【文章內(nèi)容簡介】 紋鋼筋生產(chǎn)統(tǒng)計 目前，各廠家生產(chǎn)螺紋鋼筋的工藝，基本上為熱軋、隨后在冷床上空冷的傳統(tǒng)流程?？刂栖堉粕形磻?yīng)用于生產(chǎn)。僅有少數(shù)廠家開展了軋后控制冷卻工藝的試驗生產(chǎn)。螺紋鋼筋的紋型，國內(nèi) l、 l級鋼筋大部分按首鋼、唐鋼和冶金部建筑研究總院共同制定的《熱軋月牙紋鋼筋技術(shù)條件》生產(chǎn)縱橫筋不相交的月牙紋鋼筋，少數(shù)仍采用國際規(guī)定的人字紋型 。F 級鋼筋則采用不帶縱筋的連續(xù)螺旋型。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和高層建筑的增多，對高強度、大規(guī)格螺紋筋的需求不斷增加，在許 多國家的技術(shù)條件中，都規(guī)定鋼筋最低屈服強度應(yīng)在 42 公斤 /毫米“以上，而且同時要具備較好的延伸率、彎曲性能和焊接性能?？吭黾犹?、錳等元素的含量來提高強度的途徑是不能滿足上述要求的。近年來，為了提高鋼筋的性能，國內(nèi)外均進行了大量的試驗、研究，概括起來主要有兩大類，一類是采取添加微量合金元素改善性能，采用鑰、泥、釩、欽等元素。另一類方法是控制軋制。對此，國內(nèi)外做了大量的研究與應(yīng)用方面的工作。目前在鋼筋生產(chǎn)中主要采取軋后余熱處理，即終軋后的鋼筋從高溫狀態(tài)加速冷卻 (主要采取水冷 )至予定溫度后在冷床上自回火。經(jīng)此處理可 以提高鋼筋的綜合機械性能，減少二次氧化鐵皮改善表面質(zhì)量，節(jié)約能源及合金元素，降低成本。在 83 年召開的全國螺紋鋼技術(shù)交流會上亦將此列為今后發(fā)展的重點。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說 明書（論文） 第 6 頁 共 66 頁 在齊河縣建立螺紋鋼筋的必要性與可 分析 行性 （ 1）地理優(yōu)勢 齊河縣位于祖國的中原、山東西部，南鄰黃河，并與濟南隔河相望，隸屬德州市 （ 2） 礦產(chǎn)資源 齊河資源豐富，境內(nèi)沿黃 ，是北方少有的豐水縣。林木覆蓋率 ％。地下礦藏有煤、石油、溫泉、優(yōu)質(zhì)礦泉水等，其中煤炭儲量 60億噸，現(xiàn)有煤礦 3座。 （ 3）水資源 齊河縣可利用的水資源有 地下 水、水庫儲水和黃河水。齊河及鄰近縣市的地下水年平均補給量為 5562*338m3/a。因全年降水量豐富，水庫可大量儲水，可向城市提供水資源8*200m3/d，作為城市自來水公司的調(diào)節(jié)水源；黃河自流在齊河南部穿越而過，水儲量為 1100*200m3/a作為供水補給。綜合地下水和水庫儲水，除去黃河引水，足以滿足新建鋼鐵廠的用水消耗，黃河水用于供水補給，以供干旱時使用。 （ 4） 交通條件 齊河區(qū)位優(yōu)越，交通發(fā)達。是濟南市周邊最近的衛(wèi)星城。京滬、濟邯兩條鐵路，京福、濟聊、青銀三條高速公路， 308 國道和 80 10 31 324 四條省道以及正在建設(shè)的京滬高鐵穿越縣境。乘車 15 分鐘可到達濟南市區(qū)， 30 分鐘到達濟南國際機場。即將開工建設(shè)的濟齊黃河大橋和長清黃河大橋，以及規(guī)劃中的建邦黃河大橋、石濟客運專線黃河鐵路大橋和濟濼路黃河隧道，使省城濟南北跨格局將升級為“七橋一隧”，齊河的交通 優(yōu)勢將進一步。 （ 5） 政策扶持 隨著山東經(jīng)濟的快速發(fā)展，一些重要工程及工廠的廠房、設(shè)備均需要螺紋鋼筋，例如鋼筋混凝土和廠房窗戶等。人們生活質(zhì)量的提高推動了房地產(chǎn)業(yè)的開發(fā)，各種小區(qū) 住房大批建設(shè)，使用的鋼筋時螺紋鋼的主要消費之一。此外，永 鋒鋼鐵計劃選址在齊河經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，這也是山東省重點經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，隨著德州市經(jīng)濟重心的南移，齊河經(jīng)濟開發(fā)區(qū)在未來幾十年內(nèi)勢必會成為德州市甚至是山東省經(jīng)濟的發(fā)展重心。選在齊河縣，將大幅解決當(dāng)?shù)厝藛T的工作問題并帶來大量稅收，當(dāng)?shù)卣畡荼貢谕恋乩谩⑸辖欢愂?、資金貸款等各方面給與大力支持。 基于以上幾點在齊河地區(qū)建立螺紋鋼筋生產(chǎn)廠是非常有必要同時也是可行的。 螺紋鋼筋的研制與生產(chǎn)動向 對于不同用途的鋼，雖然對其強度、塑性 (韌性 )要求不盡相同，但要求二者間具有良好的匹配則是共同的。對于螺紋鋼筋而言，除此之外還要求 較好的焊接性能、彎曲性能以及一定的握裹力等。因此改善和提高螺紋鋼筋的性能，應(yīng)從改善鋼筋鋼的性能及鋼筋形狀著手。 微合金化鋼筋 “微合金化”是指在傳統(tǒng) C 一 Mn 鋼中，加入一種或幾種微量合金元素 (%以下 )，使鋼得到內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說 明書（論文） 第 7 頁 共 66 頁 強化的方法。常采用的合金元素有鑰、泥、釩、欽等。近年來，也有報道加入微量鋁、硼、錯、稀土和鈣等合金元素的。但采用得最廣泛的是泥、釩、欽。在 30 一 50年代，為了提高結(jié)構(gòu)鋼的強度，采取的是增加鋼中碳、錳或 C 十 Mn 含量的辦法，以熱軋鋼筋為例，這樣雖然提高了強度，但使塑性、韌性下降，同時導(dǎo)致 焊接開裂。這就使得這類螺紋鋼筋的屈服強度限于 40 公斤 /毫米“左右。從 50 年代末期起，美、英、蘇等國報道了在 C 一 Mn 鋼中添加微量釩、欽、泥等元素，可以在不增加碳、錳含量的情況下提高鋼的強度而又不降低其塑 (韌 )性。因其不需要改變傳統(tǒng)的軋鋼工藝而提高了鋼的性能，因而迅速被應(yīng)用于生產(chǎn)。主要應(yīng)用于各類板材和線、棒材等品種。 我國具有豐富的釩、針資源，近年來為了提高螺紋鋼筋的性能，尤其是為了生產(chǎn)供出口的高屈服強度鋼筋，許多廠家，如上鋼三廠、承德鋼鐵廠、首鋼小軋廠、杭州鋼鐵廠、南昌鋼鐵廠、馬鋼小軋廠、沈陽線材廠、唐鋼小軋 廠等都采用微合金化方式，生產(chǎn)了 ZoMnsiV、 ZoMnsiTi、 25MnsiV、25MnsiTi、 25MnsiVTi、 20MnNb、 35SiZV、 45SIMnV 等不同等級的螺紋鋼筋。加釩微合金化后，強度提高幅度為 2 一 15公斤 /毫米“，又不降低塑性、韌性。我國熱軋鋼筋標(biāo)準 GB1499 一 79 中也制定了 40SiZMnV、 45MnsiV、 35SiZMnV 以及 35MnsiV 等品種，也是基于這種情況。加釩微合金化可以改善鋼筋的性能，而在添加釩的同時加入氮，則強化效果更為顯著，美國伯利恒鋼鐵公司早在 1965 年就取得了專利 ，目前美國、瑞典、西德的廠家都工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)了 V一 N 系微合金化鋼筋。試驗表明，釩和氮復(fù)合加入較之單獨添加釩對提高鋼筋的性能顯著得多。從而可以節(jié)約釩合金的用量。表 2 列出了一些國家生產(chǎn)的 V 一 N 微合金化鋼筋的化學(xué)成分和。還須指出，由于釩和氮微合金化鋼筋還具有不時效性，因此發(fā)展釩微合金化和釩、氮復(fù)合加入微合金化鋼筋對我國現(xiàn)有中小型鋼筋生產(chǎn)廠是十分切實可行的。 軋制余熱處理鋼筋 近年來的研究表明，對鋼材軋后進行控制冷卻 (水冷或氣體噴射冷卻 )，是一種節(jié)約能源、資源而又能顯著提高鋼材性能的經(jīng)濟而有效的手段。它 不需對需處理的鋼材加熱，而利用終軋后鋼材的“余熱”直接進行熱處理，使鋼材迅速地從高溫狀態(tài)強制冷卻到適當(dāng)溫度，然后進行自回火或回火處理。螺紋鋼筋、線材、棒材、角鋼、工字鋼等產(chǎn)品的熱強化主要是通過“軋制余熱處理”工藝來達到的。各國對此均十分重視。從六十年代開始就對此進行了廣泛的試驗研究，并在生產(chǎn)中廣為應(yīng)用。其中以美國摩根公司與加拿大鋼公司開發(fā)的斯太爾摩 (Stelmor)法，西德的施勞曼 (Sehloemann)法，日 本的沸水冷卻 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說 明書（論文） 第 8 頁 共 66 頁 表 1— 2一些國家生產(chǎn)的典型 V一 N 橄合金化鋼筋 (ED)法應(yīng)用效果較好。蘇聯(lián) 對此也十分重視，其螺紋鋼筋產(chǎn)量的一半左右 (400萬噸 )采用了軋制余熱處理工藝，以達到其節(jié)約建筑用鋼 8 一 11%的指標(biāo)。除了提高鋼筋性能外，經(jīng)軋制余熱處理后，還可改善鋼筋表面質(zhì)量，降低二次氧化鐵皮量。如美國薩西鋼廠采用軋制余熱處理工藝生產(chǎn)的小 12毫米鋼筋，成材的二次氧化鐵皮率從原來的 /噸下降到 l公斤 /噸。我國不少研究單位和廠家亦對鋼筋、線材等的軋制余熱處理進行了試驗、研究，有的廠家已成功地運用于生產(chǎn)。 1983年，成都鋼鐵廠選用普通熱軋 25Mnsi螺紋鋼筋為材料，采用臨界間淬火及臨界間淬火 +自回火工藝進 行處理，得到了最終組織為鐵素體 +馬氏體的雙相螺紋鋼筋，這種螺紋鋼筋因其鐵素體中包含有馬氏體相變產(chǎn)生的大量可動位錯，其應(yīng)力一應(yīng)變曲線呈現(xiàn)連續(xù)屈服的特征，并且初始加工硬化能力強，按BS4449 一 78 標(biāo)準測定，其 σ 0*5 值在 100 公斤 /毫米 2 左右， σ b/σ 0*5， σ 10 8%，冷彎合格，同時在一定的化學(xué)成分下通過控制加熱溫度和冷卻速度可以在一個較寬的范圍內(nèi)調(diào)整組織中馬氏體的體積分量，以達到不同的強塑性匹配，從而提出了一種生產(chǎn)高強度預(yù)應(yīng)力精軋螺旋鋼筋的軋制余熱處理新工藝途徑。 近年來，上海鋼鐵研究所研制了 用于螺紋鋼筋軋制余熱處理的冷卻器，在上鋼三廠使用結(jié)果表明效果良好，而且即將在其它廠家投入生產(chǎn)使用。 當(dāng)前螺紋鋼筋存在的主要質(zhì)問題 當(dāng)前，國內(nèi)螺紋鋼筋生產(chǎn)有一系列問題尚待改進。其中，對螺紋鋼筋性能影響最 大，而又帶普遍性的問題主要有 : 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說 明書（論文） 第 9 頁 共 66 頁 據(jù)有關(guān)廠家統(tǒng)計，出現(xiàn)無屈服點及無屈服點脆斷的螺紋鋼筋大多數(shù)都是婦。毫米以下的小規(guī)格2SMnsil 級鋼筋。其特點為靜拉伸曲線呈現(xiàn)連續(xù)屈服，變形早 。a。 .:值降低。其顯微組織特征則是在原來的鐵素體 +珠光體正常組織中出現(xiàn)了由 (馬氏體 /貝氏體 )構(gòu)成的 異常組織。產(chǎn)生無屈服點的原因，認為是由于發(fā)生馬氏體 (貝氏體 )相變時，因切變和體積膨脹使鐵素體內(nèi)產(chǎn)生可動位錯所致。產(chǎn)生馬氏體的原因 {主要是由所用鋼筋在某種化學(xué)成分下的冷卻制度引起。當(dāng)鋼中錳及其它提高淬透性的殘余合金元素含量較高時，在軋后冷卻過程中導(dǎo)致馬氏體 (貝氏體 )轉(zhuǎn)變。而在相同化學(xué)成分下，一切提高冷卻速度的因素都會加劇這一轉(zhuǎn)變。因此，往往易在淬透性較高的 25Mnsi螺紋鋼筋上出現(xiàn)，小規(guī)格尺寸出現(xiàn)多 (熱容量小、冷卻快 )，冬季比夏季出現(xiàn)的比率大，單根冷比堆冷出現(xiàn)得更多。試驗表明，當(dāng)鋼筋組織中馬氏體 (貝氏體 )的數(shù) 量達到 15%(體積百分比 )左右時，即不存在屈服點?？刂其摻钪绣i及提高淬透性的殘余合金元素的量是防止無屈服點的行之有效的方法。 。彎曲橫裂 螺紋鋼筋在進行冷彎，以及反彎檢驗時，出現(xiàn)橫裂，是不少廠家都出現(xiàn)過的質(zhì)量問題。造成這類問題的因素很多，此處只討論化學(xué)成分、機械性能、顯微組織等均屬正常情況下的原因。這類橫裂，帶有共同性的特征，即多發(fā)生在規(guī)格較大的螺紋鋼筋上，尺寸越大越厲害。橫裂的部位都出現(xiàn)在螺紋鋼筋順軋制方向一側(cè)的橫筋根部。一般認為，造成這一問題的根本原因是軋制過程中橫筋改變了正常的應(yīng)力分布，使其 兩側(cè)根部應(yīng)力線密度升高，蓄積了應(yīng)力 。此外鋼筋脫槽時存在一個前滑作用，使順軋方向一側(cè)橫筋根部受到拉應(yīng)力，由于兩種應(yīng)力蓄積在順軋一側(cè)橫筋根部，使該部位在彎曲以及反彎時產(chǎn)生彎曲橫裂。因此，一切減小應(yīng)力集中的措施，如增大橫筋根部的 r 值，降低橫筋高度，加大軋輥直徑，及時更換槽孔防止脫槽時因槽孔磨損形成的飛刺刮傷橫筋根部等措施都被實踐證明十分有效。此外在進行彎曲檢驗時采取保護措施，減少橫筋受損也是防止彎曲橫裂的一個方面。 脆斷 螺紋鋼筋脆斷，也具有一定的普遍性。在許多場合下，脆斷的螺紋鋼筋同時也不存在屈服點。脆斷因各生產(chǎn)廠工藝、原材料等情況的差別而異。據(jù)各有關(guān)資料介紹，大致有以下幾種原因 : 1)與無屈服點現(xiàn)象一樣，由于鋼筋鋼中錳及其它提高淬透性的殘余合金元素含量較高，使組織中產(chǎn)生了一定數(shù)量的馬氏體 (貝氏體 )，當(dāng)其體積比超過 40%后，使螺紋鋼筋既無屈服點，又同時脆斷。 2)煉鋼過程中，因出鋼溫度低，合金塊度大，加入速度慢，鎮(zhèn)靜時間短，使錳、硅等元素來不內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說 明書（論文） 第 10 頁 共 66 頁 及充分擴散均勻，從而引起脆斷。 3)鋼材表面增碳，這主要由煉鋼過程和澆注造成。鋼筋表面增碳后，表層出現(xiàn)白色的亮帶，其顯微組織為含碳大于 %的共析或過共析組織，比正常 組織更硬更脆，在拉伸或彎曲時發(fā)裂而脆斷。 4） 加熱溫度，特別是終軋溫度過高。加熱溫度過高會造成鋼筋鋼組織中晶粒粗大，產(chǎn)生網(wǎng)狀或魏氏組織，降低塑性，導(dǎo)致脆斷。 制訂和采用先進標(biāo)準，提高鋼筋質(zhì)最 目前，我國螺紋鋼筋采用的質(zhì)量控制與性能檢驗標(biāo)準是 GB1499 一 79“熱軋鋼筋”國家標(biāo)準。此外，各生產(chǎn)廠為了提高螺紋鋼筋質(zhì)量和滿足用戶需求，分別制定了“內(nèi)控標(biāo)準”。特別是近年來，隨著我國螺紋鋼筋生產(chǎn)的發(fā)展，不少廠家還開始向香港、東南亞等地區(qū)出口螺紋鋼筋，這就需要按國外標(biāo)準檢驗驗收。表 3 對我國 l級鋼筋及各主要國家類似 我國 l級螺紋鋼筋的性能進行了比較。 表 1— 3一些國家鋼筋主要性能比較 從上述比較可以看出，英國標(biāo)準 BS4449 一 78 所規(guī)定的機械性能、焊接和彎曲要求均嚴于我國及美、日、蘇等國標(biāo)準。從我國 GB1499 一 79 標(biāo)準和英國 BS4449 一 78 標(biāo)準可以看出，我國標(biāo)準對鋼筋使用性能的要求不如英國標(biāo)準完善和嚴格，而對化學(xué)成份等某些規(guī)定則過細過死。此外，英國標(biāo)準以 σ 0。 5作為屈服強度，規(guī)定 σ b ，較之我國規(guī)定 σ s 亦更為先進。這不僅提高了鋼筋的利用效率，而且對于有無屈服點亦沒有要求。這些規(guī)定既 有利于用戶，又給了生產(chǎn)廠家以靈活內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說 明書（論文） 第 11 頁 共 66 頁 性。對于冷彎及反彎性能，英國標(biāo)準要求既嚴格又合理，尤其是反彎性能，我國和許多其它國家的標(biāo)準卻未作要求。隨著高層建筑的增多，將反彎性能檢驗納入標(biāo)準，是十分必要的。七十年代以來，法國、西德、比利時、荷蘭、西班牙等國先后將反