樊寶華， 房金樂(lè)

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司， 陜西 漢中 724200）

陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司根據(jù)市場(chǎng)需求情況，從2013年開(kāi)始研發(fā)試產(chǎn)HRB500E抗震鋼筋，截至目前，HRB500E盤(pán)螺 Φ6～Φ12規(guī)格和棒材Φ12～Φ40實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，占據(jù)了一定的市場(chǎng)。高強(qiáng)度熱軋帶肋鋼筋不僅具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)也具有較好的韌性，在提高工程質(zhì)量減少鋼筋的使用量方面作用明顯。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，HRB500E盤(pán)螺容易出現(xiàn)無(wú)屈服平臺(tái)，直條螺紋鋼經(jīng)常有強(qiáng)屈比不合格情況發(fā)生。因此，公司結(jié)合檢驗(yàn)結(jié)果、生產(chǎn)工藝以及理論分析，提出了一系列措施并通過(guò)驗(yàn)證[1]。

1 生產(chǎn)方案設(shè)計(jì)

1.1 鋼坯成分設(shè)計(jì)（見(jiàn)表1）

表1 鋼坯成分設(shè)計(jì) %

1.2 軋制工藝控制（見(jiàn)表2）

表2 軋制工藝控制

2 開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在的問(wèn)題分析

HRB500E線材規(guī)格Φ6 mm、Φ8 mm規(guī)格螺紋鋼在試生產(chǎn)時(shí)，有些批次出現(xiàn)無(wú)屈服平臺(tái)現(xiàn)象，性能偏低；HRB500E棒材大部分規(guī)格容易產(chǎn)生強(qiáng)屈比不合格，導(dǎo)致性能待判[2-3]。

2.1 HRB500E線材Φ6、Φ8規(guī)格容易出現(xiàn)無(wú)屈服平臺(tái)現(xiàn)象

2.1.1 鋼材金相檢驗(yàn)結(jié)果

如圖1所示，試樣組織為鐵素體+珠光體+貝氏體。

圖1 試樣金相組織

漢鋼計(jì)量檢驗(yàn)中心對(duì)無(wú)屈服平臺(tái)的HRB500EΦ6盤(pán)螺進(jìn)行了金相分析，發(fā)現(xiàn)無(wú)屈服平臺(tái)的盤(pán)螺均存在貝氏體。

2.1.2 貝氏體組織性能分析

經(jīng)金相檢驗(yàn)分析，無(wú)屈服平臺(tái)盤(pán)螺的組織中出現(xiàn)了大量粒狀貝氏體，其形成溫度一般在上貝氏體形成溫度以上和奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w最高溫度以下的溫度范圍，其組織特征是在大塊狀或針狀鐵素體內(nèi)分布著一些顆粒小島，這些小島可以分解為鐵素體和碳化物形成珠光體，可以轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，也可以以殘留奧氏體的形式保留下來(lái)。無(wú)論怎樣，這些小島的分解均可以起到第二相強(qiáng)化作用。隨著小島的數(shù)量增加，鋼材的強(qiáng)度增加，塑性降低[4]。

2.1.3 貝氏體生成的原因

1）冷卻工藝的影響。研究表明，盤(pán)螺在風(fēng)冷過(guò)程中終冷溫度低于550℃或冷卻速率大于12℃/s時(shí)容易產(chǎn)生粒狀貝氏體。

2）鋼坯中化學(xué)元素的影響。鋼材的化學(xué)成分中，C、Mn元素的含量對(duì)貝氏體的形成有很大影響。Mn在鋼材中溶于鐵素體和滲碳體中，起到固溶強(qiáng)化作用。亞共析鋼中隨著C、Mn元素含量的增加，使C曲線右移，提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，結(jié)果使鋼在奧氏體化后在連續(xù)冷卻的條件下容易產(chǎn)生貝氏體。研究表明[w(C)+w(Mn)]/6＞1.6%時(shí)易出現(xiàn)貝氏體組織。

2.2 HRB500E棒材容易出現(xiàn)抗屈比不合

強(qiáng)屈比是判斷抗震鋼筋抗震與否的核心參數(shù)，影響鋼材強(qiáng)屈比的因素眾多，其中在軋制生產(chǎn)中溫度控制對(duì)強(qiáng)屈比的影響較大。

經(jīng)分析提高開(kāi)軋溫度或延長(zhǎng)鋼坯在加熱爐中的保溫時(shí)間，使鋼材中晶粒粗大，提高軋制溫度及上冷床溫度，可以有效降低鋼材的屈服強(qiáng)度，但對(duì)鋼材的抗拉強(qiáng)度影響微小。研究表明，鋼材的抗拉強(qiáng)度主要由鋼坯的化學(xué)成分決定。因此，采用熱軋工藝可以提高鋼材的強(qiáng)屈比。同時(shí)做好成分的優(yōu)化工作，盡量提升 V元素含量，降低 Si、Mn[5-6]。

3 工藝改進(jìn)措施及效果

3.1 HRB500EΦ6、Φ8線材無(wú)屈服平臺(tái)的工藝改進(jìn)措施

3.1.1 降低鋼材的冷卻速率

工藝改進(jìn)，減緩冷卻速率和終冷溫度，將風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，使風(fēng)冷線上的輥道速度提高10%，保持圈距不小于40 mm，加速度大于6 m/s2，確保冷卻速率小于12℃/s，收集后盤(pán)卷快速堆垛，減緩冷卻速率。

3.1.2 提高終冷線上鋼材的終冷溫度

風(fēng)冷輥道從第三段末加蓋保溫罩，第四段末鋼材溫度保持在750℃左右，此溫度在貝氏體轉(zhuǎn)化溫度550℃以上，杜絕鋼材中貝氏體組織的產(chǎn)生。

3.1.3 優(yōu)化鋼坯化學(xué)成分

經(jīng)過(guò)以上分析，后續(xù)生產(chǎn)HRB500EΦ6、Φ8線材中采取了“提V降Mn”的思路，V元素具有細(xì)化晶粒，對(duì)提高鋼材抗拉強(qiáng)度有很大貢獻(xiàn)。將Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由1.45%降至1.20%，V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由原來(lái)的0.040%提至0.070%。由于Si對(duì)過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性及C曲線影響較小，可以提高鋼坯中Si含量。C元素按照方案中的下線進(jìn)行冶煉。

3.2 提高HRB500E棒材強(qiáng)屈比的措施

提高加熱爐溫度，將加熱爐均熱段溫度由過(guò)去的1 120～1 130℃提至1 180～1 200℃，均熱段溫度由過(guò)去的1 080～1 100℃提至1 160～1 180℃，與此同時(shí)做好合金優(yōu)化工作，提高V元素含量降低Si、Mn含量。

以上措施實(shí)施后，后續(xù)HRB500EΦ6、Φ8線材生產(chǎn)中未出現(xiàn)無(wú)屈服平臺(tái)現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品合格率。HRB500E棒材在改進(jìn)生產(chǎn)工藝后杜絕了由于強(qiáng)屈比不合格而產(chǎn)生的廢品，目前漢鋼公司HRB500E棒材強(qiáng)屈比均保持在1.30左右。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)多次試產(chǎn)分析，在生產(chǎn)HRB500E時(shí)必須采用熱軋工藝，提高加熱爐溫度，高溫軋制，螺紋鋼及盤(pán)螺確保力學(xué)性能指標(biāo)合格，盤(pán)螺生產(chǎn)全線穿水關(guān)閉，降低風(fēng)冷線上的冷卻速率，提高終冷溫度，杜絕貝氏體的產(chǎn)生，同時(shí)必須做好鋼坯合金優(yōu)化工作。

陜鋼集團(tuán)漢鋼公司目前的產(chǎn)品升級(jí)工作正在有序開(kāi)展，產(chǎn)品質(zhì)量正逐步提升，通過(guò)解決HRB500E存在的問(wèn)題，可為下步繼續(xù)提升新品質(zhì)量做好技術(shù)支撐。

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[2]袁敏，喬湘麗，張銀生.HRB500E抗震鋼筋研制[J].現(xiàn)代冶金，2010，38（3）：20-22.

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[6]劉國(guó)良，郭營(yíng)利.采用釩氮合金生產(chǎn)HRB500E實(shí)踐[J].甘肅冶金，2015，37（2）：63-66.