馮啟鵬 袁誠 康天召
摘 要:目前HRB500E高強抗震鋼筋生產(chǎn)主要采用釩氮微合金化生產(chǎn),主要技術(shù)難點是屈服強度ReL、強屈比Rm/ReL和最大力下總延伸率Agt偏低。結(jié)合生產(chǎn)線裝備,通過采用鈮釩復合微合金化成分設(shè)計,以及控軋控冷工藝等措施,成功軋出符合國標要求的HRB500E高強抗震鋼筋。
關(guān)鍵詞:HRB500E;鈮釩復合;控軋控冷
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.025
1 前言
建材是鋼鐵工業(yè)主要品種大類,隨著我國建筑工業(yè)的迅速發(fā)展,高層建筑、大型水利工程等對鋼筋性能的要求越來越高,新版國標GB/T1499.2-2018的發(fā)布,HRB500E高強抗震鋼筋生產(chǎn)成為大勢所趨[1],在棒材生產(chǎn)線上對HRB500E高強抗震鋼筋進行了試制,通過采用鈮釩復合微合金化成分設(shè)計,以及合理控軋控冷工藝措施,成功軋制出HRB500E高強抗震鋼筋,各項成分、性能指標均滿足標準要求。
2 HRB500E高強抗震鋼筋要求
抗震鋼筋基本技術(shù)條件包括:鋼筋實測抗拉強度與實測屈服強度之比R?m /R?eL不小于1.25;鋼筋實測屈服強度與規(guī)定的屈服強度特征值之比R?eL/ReL不大于1.30;鋼筋的最大力總伸長率Agt不小于9.0%的要求[2]。高強抗震鋼筋要求具有良好的塑韌性,來最大限度地吸收地震能量,提高建筑物安全性,起到抗震的作用。
根據(jù)國標GB/T1499.2-2018中HRB500E熱軋帶肋抗震鋼筋力學性能特征值要求,結(jié)合生產(chǎn)實際中的時效和檢驗偏差,制定內(nèi)控標準,見表1。
3 工藝設(shè)計
HRB500E高強抗震鋼筋鋼,單純靠C、Si、Mn不能很好的滿足GB/T1499.2-2018要求,生產(chǎn)企業(yè)一般采用微合金化,匹配軋后控冷工藝。目前鋼筋生產(chǎn)企業(yè)主要采用Nb、V、Ti微合金化工藝生產(chǎn),微合金元素在鋼中的固溶、沉淀、細晶使微合金元素形成的碳氮化物在溫度較高時固溶,溫度較低時析出,起到細精強化、固溶強化和沉淀強化等作用。
3.1 煉鋼成分控制
試制生產(chǎn)中采用鈮釩復合微合金化生產(chǎn)HRB500E高強抗震鋼筋,釩的強化效果比較顯著,且生產(chǎn)過程易于控制、穩(wěn)定性強[3];鈮可阻止奧氏體晶粒長大,有較強的細晶強化效果。HRB500E高強抗震鋼筋強度和塑性分配要合理,生產(chǎn)中容易出現(xiàn)強度偏低或強度達標強屈比不達標等情況。成分設(shè)計C:0.21~0.25%、Si≤0.80%、Mn:1.40~1.60%、P≤0.045%、S≤0.045%、V≤0.040%、Nb≤0.025%,為保證高強抗震鋼筋力學性能C、Si、Mn靠中上限控制;P、S影響鋼筋塑性指標生產(chǎn)中靠中下限控制。
3.2 軋鋼工藝控制
HRB500E高強抗震鋼筋鈮釩復合微合金化生產(chǎn),根據(jù)理論與實際相結(jié)合,微合金化生產(chǎn)只有與適當?shù)目剀埧乩涔に囅嗥ヅ洳拍艹浞职l(fā)揮微合金的效果,因此設(shè)計合理的控軋控冷工藝是微合金得到充分發(fā)揮的主要手段。生產(chǎn)中鋼筋的強度隨著冷卻速率的升高而增加,但過高的冷卻速率也會對高強抗震鋼筋的塑性不利,冷卻速度過快,來不及發(fā)生鐵素體轉(zhuǎn)變,溫度就降到了低溫轉(zhuǎn)變區(qū),形成了較大尺寸的貝氏體組織,雖然強度提高,但降低了高強抗震鋼筋塑性,塑性指標不能達到標準要求。
加熱溫度控制≤1100℃,爐內(nèi)加熱時間90-120min,為避免加熱時間過長形成粗大的原始奧氏體晶粒,在停軋或更換備件時進行降溫操作。上冷床溫度≤900℃使鋼筋在緩慢的冷卻速度發(fā)生相變,得到優(yōu)良鐵素體加珠光體組織,使鋼筋具有良好綜合機械性能。
4 實驗結(jié)果
4.1 力學實驗結(jié)果
通過3次實驗,HRB500E高強抗震鋼筋Φ18、Φ20mm規(guī)格力學性能各項指標全部符合GB/T1499.2-2018標準技術(shù)要求。鈮釩復合微合金化及合理控軋控冷工藝使鋼筋性能更加穩(wěn)定,屈服波動值45MPa,抗拉波動值45MPa,Agt最小10.2%、最大17.3%、平均14.1%,使鋼筋能抵抗更大的破壞。檢驗過程隨機抽檢方式,保證鋼筋通條每個點的性能得到檢驗,下表為產(chǎn)品實測值平均值:
4.2 金相實驗結(jié)果
利用金相顯微鏡對HRB500E高強抗震鋼筋金相檢驗基體組織均勻為F+P,晶粒度9.5級到10.5級之間。
4.3 時效檢驗
時效15天后屈服降低10MPa,抗拉降低4MPa,Agt提高1.2%,時效30天較15天時效變化不大,整體趨于穩(wěn)定,說明鋼筋具有良好的低應變時效性,確保鋼筋使用時仍有較高的強度和韌性。
5 結(jié)束語
(1)采用鈮釩復合微合金化和控軋控冷工藝生產(chǎn)HRB500E高強抗震鋼筋,利用微合金元素細精強化、固溶強化和沉淀強化等作用,與控制控冷工藝相結(jié)合,產(chǎn)品性能較穩(wěn)定,檢測產(chǎn)品實物質(zhì)量全部符合標準要求。
(2)煉鋼采用窄成分控制避免成分波動過大導致性能不穩(wěn)定,軋鋼采用合理的控制控冷工藝,避免較多貝氏體組織。
參考文獻:
[1]全國高強鋼筋推廣應用生產(chǎn)技術(shù)指導組.高強鋼筋生產(chǎn)技術(shù)指南[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2013.
[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.鋼筋混凝土用鋼:第2部分熱軋帶肋鋼筋:GB/T1499.2-2018[S].
[3]LAGNEBORG R,HUTCHINSON B,SIWECKI T,等.釩在微合金鋼中的作用[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2015.