螺纹钢性能影响因素浅析

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【摘 要】螺纹钢是一种重要的建筑材料。其性能是建筑结构强度设计过程中的重要指标。影响螺纹钢性能的因素是多样的，合理的控制各影响因素可提高螺纹钢的性能。

【关键词】螺纹钢；性能；控制；影响

1、前言

建筑中，使用的螺纹钢性能的好坏，对建筑建成后强度状况有重大影响。螺纹钢的性能的稳定受各影响因素的直接影响。近年来，生产厂为提高螺纹钢性能倾注了较多的血汗，使得钢材的整体性能得到大大提升。螺纹钢生产过程中要控制的因素很多，若把握不当，很容易造成性能不达标的螺纹钢废品。当前螺纹钢的性能虽然和以往相比，有了较大的提升，但是，国民经济的快速发展，对冶金产品提出了更高的性能要求，需要我们严格控制各环节影响因素，提高产品的档次和质量，满足客户和市场的需求。

2、影响因素分析

2.1化学成分影响

螺纹钢化学成分的基本元素为铁，此外还有碳、硅、锰、硫、磷等元素，对钢材的力学性能有很大影响。同时为改善钢材力学性能，可适量掺入一定数量的铬、镍、钒、钛、铌等合金元素。

1.碳

碳是除铁以外最主要的元素。碳含量增加，使钢材强度提高，塑性、韧性，特别是低温冲击韧性下降，同时耐腐蚀性、疲劳强度和冷弯性能也显著下降。受到冷却能力的限制，碳含量要按照上限标准进行控制，尤其对于大规格的螺纹钢来说，更是如此，一般来说上限范围在0.20～0.23%范围内较为合适。

2.硅

螺纹钢中硅含量受到上限和下限的限制，具体控制中还要参考碳当量，是一个较为复杂的控制因素。螺纹钢中硅含量超过上限会导致成品冷弯不合格，而硅含量过低又会影响到钢液的流动性。具体的操作中会根据成品规格的冷却能力，并结合碳当量概率表来控制钢液中的硅含量。

3.锰

钢材中添加锰可以起到固溶强化的作用。但是，钢材中锰含量超过1.5%，容易产生贝氏体，若含量超过1.8%，过多的贝氏体将影响到钢材的性能，导致钢材不合格率大增。因此，螺纹钢中锰的含量最好控制在1.3～1.4%，这是一个较为中限偏下的含量范围。

4.硫

硫属于有害元素。硫引起钢材热脆，降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。一般建筑用钢含硫量要求不超过0.055%。

5.磷

磷也属于有害元素。磷虽可提高强度、抗锈性，但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，尤其低温时发生冷脆。含量需严格控制，一般不超过0.050%。

6.残余元素

残余元素主要指钛、锰、镍、铬等，含量不多，但是对钢材的性能有重要影响。其中，钛含量达到约0.02%，就会使螺纹钢成品的金相组织有魏氏体倾向，而钢材中锰、钼含量超标，会造成成品金相组织贝氏体增多，钢材的屈服点不明，钢材性能诡异，而锰硫含量比偏低，则会使钢材容易产生裂纹。

7.检验分析

钢材检验分析结果能够准确的前提是，钢水成分均匀。这就要求钢水在增碳合金化后，应进行充分的搅拌，将钢水成分混合均匀，这样，才不会使检验分析结果和成品的性能分析相差太多。

2.2冶金工艺影响

1.冶炼炉种的影响

主要有三种冶炼方法，包括电炉钢、平炉钢和氧气转炉钢。电炉钢质量最好，但成本高，一般不采用；平炉钢和氧气转炉钢二者质量大体相当。

2.钢的脱氧

因为脱氧程度的不同，形成沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。沸腾钢的时效、韧性、可焊性较差，容易发生时效和变脆，但产量较高、成本较低；镇静钢性能最好，但产量较低，成本较高；半镇静介于镇静钢和沸腾钢之间；特殊镇静钢是在用Si脱氧之后再用Al补充脱氧，所得钢材的低温冲击韧性更高。

2.3钢坯加热温度影响

1.由于螺纹钢成分中碳、锰、硅含量较高，因此在加工中变形抗力较大，为使变形抗力降低，提高钢的塑性，往往希望加热温度高些，但加热温度过高，容易使终轧温度偏高，可能导致钢筋组织晶粒在冷却过程中长大，形成网状铁素体与魏氏组织，降低钢筋的韧塑性，造成钢材力学性能不合格。因此钢坯在加热炉内加热时要根据不同工艺要求对温度进行控制。

2.钢坯在加热炉内进行加热过程中容易出现煤气压力波动等异常情况，造成钢坯局部过热、过烧，造成成品产生魏氏体倾向。因此，煤气压力有较大波动时，应及时检查加热温度，并作出调整，避免钢坯出现中心未烧透、奥氏体未均匀化等现象。为此，在加热过程中，要保证均匀加热和必要的在炉时间，且要确保钢坯头尾温差不大于40℃。

2.4轧制工艺影响

1.轧制速度的影响。从实际生产可以看出，由于轧制速度的提高，轧制周期缩短，抗拉强度普遍下降，特别是大规格。其原因主要是终轧温度过高，轧后冷却速度慢，会使钢筋中晶粒在冷却过程中长大，形成网状铁素体与魏氏体，降低钢筋的韧、塑性，造成抗拉强度值降低；其次是大规格轧制道次少，轧件的压缩比较小，原料中的杂质、疏松等缺陷得不到缓解，导致大规格钢材的性能相对比小规格的差。

2.负公差轧制的影响。为满足客户和市场需要，螺纹钢较多采用负公差轧制。负公差轧制，减少了钢筋断面尺寸，从而出现小规格理论重量较实际重量差异增加，大多在标准规定的尺寸偏差下限。由于断面减少，从而影响钢筋性能，按平均3%重量偏差测定，相对公称横截面积按510MPa抗拉强度计算，负差可降低抗拉强度15MPa，降低屈服强度近10MPa。

3.终轧温度影响。钢材性能对终轧温度较敏感，实验证明，终轧温度在950℃以下，钢材的综合性能较高。在生产过程中可采用机架冷却降温及控冷设备控温轧制等，有利于制造出符合要求的钢材。

3、结语

螺纹钢是一种重要的建筑用钢材，也是我公司的主导产品之一。保证钢材的质量，需要从冶炼、轧制工艺过程中的各个环节中逐个把握。实践中我们发现，合理控制钢材中元素的含量，并把握好冶炼、轧制中的温度指数，可以有效地提高螺纹钢的整体性能。