朱國(guó)俊

（陽(yáng)春新鋼鐵有限責(zé)任公司，廣東 陽(yáng)春 529600）

HRB500E 抗震鋼筋主要應(yīng)用于高層建筑以及重大基礎(chǔ)設(shè)施鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工建設(shè)當(dāng)中。在生產(chǎn)過(guò)程中由于鋼筋抗震指標(biāo)強(qiáng)屈比的控制不穩(wěn)定，容易造成鋼筋抗震性能合格率低的情況，需要分析性能影響因素，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提升生產(chǎn)管理質(zhì)量，確保鋼筋抗震綜合性能更加穩(wěn)定。

1 HRB500E的鋼筋技術(shù)要求

建筑物的抗震性能要求堅(jiān)固穩(wěn)定，同時(shí)也需要擁有良好的變形能力和吸收地震能量的綜合能力[1]。因此在建筑物施工建設(shè)過(guò)程中，需要保證鋼筋具有一定的強(qiáng)度，也要盡可能的提升鋼筋的塑性，讓強(qiáng)度和塑形在鋼筋生產(chǎn)中達(dá)到更加合理的配合，在發(fā)生地震的時(shí)候能夠幫助建筑物吸收更多的地震能量。要求鋼筋需要具備較高的強(qiáng)屈比和均勻的屈服強(qiáng)度，鋼筋的強(qiáng)屈比越高，證明具有越大的塑性儲(chǔ)備能力。在鋼筋屈服之后會(huì)有較長(zhǎng)的均勻變形階段，從而吸收更大的地震能量，自身的抗震性能也會(huì)更加強(qiáng)。

在國(guó)標(biāo)GB1499.2-2018 當(dāng)中明確規(guī)定了HRB500E 抗震鋼筋的不同力學(xué)性能，其中包括了屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、最大力總延伸率、鋼筋實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度比、鋼筋實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定屈服強(qiáng)度特征值比。

2 生產(chǎn)工藝分析

結(jié)合國(guó)標(biāo)GB1499.2-2018 對(duì)HRB500E 抗震鋼筋產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)要求，以及HRB500E 的工藝性能特點(diǎn)分析，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中主要是采用了釩氮微合金化外加熱軋工藝。首先轉(zhuǎn)爐冶煉，然后使用155×155mm 連鑄方坯，加熱爐加熱，連續(xù)棒材機(jī)組軋制，步進(jìn)式冷床進(jìn)行冷卻，定尺剪切，收集之后進(jìn)行打捆，然后計(jì)量之后進(jìn)行入庫(kù)。

3 影響HRB500E抗震性能的因素分析

跟普通的鋼筋相比抗震鋼筋在力學(xué)性能上多了最大力總延伸率、鋼筋實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度比、鋼筋實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定屈服強(qiáng)度特征值對(duì)比[2]。強(qiáng)屈比是評(píng)價(jià)鋼筋是否可靠的重要參數(shù)，強(qiáng)屈比越大則鋼筋受力超過(guò)屈服點(diǎn)工作時(shí)的可能性就越大，安全性也就越高，體現(xiàn)出鋼材自身具有十分強(qiáng)大的儲(chǔ)備能力。鋼筋的抗拉強(qiáng)度，也確保建筑結(jié)構(gòu)能夠承受同樣的強(qiáng)度。因此想要提升建筑物的堅(jiān)固穩(wěn)定性，需要鋼筋具備足夠的抗拉強(qiáng)度，才能夠更加安全的承受建筑設(shè)計(jì)的荷載。

3.1 成分影響

在HRB500E 的生產(chǎn)過(guò)程中，主要的成分設(shè)計(jì)是建立在釩氮微合金化400Mpa 級(jí)別鋼筋成分的基礎(chǔ)上，為了提升強(qiáng)度而提高了V 的加入量。但是在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，鋼的V 含量提升之后，如果保持C 和Mn 含量不變的情況下，很容易造成強(qiáng)屈比逐漸降低甚至還達(dá)不到1.25 的標(biāo)準(zhǔn)。除此之外HRB500E 的強(qiáng)化元素C、Si、Mn、V 含量同時(shí)處于上限值的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致抗震性能另一指標(biāo)屈服特征比超出1.30。

3.2 加熱溫度的影響

為了有效節(jié)約能源，最大程度采用熱裝熱送的方式，由于生產(chǎn)銜接的問(wèn)題，不可避免出現(xiàn)了冷熱坯的混裝情況出現(xiàn)[3]。鋼坯入爐溫度不同時(shí)，在加熱爐中的加熱時(shí)間固定的情況下，會(huì)對(duì)HRB500E 的V 固溶效果、軋后VN 合金析出鋼筋的強(qiáng)化能力產(chǎn)生較大的影響。通過(guò)統(tǒng)計(jì)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)可知，HRB500E 方坯的熱裝相比冷坯在軋后平均屈服的強(qiáng)度會(huì)高出大約20Mpa 左右。冷熱坯混裝對(duì)于鋼筋抗震性能的合格率影響大約是10%～15%。

3.3 規(guī)格效應(yīng)以及尺寸公差產(chǎn)生的影響

受軋制過(guò)程中壓縮比、尺寸公差控制和軋制節(jié)奏的影響，在同一成分和同一工藝條件下，小規(guī)格的屈服強(qiáng)度比大規(guī)格屈服強(qiáng)度平均高20Mpa～30Mpa。另外在鋼筋的生產(chǎn)過(guò)程中采用了負(fù)偏差軋制方式，提升鋼筋的負(fù)偏差率，需要采用減少鋼筋內(nèi)徑的方法。一但鋼筋內(nèi)徑的尺寸發(fā)生變化，也會(huì)直接對(duì)鋼筋屈服強(qiáng)度產(chǎn)生影響，尤其是12 規(guī)格切分軋制影響更加明顯。

表1 HRB500E 化學(xué)成分控制 單位：%

表2 HRB500E 抗震鋼筋優(yōu)化后成分 單位：%

4 HRB500E性能優(yōu)化措施

4.1 優(yōu)化成分設(shè)計(jì)

國(guó)標(biāo)GB1499.2～20187 當(dāng)中對(duì)于抗震鋼筋有非常明確的要求，強(qiáng)屈比Rm/Rel≥1.25，屈屈比Rel/500 ≤1.30[4]。從強(qiáng)屈比來(lái)看Rm 需要盡可能的高，而Rel則需要盡可能的低。從屈屈比角度來(lái)看，Rel實(shí)際控制值需要控制在500Mpa-650Mpa 之間。因此在HRB500E 抗震鋼筋在生產(chǎn)過(guò)程中，需要通過(guò)分析跟蹤數(shù)據(jù)以及實(shí)際生產(chǎn)控制，結(jié)合在鋼筋實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不同的強(qiáng)化元素對(duì)于鋼筋抗震性能產(chǎn)生的影響和規(guī)格影響程度，實(shí)現(xiàn)化學(xué)成分的優(yōu)化。首先需要增加鋼筋生產(chǎn)中C、Mn 的含量，從而降低V 含量上限值。針對(duì)鋼筋的規(guī)格影響，來(lái)科學(xué)合理的控制V 含量，進(jìn)行分規(guī)格軋制。要適當(dāng)?shù)目s小成分控制范圍，即實(shí)現(xiàn)所謂的窄成分控制。

4.2 控制入爐時(shí)間

裝爐方式不同，對(duì)HRB500E 鋼坯加熱溫度也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。在生產(chǎn)HRB500E 抗震鋼筋過(guò)程中，統(tǒng)一鋼坯的入爐方式，選擇純冷裝或者是熱裝，不允許出現(xiàn)冷熱坯混裝的情況[5]。同時(shí)需要適當(dāng)?shù)膬?yōu)化HRB500E 抗震鋼筋的生產(chǎn)節(jié)奏，提升鋼筋的在爐時(shí)間。在滿足HRB500E 抗震鋼筋固溶溫度的前提條件下，需要盡可能的保證充分的固溶時(shí)間，讓鋼筋當(dāng)中V 的作用能夠充分發(fā)揮出來(lái)，更好的改善鋼筋的抗震性能。

4.3 穩(wěn)定尺寸控制好鋼筋重量偏差

在力學(xué)性能檢測(cè)過(guò)程中，HRB500E 鋼筋使用公稱尺寸截面積進(jìn)行計(jì)算，鋼筋的實(shí)際尺寸大小，對(duì)于力學(xué)性能也會(huì)產(chǎn)生非常直接的影響[6]。因此在HRB500E 抗震鋼筋的生產(chǎn)過(guò)程中需要嚴(yán)格控制好鋼筋尺寸和重量偏差的均衡性和穩(wěn)定性，確保鋼筋自身的性能更加穩(wěn)定。結(jié)合HRB500E 抗震鋼筋的生產(chǎn)實(shí)際，優(yōu)化鋼筋的料型，減輕連軋機(jī)組間的拉鋼問(wèn)題，有效控制鋼筋頭尾的尺寸差。在生產(chǎn)過(guò)程中需要優(yōu)化切分小規(guī)格孔型，減少切分線差，確保鋼筋的重量偏差能夠滿足穩(wěn)定的生產(chǎn)要求。

5 取得效果和研究結(jié)論

生產(chǎn)實(shí)踐表明，HRB500E 在優(yōu)化和調(diào)整合金成分及分規(guī)格軋制工藝之后，各規(guī)格的HRB500E 綜合抗震性能的合格率均有提升，達(dá)到了99%以上，2020 年HRB500E 熱軋帶肋抗震鋼筋已經(jīng)生產(chǎn)了接近三萬(wàn)余噸，沒(méi)有出現(xiàn)強(qiáng)屈比質(zhì)量不合格的問(wèn)題[7]。同時(shí)窄成分控制能力得到提升，成品尺寸得到穩(wěn)定，有效提升了HRB500E 抗震性能。在HRB500E 抗震鋼筋生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)提升鋼中C、Mn 的含量，降低V 的含量之后，在通過(guò)優(yōu)化加熱制度，可以有效提升HRB500E 抗震鋼筋的強(qiáng)屈比，提高抗震性能的合格機(jī)率。通過(guò)對(duì)HRB500E 化學(xué)成分、重量偏差的分析，兩者不是影響HRB500E 鋼筋強(qiáng)度的根本原因，加熱爐均熱段的溫度較低、在爐時(shí)間短，跟性能不合格批次的互相對(duì)應(yīng)，這說(shuō)明了溫度控制地才是影響HRB500E 強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷深入，工程建設(shè)對(duì)鋼筋性能的要求也在不斷的提升，生產(chǎn)HRB500E 抗震鋼筋已經(jīng)成為了滿足建設(shè)需求的主要措施。通過(guò)科學(xué)合理的成分設(shè)計(jì)，優(yōu)化軋制技術(shù)和控冷工藝，能夠不斷提升HRB500E 的產(chǎn)品性能，確保各項(xiàng)指標(biāo)都能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。