋性能穩(wěn)定性，須強化合金原料源頭控制，固化煉鑄工藝，對鋼坯中氮含量進行合理的約束控制。

5 結(jié)語

HRB500E屈服強度偏高的主要原因是鋼中氮含量偏高所致，氮的增加起到了細晶強化的作用，因?qū)η涂估瓘姸鹊脑隽炕鞠嗤?，使強屈比有變小的趨勢，不利于抗震性能?/p>