修订热轧钢筋标准要以技术进步带动产业结构调整

7月20日国家发展改革委员会发布了《钢铁产业发展政策》。她是一部水平很高的法律文件，她将对我国今后钢铁工业的发展起到重要的指导、引领与规范作用。在产业政策中，明确要求各部门与行业协会在产业政策基本要求的基础上，制定与修订有关的技术规范和相关标准。在产业政策中之所以这样要求，是因为标准化工作是一项重要的技术基础工作，她对产业结构调整与技术的升级起到重要的技术支撑与保障作用。所以深刻领会钢铁产业发展政策，做好行业的技术标准化工作是我们标准化工作者当前首要的任务。

在产业政策中提出大力推广400MPa及以上的热轧钢筋。在篇幅有限的产业发展政策中，钢筋作为一个单独的品种提出，这是因为钢筋在产业结构调整中所具有的重要性所决定的。因为我们在热轧钢筋标准的修订中，要体现推广400MPa及以上钢筋，以技术进步带动产业结构的调整原则，下面就我们在这一原则指导下，对GB1499热轧钢筋标准的修订中有关技术问题加以介绍，愿与大家商榷。

钢筋混凝土用热轧带肋钢筋是重要的钢铁产品，它应用范围广，生产量大。据粗略统计，2004年我国钢筋实际产量已达7000万t以上，约占我国钢材产量的25％左右。近年来，伴随我国经济持续高速增长，建筑业作为我国国民经济支柱产业之一也得到了快速的发展。由于目前我国建筑主要为钢筋混凝土结构形成，所以钢筋的生产与消费量逐年增加，从1999年到2004年的5年间，钢筋的生产与消费量几乎增加了两倍（见图）。钢筋涉及的钢铁企业多，估计有700多家国有大中小型企业和民营企业在生产这个品种。钢筋标准目前仍有强制性的，属于技术法规的范畴，有关各方必须遵照执行。目前，钢筋还实行生产许可证制度，国家发证企业有300多家。

从1999年到2004年的5年间，钢筋的产量增加了几乎2倍。

改革开放以来，随着中国经济持续稳定的增长，城镇化水平逐步提高，城镇化规模和数量不断增加，城市建设取得了显著成就。1978～2002年，中国城镇化水平由17.92％提高到39.1％，提高了21.18个百分点。目前，我国城镇化发展进入了全面加速的阶段。未来20年，随着制约中国城镇化进程的制度性障碍的消除，以及中国最终完成工作化，中国城镇化进程会产生一个迅速追赶的过程。规划到2020年中国城镇化水平会推进到55％左右。但是与其它国家相比，我国的城镇化平均水平仍有很大差距，发达国家的城镇化平均水平则在70％以上。由于城镇化需要长材作为重要的支撑。所以，建筑用钢材的升级是中国钢铁工业结构调整的重要支撑。要实现可持续发展，就必须调整建筑材料消费结构以及大力推广高强度钢筋，走节约型发展道路。

为了提高钢筋的利用率，我国政府在“六五、七五、八五”都设立了国家课题，组织人力与物力进行攻关，也取得了重大的科研成果。近年来，一大批企业也引进市场机制积极探索强度在400MPa以上钢筋的应用，也取得了一些成效。但应用的范围比较小，用量也比较少，占钢筋的总量一直在10％～20％左右徘徊，没有实质性的突破。因此，高强钢筋的推广的任务还很艰巨，有待于我们各方加强协作，共同积极努力，争取在一两年内有实质性进展。

1 国内外钢筋生产应用分析

1.1 国内情况

1.1.1 钢筋发展演变

我国钢筋生产与应用走过了半个多世纪历程。在这半个世纪中钢筋的发展与演变伴随着中国钢铁工业成长，其品种不断扩大，工艺不断改进，质量不断提高，基本满足了我国建筑业快速发展的需要。到21世纪初，已发展到可生产热轧微合金带肋钢筋、余热处理带肋钢筋和细晶带肋钢筋。

1.1.2 钢筋的主要技术路线发展演变

我国钢筋的发展伴随着技术进步与创新，其主要表现在以下几方面：

一是主要牌号发展路线，如下：

3号钢-->16Mn-->20MnSi-->20MnSi(V,Nb,Ti)

二是主要工艺技术发展路线，如下：

热轧工艺-->余热处理-->控轧控冷（细晶粒）

三是主要生产设备发展情况，如下：

横列式-->半连轧-->连轧机

1.1.3 钢筋的贸易情况

作为主要建筑钢材的钢筋，主要以内销为主。由于制造成本与尺寸的关系受到销售半径的制约，给大量的进出口带来较大的制约。但另一方面，发达国家在钢铁制造业转移过程中，把大量的长材制造业转向了发展中国家与欠发达国家，他们建筑业的发展也需要一些长材，但需求量不大。多年来，我国钢筋的进出口量占钢筋总量的份额很小。据调查，钢筋的进口主要采用的是俄罗斯、乌克兰、日本等国家的钢筋标准，出口主要采用的是英国的BS4449标准，近年美标、加标、日标量也在逐渐增加。

1.1.4 钢筋应用情况

在建筑结构中，钢筋与混凝土相互作用，在结构中承载着各种载荷，如拉、压应力和应变，高周或低周疲劳效应，高温或冷脆效应，物理与化学腐蚀，钢筋再加工效应（焊接、机械连接、弯曲或调直）等。为此，在各国混凝土工程结构设计和施工规范中，均对上述各种荷载效应对钢筋混凝土结构的影响做出规定，提出质量要求，并对规定进行细化。我国这方面的规定是由GB 50010－2002《混凝土结构设计规范》给出的。

钢筋应用技术主要是钢筋的连接。目前在我国钢筋主要采用两种连接方式。

一是焊接。我国目前在建筑施工中主要的连接方式还是以焊接为主，其主要焊接工艺有电渣压力焊、闪光对焊以及电弧焊3种，钢筋的焊接要符合JGJ18-2003《钢筋焊接及验收规程》。

二是机械连接技术。它是近年来推广的1种新工艺，被称为继绑扎、焊接之后的“第3代钢筋接头”。钢筋的机械边接应符合JGJ107-2003《钢筋机械连接通用规则》，这种连接方式的优点是接头强度高，质量稳定可靠；安全，无明光，不受气候影响；适应性强，可用于垂直、水平、倾斜、高空、水下等各方位的钢筋连接，还特别适用于不可焊钢筋、进臼钢筋的连接。国外大多采用这种连接方式。

1.1.5 存在问题

1.1.5.1 建筑用钢的消费结构矛盾突出

目前，国内工程中普遍使用的主力受力钢筋是HRB335，辅助钢筋大多为HRB235，与发达国家相比，我国建筑行业所用钢筋普遍低1~2个等级，国外大多使用的是400MPa，500MPa，还有向更高发展的趋势。多年来，为推广应用高强钢筋，我们适时地组织修订了标准与规范，开展了试点工程等。虽然取得了一定的进步，尤其今年上半年受市场的拉动，有了明显的好转，但从总的应用状况看，高强钢筋在建筑行业钢筋总量中所占的比例钢筋总量的10%左右，而且，使用范围也仅仅局限在大跨度、超高层建筑中。推广应用高强钢筋可以节约钢材用量，降低工程成本，获得巨大的直接或间接经济收益。根据测算，如果能够按照规范的要求，将钢筋混凝土的主导受力钢筋强度提高到400N/mm²，则可以在目前用钢量的水平上节约10％左右。接平均每年钢筋混凝土带肋钢筋消耗量约占钢材消耗总量的20％估算，2010年我国钢筋消耗总量将达到1.83亿t，这样通过推广应用高强钢筋，可节约钢材366万t。比照我国2004年国内钢筋的平均价格约3600元/t计算，2010年可节省资金约131.76亿元。还要考虑使用高强钢筋可以大大降低钢筋维护成本和更新费用，对全社会节约的效益是巨大的。与此同时，我国必须同步推广强度更高的HRB500钢筋。HRB500钢筋比HRB400理论上可节约材料10％，可以创造可观的经济效益；同时还克服了因施工中配筋过密的问题，给施工带来了便利。

1.1.5.2 高强度钢筋推广受到资源、成本和技术的制约

目前对于400MPa以上高强钢筋，建设部提倡走微合金化的技术路线，这是因为微合金化可以达到良好的综合性能。但是，随着中国钢铁工业的规模扩张，全球资源紧张带来微合金化元素的价格在急剧飙升，钒铁、铌铁等微合金化元素的价格在急剧增加的同时，也带来资源的紧俏。生产400MPa微合金钢筋成本要增加400元/t以上，而市场所能随的价格是200元左右。所以资源价格都严重地制约了高强钢筋在我国的大量使用。余热处理是一种节约资源成本的工艺路线，由于我国是地震多发地区且震级较高，我国有87％城镇是地震的设防地区，余热处理钢筋所形成回火马氏体组织，在强度提高的同时带来了塑性降低，尤其是焊点强度降低较大，在我国仍然是以焊接为主的连接方式时代，建设部对这种钢筋的使用做出种种限制。近来超细晶粒钢筋的开发、生产是合理利用资源、节能、降耗，降低成本、提高效益的最佳途径。

1.2 国外情况

当今世界，热轧带肋钢筋的发展趋势要求钢筋不但要具有较高的强度，同时又要具有较高的韧性及好的焊接性能，也就是要求钢筋应具有较高的综合性能。国外钢筋的强度级别大多在400MPa以上，欧盟各国基本上采用500MPa钢筋，钢筋的连接大多采用机械连接。

2 国内外钢筋标准分析

目前国外美、英、德、日、俄、澳大利亚/新西兰、（以下简称澳/新）欧洲、国际均有热轧带肋钢筋同类标准，以澳/新标准最为先进，代表了当今国外热轧带肋钢筋的发展趋势。我国现行标准GB 1499-1998是非等效采用ISO 6935-2:1991制定的,标准水平处于国际一般水平。

为了在本次标准修订中更好地借鉴国外经验，我们收集了国际与国外主要发达国家的钢筋标准，其主要技术指标对比如下。

2.1 强度级别

国外钢筋标准的强度级别的设置不尽相同，但总体趋势是300MPa（低）、400MPa（中）和500MPa3组。在此基础上有的分可焊与不可焊；有的分为抗震与非抗震，具体对比见表。

标准号	GB1499	ISO/WD	AS/NZS	PrEN	PrEN	ASTM	ASTM	DIN488	DIN4449	JISG	CTOACч	ГOCT
	(讨论稿）	6935-2：	4671:00:00	10080	10080	A706	A615	-1~7	-1997	3112	M7-1993	5781-82
		-2003.6	2001	-1999	-2003	-2004	-2004	-1984		-2004
强	-	-	250N	-	标准	-	-	-	250	SR235	-	A-I(235)
度	-	B300A-R	300E	-	中未	-	280	-	-	SR295	-	A-II
级		B300B-R			提及					SD295A		-294
别		B300C-R			强度					SD295B		Ac-II
		B300D-R			级别							-294
		B300DWR
	HRB335	B350DWR	-	-		-	-	-	-	SD345	-	-
	RRB335
	HRB400	B400A-R	-	B450C		420	420	BSt420S	-	SD390	A400C	A-III(392)
	RRB400	B400B-R
		B400C-R
		B400AWR
		B400BWR
		B400CWR
		B400DWR
		B420DWR
	HRB500	B500A-R	500L	B500A		-	520	BSt500S	460A	SD490	A500C	-
	RRB500	B500B-R	500N	B500B					460B
		B500C-R	500E
		B500AWR
		B500BWR
		B500CWR
		B500DWR
	-	-	-	-		-	-	-	-	-	A600C	A-IV(590)
	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-	A-V(785)
	-	-	-	-		-	-	-	-	-	-	A-VI(980)

如表所示，各标准中钢筋强度级别的设置反映了其实际应用情况。

欧洲、德国、英国、澳/新与俄罗斯使用的钢筋强度级别大多是500MPa级，所以多数标准是从400MPa级起步。新修订的国际标准是集世界各国标准之大成，标准中设有21个牌号。考虑各国采用生产工艺与连接方式不同：分为非焊接与可焊接；又考虑各国所处的地质条件不同，按抗震要求分为A、B、C、D4种延性级别。

2.2 生产工艺

世界各国钢筋标准中规定的生产工艺大致可分为以下3种：1）热轧不带后部处理；2）热轧后控制冷却并余热回火；3）冷加工。由于钢筋主要应用的是性能如：力学性能、工艺性能及焊接性能等，只要这些性能满足使用要求，在国外标准中对钢筋的生产工艺都不作具体规定，大多是由供方选择。几年来，由于资源的制约与制造成本的压力，以工艺强化为主的技术研究取得了许多新进展，如以低碳钢进行控制轧制和控制冷却的细晶粒高强度钢在国外已经批量生产。近年来，我国细晶粒钢筋的应用在973项目的劳动下也有了实质性的进展。

2.3 钢种及化学成份

国内外钢筋一般均采用普通低碳钢或低合金钢生产，化学成分一般只规定上限，对下限没有要求。

国内外钢筋的化学成分大体可分为两种，一种只规定硫、磷含量，对其他成分没有要求，如国际标准中的“非焊接”的10种牌号，美国ASTMA615中所有牌号。该种成分多为不可焊接的。另一种规定碳、硅、锰、硫、磷和碳当量，该种成分一般用于要求较高的用途，多为可焊接的。总之，钢筋产品最终主要考核的是力学性能、工艺性能，对化学成分的要求不是很严格，为满足钢筋的力学、工艺及综合使用要求，生产者可根据自身的资源和生产工艺，添加微合金元素，适当调整化学成分而达到标准要求。

我国标准对化学成分的规定是比较适中的，与国外标准相比碳含量及碳当量均处于中等水平，硫、磷含量要求较严。而澳/新及欧洲各国标准碳含量及碳当量规定较低，具有更好的可焊性，可获得较好的综合性能。

通过对各国标准的对比分析可知，国内外钢筋标准总体可分为两大体系，欧洲、英、德、俄为一种，可称为欧洲体系，我国、美国、日本为一种，可称中、美、日体系。前者强度级别更趋于向高强度发展，生产工艺一般为控制冷却后余热回去，其生产成本较低，由于欧洲的地理位置得天独厚，不处于地震多发区，其钢筋一般无抗震要求。后者从强度级别看是低、中、高兼顾，生产工艺一般为热轧与细晶粒钢。由于这几个国家均处于地震多发地区，均在某种程度上的抗震要求，如：ASTMA706、我国标准强屈比均规定为1.25，日本未规定强屈比，但他们其在修订国际标准时提出了有抗震要求。澳/新标准可谓是后起之秀，从钢筋级别设置及化学成分、力学性能等主要技术指标的规定均较合理和先进，可说是综合汲取了以上两大体系的优点，可满足不同层次的使用要求。目前正在修订的国际标准也趋于综合各国标准的优点。标准的制定趋于全球场化，并最大限度地满足各种不同使用要求应是今后的发展趋势。

我国标准的综合水平在国际上处于中上水平，但与国外先进标准仍然存在一定差距，此次修订可借鉴澳/新、国际标准等先进标准，综合考虑，使我国标准达到国际先进水平。

3 GB1499标准的修订情况

根据冶信标院[2002]062号文转发的国家标准制订计划的要求，GB1499《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》列入国家标准修订计划。标准修订计划下达后，成立了标准起草工作组，并于2002年8月召开了起草小组工作会议，对标准的修订内容进行了讨论，提出了修改意见。在进行了较充分的前期调研和资料收集、整理、分析的基础上，标准起草小组于2004年8月提出标准修订草案，并于2004年9月召开了“标准草案讨论会”，根据讨论会意见，对标准草案进行修改后，于2004年11月提出了“标准征求意见稿”，发至生产、使用、设计等共60个单位广泛征求意见，至2004年底收到回函22份，回函意见130条。根据上述回函意见，我们整理出了标准草案第二讨论稿。于今年7月召开了专家讨论会，对修改后的GB1499讨论稿进行了深入的讨论。我们拟在此次会议的基础上完成修改，年底前召开标准审定。

3.1 指导思想

积极采用国际国外先进标准，充分反映400MPa、500MPa国内生产现状及使用要求，促进钢筋的产业与产品结构调整与升级换代，提高建筑物的安全度，保证抗震的要求，为实现国家“十一五”城镇化发展目标以及产业政策的要求做好技术储备。

3.2 技术路线

采用微合金强化与工艺强化并举的技术路线。从未来发展越来越受到资源与成本制约角度考虑，工艺强化可能成为主导强化方式，通过工艺参数控制使其金相组织发生变化、晶粒尺寸变细，到预期的性能。

3.3 修订主要技术内容

3.3.1 充分考虑抗震钢筋要求，提高建筑物的安全性

近年来地震给世界上处于地震多发地带的国家带来的灾难是十分惨重的。所以为了保证在地震发生时建筑物瞬间不被破坏，有一定的延尽时间，以保证人民与财产安全，世界各国都在标准中对建筑钢筋的抗震性能提出了更严格的要求。由于我国处于地震多发地带，所以在此次标准修订中，提高了400MPa的延伸率的要求，以及各牌号的最大力下的总伸长率ðgt标准，使其充分满足抗震要求，并使标准水平高于俄罗斯、日本等国。

3.3.2 增加钢筋的特征值检验，满足钢筋的保证率要求

原标准规定的检验规则实际为交货检验，所以抽样方式按每批规定的试样数量进行某项试验，其结果必须符合本标准规定的力学性能最小保证值和弯曲、反弯等属性的要求。该种检验作为钢筋验收批的交货检验，其前提是该批钢筋所规定的最小保证值已具有与特性值检验相同的规定概率保证。

本次修订增加了特性值检验，并提出了特性值检验规则。按检验规则进行检验，供方可在总体上向需方保证获得的强度特性值具有95%的合格保证率。

特性值检验是较为严格的性能检验，必须具有一定的试验数量，才能对试验结果进行数理统计分析，最终确定其产品是否合格。本标准规定，特性值检验适用于第三方检验（如认证检验、质量监督检验部门的抽检等），以及需方对交货检验的结果或钢筋质量有异议时的协议检验。生产企业为控制生产，稳定钢筋质量，可参照该检验规则定期进行检验。

3.3.3 将细晶粒钢筋纳入了标准，充分体现技术进步

1997年日本首先提出超级钢概念（强度翻番、寿命翻番），随后世界钢铁协会、欧盟与韩国都开展了类似目标的科研开发项目，并很快应用与工业化大生产中。据悉2004年，日本中山钢厂每月生产销售2000余吨超级钢棒线材。

我国于1998提10月是以科技部973《新一代钢铁材料的重大基础研究》开始的。在973的项目中，新一代钢铁材料的理论研究取得重大突破，同时工业化生产与应用也取得了大量的试验数据。如钢铁研究总院与唐钢、首钢、淮阴钢厂利用普通Q235碳素钢开发出超细晶400MPa钢筋。东北大学与鞍钢合作开发，用Q235钢坯，轧制出直径Ф6mm、Ф8mm、Ф10mm的HRB400线材，至今已生产4000余吨。尤其是近年2季度以来，钢材市场价格不断下跌，凡生产或经营335MPa钢筋的厂家与经销商都亏损，一般的亏损额在100～200元人民币/t。相反，生产细晶粒400MPa钢筋的还有所盈利。由于利益的驱动，目前不少钢铁生产企业减少或停止335MPa钢筋的生产，而是把能向细晶粒400MPa钢筋转移。据不完全统计，目前进入上海地区市场400MPa钢筋的生产厂家就有20~25家,主要有马钢、莱钢、淮钢、新余钢厂、萍钢、唐钢等，比过去增加了1倍多。到目前为止，已应用超级钢棒线材400MPa级近200余万吨。并应用于一些重点工程，如国家大剧院、西直门交通枢纽工程。经过这些钢厂在不同的生产线上大胆探索与实践，积累了大量的工业化生产经验数据，基本解决了从理论到大生产技术与工艺问题，为修订标准与规范奠定了坚实的技术基础。

我们通过前一阶段在淮钢批量生产试验与三明钢厂的实际生产统计以及与有关专家讨论。初步拟定了细晶粒钢筋纳标的技术方案，即：细晶粒钢筋不单独制定标准，将其纳入GB1499标准中，其所有的性能指标完全与微合金化钢钢筋指标相同。但为了与余热处理钢筋相区别，对金相组织与晶粒度等指标做出规定。同时在实施初期，为了避免鱼目混球，建议有关部门，实施生产质量的评价与许可证制度。

4 关于细晶粒钢筋

4.1 细晶粒钢概念

新一代钢铁新材料的特征是高纯净度、均匀性与超细晶粒。应该指出新一代钢铁材料中的超细晶粒钢是指晶粒尺寸在5µm左右。我们在调查中发现，有关试制单位在工业生产实践中提出的钢筋组织适度细化的理念比较适合工业化的大生产，其晶粒尺寸一般在10µm左右，在工艺参数控制适度的情况下完全可以满足性能的要求。所以在本次纳标中，我们引用了细晶粒钢筋的概念与数据。

4.2 细晶粒钢性能

三明钢厂根据本厂的设备条件，积极探索细晶粒钢筋生产与应用取得了显著的成绩，到目前为止已生产出符合GB1499的335MPa与400MPa细晶粒钢筋30多万吨，积累大量的实际生产数据，为修订标准与规范做出了贡献。根据三明等钢厂实际生产数据证明：采用Q235生产HRB335，20MnSi生产HRB400完全可以满足GB1499的性能规定。

4.3 细晶粒钢连接

4.3.1 焊接

钢铁研究总院和三明钢厂等对细晶粒碳素钢筋焊接性能进行了研究，焊接方法有闪光对焊、电渣压力焊和电弧焊。测试了焊接区硬度分布，接头拉伸压力应变曲线，焊接接头拉伸试验、弯曲试验和疲劳试验。检验了接头纵剖面宏观形貌和显微组织。检验结果表明：该产品焊接性能优良，适合于各种焊接工艺（电渣压力焊、闪光对焊、搭接焊等），只要按焊接规程进行焊接均可获得优质的接头。

4.4 钢筋的构件试验与工程应用

经过首钢与三明钢厂委托进行的构建试验与工程应用等试验表明，细晶粒钢筋的各种应用都等同或优于微合金化的400MPa钢筋。

5 结果语

近几年来，随着中国经济的整体发展，中国钢铁业也得到了高速发展，不仅在产能上已成为世界第一的钢铁大国，在产品档次、产品质量上也有了较大的提高，已改变了许多高档次产品只能依赖进口来满足需求的局面。随着国内钢铁技术能力的提高，许多进口高技术含量、高等级的产品已被国产产品所代替，在建筑用钢方面也是如此，中国已从一个只能生产一些低档次的长材建筑用钢产品发展到生产各种高档次建筑用钢产品的国家，高强度建筑钢筋的生产与应用技术已达到了世界同类产品的水平。所以我们必须与有关各方一起，搞好标准的修订以及与建筑规范的衔接工作，以规范和标准为载体，大力推广高强钢筋在建筑业的使用，从而带动产业增长方式的转变，为实现国家产业政策提出的构建节约型行业的目标做出贡献。