冯启鹏 袁诚 康天召

摘 要：目前HRB500E高强抗震钢筋生产主要采用钒氮微合金化生产，主要技术难点是屈服强度ReL、强屈比Rm/ReL和最大力下总延伸率Agt偏低。结合生产线装备，通过采用铌钒复合微合金化成分设计，以及控轧控冷工艺等措施，成功轧出符合国标要求的HRB500E高强抗震钢筋。

关键词：HRB500E;铌钒复合;控轧控冷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.025

1 前言

建材是钢铁工业主要品种大类，随着我国建筑工业的迅速发展，高层建筑、大型水利工程等对钢筋性能的要求越来越高，新版国标GB/T1499.2-2018的发布，HRB500E高强抗震钢筋生产成为大势所趋[1]，在棒材生产线上对HRB500E高强抗震钢筋进行了试制，通过采用铌钒复合微合金化成分设计，以及合理控轧控冷工艺措施，成功轧制出HRB500E高强抗震钢筋，各项成分、性能指标均满足标准要求。

2 HRB500E高强抗震钢筋要求

抗震钢筋基本技术条件包括：钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比R?m /R?eL不小于1.25;钢筋实测屈服强度与规定的屈服强度特征值之比R?eL/ReL不大于1.30;钢筋的最大力总伸长率Agt不小于9.0%的要求[2]。高强抗震钢筋要求具有良好的塑韧性，来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。

根据国标GB/T1499.2-2018中HRB500E热轧带肋抗震钢筋力学性能特征值要求，结合生产实际中的时效和检验偏差，制定内控标准，见表1。

3 工艺设计

HRB500E高强抗震钢筋钢，单纯靠C、Si、Mn不能很好的满足GB/T1499.2-2018要求，生产企业一般采用微合金化，匹配轧后控冷工艺。目前钢筋生产企业主要采用Nb、V、Ti微合金化工艺生产，微合金元素在钢中的固溶、沉淀、细晶使微合金元素形成的碳氮化物在温度较高时固溶，温度较低时析出，起到细精强化、固溶强化和沉淀强化等作用。

3.1 炼钢成分控制

试制生产中采用铌钒复合微合金化生产HRB500E高强抗震钢筋，钒的强化效果比较显著，且生产过程易于控制、稳定性强[3];铌可阻止奥氏体晶粒长大，有较强的细晶强化效果。HRB500E高强抗震钢筋强度和塑性分配要合理，生产中容易出现强度偏低或强度达标强屈比不达标等情况。成分设计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%，为保证高强抗震钢筋力学性能C、Si、Mn靠中上限控制;P、S影响钢筋塑性指标生产中靠中下限控制。

3.2 轧钢工艺控制

HRB500E高强抗震钢筋铌钒复合微合金化生产，根据理论与实际相结合，微合金化生产只有与适当的控轧控冷工艺相匹配才能充分发挥微合金的效果，因此设计合理的控轧控冷工艺是微合金得到充分发挥的主要手段。生产中钢筋的强度随着冷却速率的升高而增加，但过高的冷却速率也会对高强抗震钢筋的塑性不利，冷却速度过快，来不及发生铁素体转变，温度就降到了低温转变区，形成了较大尺寸的贝氏体组织，虽然强度提高，但降低了高强抗震钢筋塑性，塑性指标不能达到标准要求。

加热温度控制≤1100℃，炉内加热时间90-120min，为避免加热时间过长形成粗大的原始奥氏体晶粒，在停轧或更换备件时进行降温操作。上冷床温度≤900℃使钢筋在缓慢的冷却速度发生相变，得到优良铁素体加珠光体组织，使钢筋具有良好综合机械性能。

4 实验结果

4.1 力学实验结果

通过3次实验，HRB500E高强抗震钢筋Φ18、Φ20mm规格力学性能各项指标全部符合GB/T1499.2-2018标准技术要求。铌钒复合微合金化及合理控轧控冷工艺使钢筋性能更加稳定，屈服波动值45MPa，抗拉波动值45MPa，Agt最小10.2%、最大17.3%、平均14.1%，使钢筋能抵抗更大的破坏。检验过程随机抽检方式，保证钢筋通条每个点的性能得到检验，下表为产品实测值平均值：

4.2 金相實验结果

利用金相显微镜对HRB500E高强抗震钢筋金相检验基体组织均匀为F+P，晶粒度9.5级到10.5级之间。

4.3 时效检验

时效15天后屈服降低10MPa，抗拉降低4MPa，Agt提高1.2%，时效30天较15天时效变化不大，整体趋于稳定，说明钢筋具有良好的低应变时效性，确保钢筋使用时仍有较高的强度和韧性。

5 结束语

（1）采用铌钒复合微合金化和控轧控冷工艺生产HRB500E高强抗震钢筋，利用微合金元素细精强化、固溶强化和沉淀强化等作用，与控制控冷工艺相结合，产品性能较稳定，检测产品实物质量全部符合标准要求。

（2）炼钢采用窄成分控制避免成分波动过大导致性能不稳定，轧钢采用合理的控制控冷工艺，避免较多贝氏体组织。

参考文献：

[1]全国高强钢筋推广应用生产技术指导组.高强钢筋生产技术指南[M].北京：冶金工业出版社，2013.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.钢筋混凝土用钢：第2部分热轧带肋钢筋：GB/T1499.2-2018[S].

[3]LAGNEBORG R，HUTCHINSON B，SIWECKI T，等.钒在微合金钢中的作用[M].北京：冶金工业出版社，2015.