建筑用鋼品種開發(fā)和技術(shù)發(fā)展研究

郭濤

摘 要：我國(guó)建筑用鋼在品種的開發(fā)與技術(shù)上得到長(zhǎng)足發(fā)展，但是在科研開發(fā)方面與技術(shù)上仍落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家；在高性能、高強(qiáng)度鋼材消費(fèi)比例上較低；冶金標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范上不夠完善。并且，我國(guó)建筑用鋼仍處在初級(jí)階段，質(zhì)量較差、檔次較低、科研力量薄弱。本文針對(duì)目前建筑用鋼品種開發(fā)和技術(shù)發(fā)展進(jìn)行研究，希望能提高我國(guó)建筑用鋼品種的開發(fā)和技術(shù)發(fā)展，以此推動(dòng)我國(guó)鋼材技術(shù)向國(guó)際化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑用鋼；品種開發(fā)；技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)： TU745 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）34-177-2

1 我國(guó)鋼材行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2016年8月份，我國(guó)共生產(chǎn)粗鋼達(dá)到6.86萬(wàn)噸，生鐵為6.02萬(wàn)噸，鋼材9.79萬(wàn)噸，較去年粗鋼產(chǎn)量同期增加了201.17萬(wàn)噸，增長(zhǎng)比為3.02%。我國(guó)每年鋼材消耗量可達(dá)到生產(chǎn)量的48%左右，其中，建筑行業(yè)是我國(guó)鋼材消費(fèi)量最大行業(yè)，每年建筑行業(yè)所消耗鋼材材料占到全國(guó)鋼材消耗費(fèi)總量的59.6%。

從我國(guó)目前鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量與需求來(lái)看，決定鋼鐵行業(yè)發(fā)展的主要因素就是國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快與工業(yè)化水平的提高。在國(guó)家“十二五”規(guī)劃之后，我國(guó)僅在2015年城鎮(zhèn)化轉(zhuǎn)變率就要達(dá)到52%，而2010年的時(shí)候僅為48%。由此可見，如果我國(guó)城鎮(zhèn)化水平按照每年持續(xù)增高的速度向城鎮(zhèn)化方向發(fā)展，如果城鎮(zhèn)化率達(dá)到60%以上，那么我國(guó)同中等國(guó)家發(fā)展水平趨于一致，但是仍要保持10-15年左右。由此可見，在未來(lái)10-15年之間，我國(guó)城鎮(zhèn)化以及工業(yè)化仍將以持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)進(jìn)行發(fā)展，鋼鐵行業(yè)對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展起到重要支持作用。因此，對(duì)建筑用鋼上進(jìn)行研究與分析，對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)都具有現(xiàn)實(shí)意義。

目前，我國(guó)環(huán)境污染較為嚴(yán)重，并且鋼鐵原材料缺乏也是制約鋼鐵行業(yè)發(fā)展的重要因素?，F(xiàn)在，我國(guó)所生產(chǎn)的鋼鐵產(chǎn)品在規(guī)格與品種上呈不配套、消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理問(wèn)題，尤其是針對(duì)特殊規(guī)格、抗震等高性能建筑用鋼產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)應(yīng)用上，仍和發(fā)達(dá)國(guó)家存在巨大差異，無(wú)法滿足國(guó)家對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。因此，只有改變鋼鐵行業(yè)的發(fā)展方式，以技術(shù)創(chuàng)新提高鋼鐵行業(yè)的發(fā)展模式，才能提高國(guó)內(nèi)建筑用鋼品種開發(fā)和技術(shù)發(fā)展的需求，才能以“低成本、高性能”發(fā)展模式，提高我國(guó)城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的發(fā)展速度。

隨著2008年“鳥巢”的面世，展現(xiàn)在世人面前的鋼結(jié)構(gòu)建筑，在性能、強(qiáng)度上都得到巨大提高，也帶動(dòng)了建筑用中厚板、H型鋼品種的技術(shù)進(jìn)步。本文的研究主要針對(duì)建筑用鋼品種中厚板以及鋼筋混凝土用鋼品種的開發(fā)與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

2 建筑用中厚板品種

世界上各個(gè)國(guó)家在建筑用鋼板結(jié)構(gòu)上都存在一定差異，一般都有自己系列產(chǎn)品。其中，我國(guó)獨(dú)有的Q390與國(guó)際上通用標(biāo)準(zhǔn)不夠一致。而在中厚板上，我國(guó)所開發(fā)的品種能夠滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。但是，各個(gè)鋼材企業(yè)所生產(chǎn)的同一品種鋼材，在技術(shù)指標(biāo)上仍存在一定的差異。

2.1 建筑用中厚板品種技術(shù)指標(biāo)分析

目前，我國(guó)在建筑用鋼板標(biāo)準(zhǔn)上以GB/T19879《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》以及GB/T1591《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》為主。其中，GB/T19879鋼材品種有Q345GJ、Q420GJ、Q390GJ、Q460GJ等。GB/T1591所用鋼材品種包括Q420、Q500、Q550Q620等。如果按照強(qiáng)度將鋼材品種進(jìn)行劃分，那么GB/T19879中的GJ系列產(chǎn)品則能夠和國(guó)際水平接軌，并且也是我國(guó)建筑行業(yè)鋼鐵專用的品種。所以，如果今后所開發(fā)的鋼鐵品種強(qiáng)度，應(yīng)在GB/T19879品種強(qiáng)度之上。但是，在GB/T19879和GB/T1591產(chǎn)品生產(chǎn)工藝上仍存在一定不足之處，尤其是在生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)方面和生產(chǎn)工藝方面不夠成熟，充分表明了我國(guó)鋼材品種開發(fā)在生產(chǎn)技術(shù)水平上仍存在較大滯后性。

2.2 建筑用高性能中厚板技術(shù)指標(biāo)的發(fā)展

在建筑建設(shè)過(guò)程中使用中厚板提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，是提高建筑結(jié)構(gòu)的重要措施。如日本國(guó)家，屬于地震多發(fā)地帶，其在建筑方面所用鋼材品種則就具有較好的抗震性，以此在地震發(fā)生時(shí)，能夠有效地抵抗地震所帶來(lái)的影響。因此，我國(guó)在中厚板品種技術(shù)的開發(fā)上就可以利用日本國(guó)家新鋼品種開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行借鑒。[1]

3 建筑用耐腐蝕（耐候）、耐火鋼品種

3.1 建筑用耐腐蝕（耐候）鋼

一般在低合金鋼基礎(chǔ)上進(jìn)行耐腐蝕鋼的開發(fā)，比如添加Cr、V、Nb、CuP等微合金元素，以此提高鋼板中的耐腐蝕性，只有抗腐蝕五十年之上的壽命才被確定為抗腐蝕品種鋼材。但是，現(xiàn)在對(duì)抗腐蝕鋼材的要求上不但其能夠達(dá)到更長(zhǎng)壽命，并且在質(zhì)量上要有所保證。國(guó)際上針對(duì)建設(shè)所用耐腐蝕鋼材結(jié)構(gòu)以及使用環(huán)境上提出了新的標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)所出臺(tái)的GB/T4171-200x標(biāo)準(zhǔn)代替了之前GB/T4171-2000《高耐候結(jié)構(gòu)鋼》以及GB/T18982-2003《集裝箱用耐腐蝕鋼板及鋼帶》等所定制標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 建筑用耐火鋼

國(guó)際上很多國(guó)家對(duì)耐火鋼都有所研究與生產(chǎn)，但是最初這一概念是由日本國(guó)家在上世紀(jì)所提出，現(xiàn)由日本、歐美、澳大利亞等一些發(fā)達(dá)國(guó)家在深入的研發(fā)。美國(guó)從“9.11”事件之后，對(duì)于建筑所用鋼結(jié)構(gòu)上提出了更高要求，尤其是在防火性能方面尤其重視。而耐火鋼在建筑中被應(yīng)用，尤其是其所具有的特性有很大關(guān)系。尤其是防腐性、耐火性、焊接性等優(yōu)點(diǎn)，更加廣泛被應(yīng)用在一些跨度較大、建筑形式復(fù)雜的建筑領(lǐng)域。對(duì)于耐火鋼性能要求上必須能在600℃下保持不變形。又因?yàn)槠滗摬闹幸簿哂幸苯鹞⒑辖鹪兀鏥、Cr、Mo等，所以耐火鋼不但能具有高溫性能，并且還具有一定的耐腐蝕性，因此，在建筑中使用耐火鋼范圍較廣，且實(shí)用性較大。

國(guó)內(nèi)在耐火鋼以及耐火耐候鋼的開發(fā)與利用上已經(jīng)取得初步成功，如寶鋼集團(tuán)、鞍鋼集團(tuán)等所開發(fā)的耐火鋼，已經(jīng)投入工程中使用。但是，國(guó)家在耐火鋼方面并未定制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，仍以國(guó)家GB/T19879《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》等品種標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)使用。[2]

4 建筑用鋼筋品種

建筑用鋼筋品種在所用的鋼材消費(fèi)量中占到56%之多，并且超過(guò)82%的鋼筋生產(chǎn)都是以335MPa級(jí)產(chǎn)品以及其級(jí)別之下產(chǎn)品，在400MPa級(jí)別及以上的鋼筋產(chǎn)量則較為少，只占據(jù)很少部分。而我國(guó)農(nóng)村房屋建筑中所使用的235MPa級(jí)別鋼筋則產(chǎn)量較大，但是同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)在鋼筋的使用級(jí)別上仍然較低，國(guó)外房屋建筑中大多以400MPa級(jí)別鋼筋。

除此之外，國(guó)內(nèi)在鋼筋生產(chǎn)技術(shù)上與生產(chǎn)裝備等方面技術(shù)較為落后，大部分的鋼筋生產(chǎn)廠家都不能夠生產(chǎn)400MPa之上級(jí)別的鋼筋。如果我國(guó)生產(chǎn)400MPa級(jí)別之上的鋼筋，那么其中必然要加入微合金化技術(shù)，但是那樣所使用的微合金元素較多。如果從資源節(jié)約的角度去考慮，這種方法是不可取的。并且，鋼筋廠家如果生產(chǎn)400MPa級(jí)別鋼筋，那么其主要技術(shù)是以高溫快軋的工藝手段所達(dá)到級(jí)別要求的，所取得的收益較低，但是其消耗的能源較大。因此，只有采取其他方法來(lái)改善我國(guó)建筑用鋼筋發(fā)展之路。

目前，我國(guó)鋼筋種類主要有三大類：熱軋（冷拉）鋼筋、冷加工、中高強(qiáng)鋼絲鋼絞線三種。但是熱軋（冷拉）鋼筋在鋼筋混凝土建筑中使用則較為常見，故只對(duì)建筑用鋼筋進(jìn)行分析。熱軋（冷拉）鋼筋不但可以提高建筑結(jié)構(gòu)抗震、大跨度以及耐火、耐低溫的特性，還可以在焊接性上達(dá)到良好效果，所以被使用廣泛，在消費(fèi)量上也較其他類型鋼筋消費(fèi)比例高。

一般熱軋的鋼筋都是以400MPa級(jí)別性能以下使用，這種級(jí)別鋼筋強(qiáng)度較高，所以在焊接性上較強(qiáng)，對(duì)于各類建筑施工都可以使用。并且，隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求以及新型冶金技術(shù)的出現(xiàn)，使得國(guó)內(nèi)諸多鋼筋廠家都對(duì)400MPa熱軋鋼筋進(jìn)行開發(fā)及技術(shù)研究，使得熱軋鋼筋的產(chǎn)量有了大幅提高。

5 我國(guó)在建筑用鋼方面存在的問(wèn)題及幾點(diǎn)建議

5.1 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用規(guī)范應(yīng)進(jìn)行調(diào)整

國(guó)內(nèi)雖然在400MPa級(jí)別的建筑用鋼上取得一定成績(jī)，但是和國(guó)外500MPa級(jí)別相比仍存在一定差距?；谶@種情況，政府相關(guān)部門應(yīng)出臺(tái)和定制合理的法律法規(guī)，以更好規(guī)范鋼材建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，更快促進(jìn)我國(guó)鋼材品種的發(fā)展。

5.2 質(zhì)量監(jiān)督部門缺乏有效安全監(jiān)督

鋼材企業(yè)生產(chǎn)400MPa級(jí)別鋼材所用成本較大，并且隨著國(guó)際上釩制品價(jià)格的增長(zhǎng)，對(duì)鋼材生產(chǎn)企業(yè)影響巨大。更多企業(yè)采用其他生產(chǎn)工藝代替使用材料，但是國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督部門在對(duì)這些工藝材料的檢驗(yàn)工作上并沒有到位，使這些產(chǎn)品在生產(chǎn)出來(lái)之后存在一定的安全隱患。所以對(duì)于監(jiān)管部門來(lái)說(shuō)，只有在檢查工作上有效銜接起來(lái)，做好必要的安全檢查工作，才能避免建材產(chǎn)品中出現(xiàn)安全隱患。

5.3 國(guó)家節(jié)能資源政策不夠完善

雖然國(guó)家近幾年對(duì)建筑用鋼材料的使用上進(jìn)行規(guī)范，但是在相關(guān)政策上仍不夠完善，與實(shí)際的節(jié)約資源利用相比，在政策上還有相當(dāng)大的差距，所以應(yīng)該在政策方面盡快完善。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張冬秀，彭軍.600MPa高強(qiáng)度鋼在超快速冷卻條件下的力學(xué)性能[J].鑄造技術(shù)，2015（01）：74.

[2] 王慶麗，林濤.我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[J].冶金管理，2015（06）：71-76.