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      淺論我國建筑用鋼筋、線材品種的優化
      
                    
      作者：鋼結構網    					
      
					時間：2009-12-23 10:01:31					[收藏]
      
               
      
                
      				
      				
       

               
      
               
        
				    目前，我國處于工業化和城鎮化快速發展時期，建筑業發展十分迅猛，已成為我國國民經濟的重要產業之一，而鋼鐵材料始終是建筑結構的主體材料，建筑用鋼材需求量較大，約占鋼材消費量的50．5％。建筑用鋼類型包括鋼筋、線材、板材、型鋼、鋼管和涂鍍層板等，由于我國的基礎設施仍然是以鋼筋混凝土為主要材料，所以多年來鋼筋和線材一直在建筑用鋼中消費量最大。2006年我國鋼筋產量8304萬t，占鋼材總產量的17．8％，比2005年增加了16．6％；2006年我國線材產量7151萬t，占鋼材總產量的15．3％，比2005年增加了18．3％，線材主要用途是直接作為鋼筋混凝土的配筋，只有小部分線材（約20％～25％）經再加工成制品使用。
        

        
    建筑業的發展對建筑用鋼的性能、質量也提出了更高的要求，應加快建筑用鋼品種優化與更新換代的步伐。同時，隨著我國與國際接軌的步伐加快，我國的建筑用鋼不僅要滿足國內建設的需要，而且要積極加入國際市場的競爭，滿足國際市場的需要。
        

        
    我國建筑用鋼筋、線材品種現狀及其發展趨勢
        

        
    不同的工程結構對建筑用鋼筋、線材的品種、規格、質量、強度等級等要求是不同的。其使用對象包括房屋（含住宅、公共實施、辦公、商業樓房、廠房等）、鐵路、公路、礦山、橋梁、隧道、堤壩、電站、容器、裝備、碼頭、機場和其他工程建筑。建筑用鋼筋、線材及其深加工制品按結構和用途可分為混凝土結構用鋼，如鋼筋、鋼絲、鋼棒、鋼鉸線；鋼結構用鋼，如鉚螺鋼、焊材鋼；建筑五金用鋼等。按鋼種可分為普通碳素結構鋼、低合金結構鋼等。按特殊用途可分為耐侯鋼、耐火鋼、抗震鋼等。
        

        
    在熱軋帶肋鋼筋方面，GB1499標準已向國際先進標準看齊，規定了400MPa、500MPa級別鋼筋的要求，我國2006年HRB400鋼筋的產量已達1000萬噸以上，現正進一步擴大應用范圍。一些企業也開始研制HRB500鋼筋，還有一些企業長期批量按英標生產出口460MPa級鋼筋以及加標、日標、美標、新加坡標準等鋼筋。我國的冷加工鋼筋技術發展和產品更新換代也很迅速，預應力鋼筋正向高強度、粗直徑、低松弛、大盤重方向發展。
        

        
    縱觀我國建筑鋼筋、線材的發展歷史，趨勢是普通鋼筋已從低碳低合金鋼向微合金化鋼、余熱處理鋼筋發展；冷軋、冷拉鋼筋從普遍被采用到低檔產品將被淘汰出局，而作為細規格的冷軋鋼筋、冷軋扭鋼筋仍將會是普通鋼筋的一種補充；預應力鋼筋從強度偏低、松弛較大向高強度的鋼線、鋼鉸線發展。
        

        
    與國際先進水平相比，我國建筑鋼筋、線材品種的發展還存在一定的差距，主要表現為：
        

        
    （1）盡管我國推廣應用
        

        
    HRB400鋼筋取得了一定的效果，但目前使用比例只占鋼筋總量的12％左右，大量使用的仍然是強度較低的HRB335鋼筋，而國外已大量使用460MPa、500MPa級鋼筋。盡管我國鋼鐵企業引進或自制了多條余熱處理生產線，但由于使用觀念、鋼筋連接技術等存在問題，余熱處理鋼筋的應用受到限制。
        

        
    （2）在熱軋光園鋼筋方面，我國大都將熱軋光園鋼筋直接用于建筑，而國外一般冷加工后再使用，且我國的熱軋光園鋼筋強度級別很低，一般為屈服強度235MPa級，在產品和設計方面國標都應進行完善。
        

        
    （3）在冷加工鋼筋方面，存在生產規模小、產品工藝和質量欠穩定、鋼材原料規格、質量配套研究不夠、高性能產品推廣應用受到限制等問題。
        

        
    （4）在預應力鋼筋方面，存在低強度級別的低碳鋼絲、冷拔鋼筋等仍大量使用的問題。今后中小預應力結構應注意應用800MPa以上級的冷軋帶肋鋼筋，根據市場需求，適當發展鐵道軌枕用熱處理高強度鋼筋、PC鋼棒等產品。
        

        
    （5）在功能性鋼筋方面，我國目前還缺乏耐腐蝕、耐火、耐侯鋼筋等產品。
        

        
    應發展和關注的建筑用鋼筋、線材品種
        

        
    （1）余熱處理鋼筋
        

        
    生產余熱處理鋼筋時，利用軋制余熱，在軋鋼作業線上直接進行熱處理。其基本原理是鋼筋從軋機的成品機架軋出后，經冷卻裝置進行快速表面淬火，然后利用鋼筋芯部熱量由里向外自回火，并在冷床空冷至室溫。該技術能有效地發揮鋼材的性能潛力，通過各種工藝參數的控制能改善鋼筋的性能，在較大幅度提高鋼筋強度的同時，保持較好的塑韌性，完全能保證鋼筋的綜合性能滿足要求。同時，大幅度降低了合金元素用量，節約了生產成本，用余熱處理工藝生產英標460MPa級鋼筋，以目前市場價格計算，每噸鋼材可節約成本200元以上。我建筑業應用余熱處理鋼筋可實現強度等級的升級，節約鋼材用量，增加建筑物的安全性。從理論上分析，335MPa級鋼升級為460MPa級鋼可節材27％以上，400MPa級鋼升級為460MPa級鋼可節材13％。更重要的是實現強度等級升級同時，不需要消耗大量微合金化元素的資源，有利于科學發展。
        

        
    余熱處理鋼筋在國外已廣泛應用，典型例子是英標460MPa級、500MPa級鋼筋。英標BS4449因其科學性和適用性而受到國際建筑業的推崇，許多國家和地區普遍采用BS4449標準。英標鋼筋與我國和其它國家鋼筋標準中同類鋼筋相比，不但強度要求較高，而且對冷彎和反彎性能要求更嚴，因此，其質量要求較高。BS4449標準中沒有規定具體的加入合金元素和成分范圍，國外企業生產英標鋼筋一般是用碳素鋼采用余熱處理工藝，我國出口的英標鋼筋也大量采用了余熱處理工藝。新加坡標準SS2：PART2中500MPa鋼筋，加拿大標準G30．18中的400R、500R鋼筋，美國ASTMA615／A615M標準中的60級（420MPa）、75級（520MPa）鋼筋，德國標準DIN488／1中的BST420S、BST500S鋼筋等都可采用余熱處理工藝生產。國外余熱處理鋼筋的廣泛應用表明，余熱處理鋼筋在建筑上包括在重要建筑上的應用是可靠的、可行的。
        

        
    （2）超細晶熱軋鋼筋
        

        
    近年來的材料學研究可使普通C－Mn鋼獲得超細晶組織，已有試驗獲得了2～3μm的超細晶鐵素體組織，屈服強度超過了400MPa。日本住友工業公司用C－Mn－0．03％Nb鋼軋制出了晶粒尺寸為5．5μm，屈服強度為了454MPa，直徑為32MM的優質棒鋼。超細晶熱軋鋼筋通過控制軋制的方法，以細化鋼材的晶粒和組織為技術核心，在保證良好的塑、韌性前提下提高鋼材的強度，可明顯地節約生產成本，同時做了到高性能和低成本。該產品是一種值得重視、值得發展的鋼材品種。
        

        
    （3）多種微合金化方法試制HRB400鋼筋
        

        
    目前我國推廣應用HRB400等高強度鋼筋已是發展趨勢，但生產HRB400鋼筋的方法過于單一，盡管國家標準《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB1499－1998）規定可采用釩、鈮、鈦等微合金化元素，但是長期以來仍主要采用釩鐵或釩氮合金微合金化工藝，一旦釩鐵或釩氮合金價格大幅度增加，則生產成本急劇提高，嚴重影響了HRB400鋼筋的推廣應用。
        

        
    釩鐵和釩氮合金漲價后，國內許多企業轉而試制20MnSiNb鋼筋，工作得到穩步推進并取得了一定的效果。以目前市場價格計算，每噸鋼材可節約成本30元左右。
        

        
    國內有的企業組織試制過20MnTi鋼筋，取得了初步的成功，但需進一步解決一些生產技術問題。
        

        
    總之，微合金化方法的多樣化有利于資源的均衡、合理利用。
        

        
    （4）促進HRB400、HRB500鋼筋的推廣應用
        

        
    我國鋼筋的發展經歷了由低強度向較高強度發展的過程。建國初期采用碳素鋼Ⅰ級光面鋼筋；上世紀70年代初期，出現了16MnⅡ級鋼筋、25MnSiⅢ級鋼筋、45MnSiV、40Si2MnV和45Si2MnTiⅢ級鋼筋；70年代后期，20MnSiⅡ級鋼筋取代了16Mn鋼筋，至今仍是主導鋼筋產品；90年代后期，HRB335、HRB400和
        
HRB500鋼筋納入制定的GB1499－1998熱軋帶肋鋼筋標準中。目前我國廣泛采用的仍然是HRB335鋼筋，重點推廣的是HRB400鋼筋，約占鋼筋總產量的12％，其產量比例呈上升趨勢。HRB500鋼筋只有生產標準，缺乏建筑規范，在建筑中幾乎沒有應用。
        

        
    HRB400級鋼筋具有強度高、延性好、節約用材、降低排筋密度、性能穩定、應變時效敏感性低、安全儲備量大、焊接性能良好、抗震性能好、韌脆性轉變溫度低、高應變低周疲勞性能好等優點，因此其更適用于高層、大跨度和抗震建筑結構，使用后具有巨大的經濟效益和不可估量的資源、交通、能源、環保等方面的社會效益，其應用必將越來越廣泛。HRB500鋼筋是我國目前最高強度等級的熱軋鋼筋，用它取代HRB335鋼筋可以節約用量33％，取代HRB400可節約20％的用量，盡管推廣應用還面臨著規范缺乏等困難，但在我國推廣應用500MPa級鋼筋只是時間問題。
        

        
    （5）其它高強度鋼筋、功能性鋼筋
        

        
    一些高層建筑、立交橋、大跨度的廠房、地下管樁等需要強度更高的熱軋鋼筋，如590MPa級熱軋鋼筋，其塑性和冷彎要求比照GB1499－91中的Ⅳ級鋼筋，而強度要求更高。具體性能要求是Ф10～25mm規格，屈服強度≥590MPa、抗拉強度≥885MPa、延伸率≥10％，冷彎90°、D＝5A合格?？刹捎?5SiMnV、45Si2Cr等鋼號試制。
        

        
    高強度熱軋小規格螺紋鋼筋是值得關注的品種。在混凝土結構用鋼筋中，約有1／5～1／4是直徑小于12mm的細直徑鋼筋，主要用作板、墻類構件的受力鋼筋及梁、柱構件中的箍筋，也大量用作架立筋、分布筋、構造筋。通過微合金化和控冷技術，可研制抗拉強度級別更高的800～1170MPa級6～L2MM熱軋帶肋鋼筋盤條，取代目前800～1170MPa級冷軋帶肋鋼筋盤條使用。優點是塑性好、粘著力好、減少了冷軋工序。但還需做配套的產品和設計標準制定和修改工作。早在20世紀70年代原聯邦德國就開發出了850MPa以上級高強度精軋螺紋鋼筋并獲專利權，后被美、日、英等國家引進，20世紀80年代大力發展，廣泛用于特大型建筑、框架結構、橋涵等工程。885MPa級高強度精軋螺紋鋼筋具體性能要求是，屈服強度≥850MPa、抗拉強度≥1080MPa、延伸率≥10％；也有用戶提出按美國ASTMA722－95DE要求，屈服強度≥830MPa、抗拉強度≥1035MPa、延伸率≥7％，冷彎90°、D＝8A合格。生產時需同時采用微合金化技術和余熱處理技術。
        

        
    礦山用無縱肋熱軋左旋帶肋鋼筋是為了滿足礦山建設需要而研制的一種鋼筋，鋼筋的橫肋旋向采用左旋，鋼筋外形、尺寸及允許偏差要求更嚴。目前常用的屈服強度級別為335MPa，其試制的性能指標參照HRB335鋼筋，可研制并推進應用屈服強度級別為400MPa的或更高強度級別的鋼筋。
        

        
    隨著科學技術的發展，環境保護要求給工程材料提出了更高的要求，所以鋼筋的耐腐蝕性能已成為工業化國家的主要研究課題，提高鋼筋的使用壽命的各種耐腐蝕鋼筋、耐侯鋼筋正在不斷得到應用。需通過加入耐腐蝕元素或采用涂層、阻銹劑等，研制、生產不同強度級別的耐侯鋼筋和在特殊場合使用的耐腐蝕鋼筋。
        

        
    （6）建筑標準件用冷鐓鋼盤條
        

        
    如：SWRCH8－22A系列自攻螺釘用盤條，SWRCH35K系列高強度緊固件盤條，35CrMo、40CrNiMo（SCM435、SNCM240）――10．9級、12．9級高強度緊固件盤條，ML15MnVB高強度螺栓、柱、釘用盤條，按照日本JISG3508標準開發牌號為SWRCHB220－SWRCHB823的冷鐓含硼鋼盤條等。
        

        
    還有非調質冷鐓鋼盤條，包括：(A)雙相鋼盤條――可添加少量微合金化元素，采用控制冷卻，緊固件廠可不再進行熱處理。(B)低碳微合金化型非調質冷鐓鋼盤條。(C)低溫控軋型微合金化型非調質冷鐓鋼盤條。
        

        
    試制免退火的低碳鋼線材、免退火的沖壓用低氧低硫鋼、免退火的沖壓用螺栓含硼鋼。
        

        
    試制免正火鋼、縮短滲碳時間鋼、減少合金元素的調質鋼、耐延遲斷裂性能鋼。
        

        
    （7）高碳鋼盤條
        

        
    開發預應力鋼絲、鋼鉸線用高碳鋼盤條。技術難點是高碳鋼（C＞0．72％）易出現碳偏析，對線材的控冷要求嚴格，否則會產生中心網狀碳化物和芯部馬氏體缺陷。需要嚴格控制成分的均勻性和限制殘余元素含量，在確保線材高強度的同時，具有高的塑韌性。應適應高速連續拉拔和盡量減少中間退火工序。研究內容包括：鋼的純凈度提高、成分性能的穩定性提高、索氏體化率、非正常組織、表面質量、釩鉻微合金化等。
        

        
    （8）其它專用盤條
        

        
    建筑用焊絲盤條是線材產品發展中的一個不可忽視的品種，其技術特點是化學成分設計必須和母材配套，多為低碳微合金鋼。應注意耐腐蝕焊絲等特種焊絲的開發。
        

        
    低碳易拉絲鋼盤條可廣泛用于建筑領域，鋼種有1008等。
        

        
    彈簧鋼盤條主要有四類：碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、油淬火回火彈簧鋼和形變熱處理彈簧鋼盤條。目前我國生產的彈簧鋼絲主要為碳素鋼，市場缺口較大，特別是油淬火一回火合金彈簧鋼絲，國內基本上不生產。
        

        
    30MnSi、30MnB等PC鋼棒盤條，09CrPV、09CuPV等用于鋼鋁復合導線的耐候鋼盤條，軌枕鋼筋用盤條，混凝土增強用鋼纖維用盤條等都在建筑領域有一定的應用。 
        
 
        
		
				
				

            
        				
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