摘要：HRB600高强钢筋在建筑工程的应用中有很多优点，与目前主要使用的400、500MPa级钢筋相比，可节约用钢量44.4%和19.5％，国外同类钢筋，如韩标SD600已经得到推广，国内部分工程已经开始使用，是目前即将大力推广的热轧带肋钢筋产品。本次研发通过V-N微合金化，对生产工艺和合金成分合理化设计，使钢筋力学性能、焊接性能完全符合要求。
关键词：钢筋；性能；强化；焊接；强度
Abstract：HRB600 high strength steel bars have many advantages in the application of construction projects，compared with the 400 and 500MPa grade reinforcement currently used，44.4% and 19.5% of steel can be saved，foreign similar reinforcement，such as Korean standard SD600 has been promoted，some domestic projects have already begun to be used，is currently about to vigorously promote the products of hot rolled ribbed bar. The R & D through V-N microalloying，rationalization design of production process and alloy composition，the mechanical properties and weldability of the steel bar meet the requirements completely.
Key words：rebar; performance; strengthen; welding; strength
国家即将对热轧带肋钢筋标准进行修订，取消HRB335（E）牌号，增加HRB600牌号。HRB600高强抗震钢筋在建筑工程的应用中有很多优点，当设计强度取600MPa时，与目前主要使用的400、500MPa级钢筋相比，可节约用钢量44.4%和19.5％。高强材料的应用，可解决建筑结构中肥梁胖柱问题，这样不仅能增加建筑使用面积，也可以使结构设计更加灵活，提高建筑使用功能。此外，采用高强材料可以提高建筑质量，延长使用年限，减少维护使用费用。同时，在国家大力提倡节能减排、绿色环保的背景下，作为资源消耗大户的建筑业，普通强度钢筋作为建筑用钢主材的状况已无法满足建设发展的需要，发展高强度的钢筋是未来钢筋混凝土结构在建筑工程领域发展的必然趋势。
1技术方案
国标GB1499.2中规定热轧带肋钢筋基圆上不允许有回火组织，也就是说不能采用余热处理的方式来提高性能，除了铁素体和珠光体，钢筋表面不能产生如回火马氏体等其他组织。我公司以产品质量为重点进行研发，为达到规定的强度级别，为发挥钒钛优势及对V特性的研究，在炼钢工序中加入V，以提高性能。通过对合金元素强化机理的研究，量化合金元素对钢筋的各性能指标的贡献值，合理添加各合金元素数量，并且在熔炼过程中进行成分控制，使产品充分满足力学性能指标。工艺流程如下：
高炉铁水→100吨转炉→LF精炼炉→165×165连铸方坯→坯料冷却→坯料加热→轧制→倍尺剪切→冷床冷却→定尺剪切→产品检验→集捆包装→产品检斤入库
2成分设计
性能的高低主要取决于熔炼成分的种类和数量，具体来说主要取决于加入多少种类的合金，为保证良好的焊接性，必须限定Ceq（碳当量），这就决定了起到强化作用的C、Mn元素添加量得到了限制，我们根据多年来生产螺纹钢的经验，通过对大量数据进行统计分析，并结合微合金元素V的强化机理，同时分析V对钢筋的屈服强度和抗拉强度的影响程度，确定了HRB600高强钢筋的成分范围，并通过合理的轧制控制手段。确保钢筋的屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥730MPa，A≥14，Agt≥7.5。
2.1V在钢筋中的强化效果及控制
经研究表明，钒在高、低氮钢中的相间分布有明显差异。在添加钒铁的钒钢中.钒主要以固溶状态存在，固溶钒占总钒含量的56％，仅有36％的钒形成V(C，N)析出相。所示这说明钒钢中大量的微合金化元素没有起到沉淀强化作用。钒氮钢的情况完全相反.70％的钒形成了V(C，N)析出物，仅剩20％的钒固溶于基体。如图1所示，随着氮含量的增加，强度明显提升，也就是说钒氮钢的强度明显高于钒钢，如图1所示，钒氮钢中V含量在0.1的情况下，每增加50ppm的氮，使得钢强度增加30-40MPa。实验结果清楚地表明，氮对含钒钢筋具有很强的强化作用。因此，可以说氮是含钒钢筋中一个十分有效的强化元素。但是过多的N元素虽然起到强化效果，同时也会降低强屈比，通过实践加入0.100～0.160%的钒氮合金比较合理。
图1 不同N含量下的V的强化效果
Fig.1 Strengthening effect of V with different N content
2.2确定产品成分
不同钒微合金化方式下钢筋抗拉强度和屈服强度的回归统计，在进行回归统计时,由于从理论上看,其它条件相同时,不加入合金元素的钢性能相同,因此为避免不同回归方程中可能出现的差异较大的不同常数项带来的困扰,在回归方程中预先设定常数项为零,抗拉强度、屈服强度的回归结果见表1、2,通过分析，并结合我公司铁水含V的特点，确定了生产HRB600高强螺纹钢筋的化学成分。
表1 钢筋抗拉强度与化学成分回归统计结果
Table 1 Regression Statistics of tensile strength and chemical composition of reinforcing steel
3实施效果
HRB600 25mm高强钢筋，委托国家建筑钢材质量监督检验中心进行检验，检验项目有：力学实验、焊接试验（闪光对焊、帮条焊），各项指标均符合要求，具体数值见表3、4、5，焊接实验断裂形态见图2、3。
表3 HRB600 25mm高强钢筋力学性能
Table 3 mechanical properties of HRB600 25mm high strength steel bars
表4 HRB600 25mm高强钢筋闪光对焊实验
Table 4 flash butt welding test of HRB600 25mm high strength steel
图2 闪光对焊 图3帮条焊
Fig.2 Flash welding Fig.3 rod Welding
4结论
1）HRB600高强热轧带肋钢筋采用钒氮合金进行微合金化。2）通过回归分析，确定了成分。3）通过检验，力学性能和焊接性能完全满足要求。
参考文献
[1]赵彻，孟宪珩，齐宏智.不同钒微合金化方式对钢筋强屈比的影响[C].全国建筑钢筋生产、设计与应用技术交流研讨会，2009，200-206.
[2]孙邦明，季怀忠等，V-N微合金化钢筋中钒的析出行为[J].钢铁，2001，(2)：44-47.
作者简介
褚文龙（1977-），男，大学本科，工程师，主要从事棒材生产和产品设计工作。
论文作者:褚文龙,王立军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/16
标签：钢筋论文; 合金论文; 强度论文; 抗拉强度论文; 元素论文; 性能论文; 成分论文; 《基层建设》2019年第16期论文;