程鵬

摘 要：熱軋帶肋鋼筋因具有良好工藝性能、力學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在道路、房屋及橋梁等土建工程中獲得了廣泛應(yīng)用。在現(xiàn)階段熱扎帶肋鋼筋生產(chǎn)與使用程過中，常存在鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)偏低問題，給其使用及建筑質(zhì)量的保證造成了嚴(yán)重阻礙。為保證在使用中熱軋帶肋鋼筋能夠承載足夠的重量，保證相關(guān)工程的使用安全性及可靠性，必須對熱軋帶肋鋼筋力學(xué)性能偏低的原因進(jìn)行分析，同時展開合理而科學(xué)的檢驗，將之運(yùn)用于熱軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)過程中，通過對生產(chǎn)工藝加以改進(jìn)，避免鋼筋性能指標(biāo)偏低現(xiàn)象再發(fā)生。

關(guān)鍵詞：熱軋帶肋鋼筋 力學(xué)性能 指標(biāo) 檢驗

中圖分類號：TG335.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-063-02

熱軋帶肋鋼筋俗稱螺紋鋼，其規(guī)格牌號一般由HRB和牌號中的屈服點(diǎn)最小值組成。其中，H代表熱軋，R代表帶肋，B代表鋼筋這三個詞的英文單詞首字母。我國現(xiàn)階段常用熱軋帶肋鋼筋包括Ⅱ級（HRB335），Ⅲ（HRB400）和Ⅳ（HRB500）三個牌號。

1 熱軋帶肋鋼筋生產(chǎn)面臨的問題

熱軋帶肋鋼筋具有力學(xué)性能可靠穩(wěn)定、工藝性能優(yōu)良，具有良好的焊接性與加工性等優(yōu)點(diǎn)，因此長期以來在建筑行業(yè)中被視為最重要、最常用的建筑材料。如今，我國熱軋帶肋鋼筋的工業(yè)已極為常見，生產(chǎn)工藝熱漸成熟，為我國建筑行業(yè)制造了大批鋼筋材料。然而，在現(xiàn)階段生產(chǎn)及使用過程中，由于各方面因素的影響，很多鋼筋成品在力學(xué)性能上存在指標(biāo)偏低問題，不能有效滿足建筑工程對其質(zhì)量及性能的要求。如我國一直口碑良好的萊鋼生產(chǎn)的鋼筋產(chǎn)品常以優(yōu)良的外觀質(zhì)量及力學(xué)性能享譽(yù)國內(nèi)，成品合格率一直保持在99.8%左右，但在2009年時出品的HRB400規(guī)格鋼筋檢驗中，間斷性的出現(xiàn)了多次延伸率指標(biāo)、屈服強(qiáng)度偏低問題，甚至某些指標(biāo)不合格，這不僅造成了資源嚴(yán)重浪費(fèi)問題，更為嚴(yán)重的是，如果稍微把控不嚴(yán)，這樣的產(chǎn)品進(jìn)入市場后，將很可能造成不可估量的損失。為此，在遇到同樣現(xiàn)象時，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)必須也對鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)偏低問題加以重視，積極分析發(fā)生這一問題的原因，并通過對生產(chǎn)工藝合理控制與改進(jìn)的手段，提高鋼筋生產(chǎn)質(zhì)量，避免鋼筋性能指標(biāo)偏低現(xiàn)象再發(fā)生。下文以建筑行業(yè)中使用最為普遍的HRB400鋼筋為例，對這一問題展開分析。

2 熱軋帶肋鋼筋的力學(xué)性能概述

鋼筋的力學(xué)性能一般都是鋼筋化學(xué)成分及顯微組織決定的，這些力學(xué)性能指標(biāo)可將鋼筋塑性、強(qiáng)度等性能與相應(yīng)使用要求的符合與否加以直接反映。在工廠中批量生產(chǎn)的鋼筋產(chǎn)品中，其力學(xué)性能指標(biāo)值通常呈正態(tài)分布。因此，鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)可用來對其質(zhì)量水平進(jìn)行評價。

3 鋼筋生產(chǎn)實例

某鋼筋生產(chǎn)加工企業(yè)在生產(chǎn)HRB400鋼筋過程中，對400爐鋼筋性能進(jìn)行檢驗時，在所得測量結(jié)果中，在間斷性5爐次檢驗中，部分鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)不合格，具體情況為：5爐次分別為068-1022、068-1024、069-1035、071-1069和071-1051。在5爐次中屈服強(qiáng)度與企業(yè)內(nèi)部控制標(biāo)準(zhǔn)相比，屈服強(qiáng)度偏低，甚至有一爐鋼筋屈服強(qiáng)度比國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)還低上許多。5爐產(chǎn)品雖然抗拉強(qiáng)度都比國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)大，但是整體水平較低，不能達(dá)到企業(yè)內(nèi)部控制標(biāo)準(zhǔn)。5爐產(chǎn)品中有兩爐延伸率指標(biāo)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，尤其是068-1024爐延伸率只有10.3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于鋼筋延伸率的要求（不低于16%）。

4 熱軋帶肋鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)偏低的檢驗分析

該企業(yè)為對出現(xiàn)的鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)偏低問題進(jìn)行原因分析，特展開了對問題鋼筋化學(xué)成分及顯微組織等進(jìn)行檢查的工作。

4.1 對問題鋼筋化學(xué)成分進(jìn)行檢驗

對出現(xiàn)力學(xué)性能指標(biāo)偏低的熱扎帶肋鋼筋生產(chǎn)爐次中的成品進(jìn)行實物成品檢驗，并與相應(yīng)熔煉成分對應(yīng)進(jìn)行分析。經(jīng)過對鋼筋成品中C、Si、Mn、P、S、V等化學(xué)成分進(jìn)行檢驗，發(fā)現(xiàn)成品中各化學(xué)物質(zhì)成分及對應(yīng)的熔煉成都分與國家標(biāo)準(zhǔn)要求相符，只是在個別元素間有輕微偏差存在，且這些偏差都在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T222中關(guān)于鋼筋成品允許的化學(xué)成分偏差相關(guān)要求之內(nèi)。由此可知，該企業(yè)在鋼筋生產(chǎn)中對化學(xué)成分控制良好，鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)偏低與鋼筋的化學(xué)成分之間無關(guān)。

4.2 對問題鋼筋的顯微組織進(jìn)行檢驗

對出現(xiàn)力學(xué)性能指標(biāo)偏低的鋼筋生產(chǎn)爐次中的成品展開樣品的實物金相顯微組織檢驗與觀察。主要室溫基體組織是珠光體和鐵素體。通過對這5個爐次成品鋼筋試樣的金相顯微組織和常規(guī)生產(chǎn)中正常產(chǎn)品的金相顯微組織圖案進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，069-1035、071-1069兩爐的試驗在檢驗中發(fā)現(xiàn)，其組織結(jié)構(gòu)有明顯異常情況。069-1035爐次的鋼筋樣品上，整個界面組織明顯呈現(xiàn)出偏粗大現(xiàn)象，同時還有大量魏氏組織鐵素體存在；071-1069爐次樣品截面上組織分布情況極不均勻，異常明顯，在部分心部微區(qū)中有粗大珠光體組織存在，同時有少許魏氏組織及大量鐵素體網(wǎng)狀存在。其他均和正常組織圖案類似。

4.3 對端口及夾雜物進(jìn)行檢驗

在068-1024爐次樣品檢驗中未發(fā)現(xiàn)異常組織。然而從樣品端口來看，在鋼筋一側(cè)面存在有少許夾雜物，這些夾雜物呈魚眼型，肉眼可見，直徑在0.3-0.5mm之間。通過用掃描電鏡對端口進(jìn)一步觀察，發(fā)現(xiàn)在鋼筋截面上有更細(xì)微的夾雜物存在，其直徑約為50-300 m，這些夾雜物就是裂紋源頭，導(dǎo)致鋼筋會從夾雜物起逐漸斷裂并擴(kuò)展到外部。

4.4 析出物檢驗

在對068-1022、071-1051兩爐次問題鋼筋樣品做金相檢查中，均未發(fā)現(xiàn)異常組織，且均無大顆粒物質(zhì)夾雜其中，但是這兩爐成品鋼筋抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度均比控制標(biāo)準(zhǔn)較低。因為在生產(chǎn)中使用了釩元素展開微合金強(qiáng)化，因此工作人員對彌散析出物展開定量測定。檢驗結(jié)果表明，這兩爐鋼筋成品釩彌散質(zhì)點(diǎn)析出率分別是38.7%與36.4%。

5 檢驗結(jié)果分析

（1）樣品金相組織分析。069-1035、071-1069爐次樣品中有明顯鐵素體網(wǎng)，且前者這一現(xiàn)象較為嚴(yán)重。這種組織會使鋼筋力學(xué)性能強(qiáng)度指標(biāo)顯著降低，特別是會引發(fā)抗拉強(qiáng)度的降低，同時也會導(dǎo)致塑性指標(biāo)如延伸率發(fā)生變化。在071-1069樣品觀察中發(fā)現(xiàn)，這一爐次樣品在截面上具有嚴(yán)重不均勻現(xiàn)象，同時也會存在大量珠光體，這反映出鋼中成分偏析現(xiàn)象嚴(yán)重。由于偏析問題的出現(xiàn)，富碳區(qū)奧氏體區(qū)間會具有較大溫度，不僅造成微區(qū)組織粗大，且會導(dǎo)致整個截面上微區(qū)不同，組織會存在很大差異性。

（2）對斷口及夾雜物進(jìn)行分析。通過對夾雜物具體成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)夾雜物主要是Si、Mn等的氧化物，屬于外界夾雜物。之所以會出現(xiàn)夾雜物現(xiàn)象，主要有以下幾點(diǎn)原因：部分耐火材料由于脫落會出現(xiàn)在鋼水中、在冶煉過程中吹氬不足使夾雜物不能上浮從而停留于鋼水中、有保護(hù)渣卷渣問題出現(xiàn)等。

（3）對成分析出問題進(jìn)行分析。元素釩可形成C、N的彌散顆粒，在奧氏體溫度范圍區(qū)間中，在冷卻過程中從鋼中析出的質(zhì)點(diǎn)會影響金屬位錯運(yùn)動，造成嚴(yán)重阻礙使金屬發(fā)生強(qiáng)化，且強(qiáng)化效果和析出物量成正比，這樣一來就會將金屬強(qiáng)度顯著提高。

6 解決措施

該企業(yè)在將熱軋帶肋鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)偏低的原因探究清楚之后，有針對性的采取優(yōu)化措施對生產(chǎn)工藝加以改進(jìn)，對冶煉工序、軋制工序做出適當(dāng)調(diào)整，對每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)加強(qiáng)監(jiān)督及有效控制。自改進(jìn)以后，熱軋帶肋鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)偏低問題得到了有效解決，生產(chǎn)出的鋼筋各項性能指標(biāo)均符合生產(chǎn)要求。

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