高強(qiáng)度鋼筋低成本工藝流程

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑鋼筋成為鋼材產(chǎn)品中消耗量最大的品種，目前已占中國全部鋼產(chǎn)量的五分之一。在不斷提高建筑鋼筋的性能，特別是實(shí)現(xiàn)其高強(qiáng)度化的同時(shí)，探索低成本的生產(chǎn)工藝路線，顯然具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

釩合金化是實(shí)現(xiàn)鋼筋高強(qiáng)度化最主要的、已獲成功的方法。為了節(jié)約貴重的釩資源，降低鋼筋的生產(chǎn)成本，通過在釩鋼中增氮，可以有效發(fā)揮釩的析出強(qiáng)化作用。研究表明，在相同強(qiáng)度水平下，V-N鋼中所需要的釩含量明顯地比V鋼中的低。經(jīng)過合金成分的優(yōu)化，V-N微合金化400MPa高強(qiáng)度鋼筋中V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可降低到0.02%~0.04%，與采用V-Fe微合金化鋼筋相比較，V質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了50%。在中國現(xiàn)有的企業(yè)裝備水平下，V-N微合金化技術(shù)是生產(chǎn)400MPa級及以上高強(qiáng)度鋼筋的一條經(jīng)濟(jì)有效的途徑。通過利用廉價(jià)的氮元素，在相同的強(qiáng)度水平下，不僅鋼中貴重的釩合金消耗量得以大大節(jié)約，而且，試驗(yàn)證明，用V-N微合金化所獲得的鋼筋具有性能穩(wěn)定，強(qiáng)度波動(dòng)范圍小，應(yīng)變時(shí)效敏感性低，焊接性能優(yōu)良等特點(diǎn)，可以滿足抗震、耐火的設(shè)計(jì)要求。V-N微合金化技術(shù)在高強(qiáng)度鋼筋上的成功應(yīng)用，已在中國鋼筋生產(chǎn)企業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用，取得了巨大效益。

余熱處理工藝是實(shí)現(xiàn)低成本高強(qiáng)度鋼筋生產(chǎn)的另一個(gè)重要方面。余熱處理工藝在國外已經(jīng)是成熟的生產(chǎn)工藝路線，在歐洲是生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼筋的主要生產(chǎn)路線。所謂余熱處理工藝，包括鋼筋軋后的三個(gè)階段：第一階段為表面淬火階段。鋼筋出軋機(jī)后進(jìn)行快速冷卻，此時(shí)表面層發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，心部的熱量來不及傳出，仍處于奧氏體狀態(tài)。第二階段為自回火階段。鋼筋心部的熱量向表面?zhèn)鬟f擴(kuò)散，使表面淬火馬氏體發(fā)生回火轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，心部仍保留奧氏體組織。第三階段為心部組織轉(zhuǎn)變階段。鋼筋在冷卻過程中，心部的冷卻速度較小，發(fā)生鐵素體+珠光體轉(zhuǎn)變。余熱處理鋼筋實(shí)際上是通過表層獲得回火馬氏體組織來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的。普通碳素鋼通過余熱處理即可達(dá)到400、500MPa級高強(qiáng)度鋼筋的性能指標(biāo)要求。余熱處理工藝與V-N微合金化技術(shù)的配合，在低碳錳鋼的基礎(chǔ)上，可生產(chǎn)出屈服強(qiáng)度達(dá)到600MPa級的鋼筋。余熱處理工藝生產(chǎn)的高強(qiáng)度鋼筋中合金含量低，具有明顯的成本優(yōu)勢。除一次性設(shè)備(主要是軋后水冷裝備)投入外，生產(chǎn)成本增加很少。因此，余熱處理工藝也是低成本高強(qiáng)度鋼筋生產(chǎn)的一條有效途徑。鋼筋余熱處理工藝在中國正處于推廣階段，許多鋼廠的鋼筋生產(chǎn)線均裝備了穿水冷卻設(shè)備，已具備了余熱處理鋼筋的生產(chǎn)條件。

此外，中國近年來在“973”重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的細(xì)晶粒鋼筋生產(chǎn)工藝也是一種低成本高強(qiáng)度鋼筋生產(chǎn)方法。利用超細(xì)晶技術(shù)，在碳素鋼和20MnSi鋼的基礎(chǔ)上獲得了400MPa級和500MPa級鋼筋，減少了合金的消耗，節(jié)約了資源。