螺纹新标即将生效，硅锰已被钢厂买断货！这是关于“穿水工艺”的最强硬核技术贴！

SMM8月22日讯：2018年2月6日，经国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会以2018年第2号公告批准发布《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》，该标准编号为GB/T 1499.2-2018，代替旧标准：GB/T 1499.2-2007，具体实施时间定为2018年11月1日。

新行业标准中，取消了335MPa级钢筋，增加了600MPa级钢筋，增加了带E牌号；对重量偏差适当加严（φ12螺纹钢重量偏差由7%提高至6%），明确了重量偏差不允许复验；修改了交货长度允许偏差；增加了横肋末端间隙的测量方法等。

其中，特别值得注意的是新增了金相组织检验规定、宏观金相、截面维氏硬度、微观组织及检验方法，旨在从行业标准上，防止穿水钢筋冒充热轧钢筋在市场进行流通。


对于钢筋强度的要求，国家自2012年末已经开始实施高强度钢筋，钢厂在生产过程中可以通过两种方式来提高钢筋的强度，一种可以通过“穿水工艺”来生产高强度钢筋；另一种则是可以通过添加锰钒合金来提高钢筋强度。据相关资料显示，目前我国大多数国有钢厂以及大型民营钢企大都采用的是添加锰钒合金的生产工艺，而一些中小型民营钢厂则采用“穿水工艺”居多。
   何为“穿水工艺”？ 

俗称的“穿水”钢筋是采用水冷却工艺轧制而成的钢筋。水冷却工艺就是钢筋从精轧机轧出后立即穿过水冷装置进行强行冷却的型钢控制冷却。经控制轧制的钢材在轧制后，控制冷却一般分为“一次冷却”、“二次冷却”和“空冷”三个阶段。一次冷却大都采用穿水冷却，业内人士认为，“穿水”钢筋的生产成本低。
   “穿水工艺”基本原理是什么？

当钢筋从精轧机出来后，在表面就受到淬火和回火的连续处理，致使表面形成一层很薄的马氏体组织并达到一定的深度，此时钢筋的心部仍为奥氏体组织。 

当在钢筋轮圈表面形成了一定厚度的马氏体组织时，就中止水冷。当钢筋离开水淬区时再棒材的横断面上形成的温度梯度会产生热流从中心流向表面。正是在这个期间心部的热流使马氏体层回火，并使表面和心部的温度达到均衡。





最后，再将钢筋输送到冷床期间或是停留在冷床期间始终在进行奥氏体向铁素体的等温转变，并在间界中形成细小的层状珠光体。在这个阶段放出的转变热不仅补偿了钢筋在冷床上损失的温度，而且它还供给马氏体轮圈进行追加回火。

采用“穿水工艺”生产的钢筋只显示出两个同心的横断截面：一个回火马氏体轮缘和一个珠光体芯体。正是这种回火马氏体与铁素体和珠光体的组合，才是使钢筋具有高屈服强度、良好弯曲性和耐热性的主要原因。

   为何添加锰钒合金能够提高钢筋强度？

首先，锰是结构钢中的常有元素，是一种弱脱氧剂。适量的锰能够显著改善钢材的冷脆性能，并且提高其屈服强度和抗拉强度。同时，又不过多地降低塑性和冲击韧性；对脱除钢中的有害元素氧的含量有一定作用。锰还能与钢中的硫在高温下化合成熔点很高（约1600℃，远高于钢材的一般加工温度）的硫化锰，所以可以减除硫的有害作用，使钢材热加工时因硫而产生裂纹的“热脆”现象减少。但是，过量的锰含量也会使钢材变脆并降低其塑性。

为什么钢厂喜欢采用螺纹钢穿水工艺？

提高钢筋强度有两种工艺，但为何要选择“穿水工艺”？

螺纹钢通过轧后穿水，也能够提高钢筋性能，降低合金元素含量，以达到降低生产成本、增加经济效益的目的。相关资料显示，生产相同强度级别的螺纹钢筋如果采用的是穿水冷却工艺，能够适当降低锰元素的含量。据统计，生产强度级别相同的螺纹钢筋，如果采用的是穿水冷却工艺，每吨可节约锰碳合金20-30元左右。按钢厂年产100吨螺纹钢筋计算，每年大约能创造2500万的经济效益，同时钢厂成本增加几乎可以忽略。

然而，采用添加锰钒合金的方式，在生产成本上将高出很多。因此，不少钢厂会采用“穿水工艺”来制作螺纹钢筋。

为什么要全面停止穿水工艺轧制钢筋？

随着我国经济的持续高速发展，建筑业作为我国国民经济支柱产业之一，也相应得到了快速的发展。目前我国建筑主要为钢筋混凝土结构形式， 螺纹钢筋是建筑行业用量最大的钢材产品，其力学性能直接决定建筑结构的安全性和耐久性。而穿水工艺轧制的钢筋产品主要存在以下几个方面的问题：

首先，穿水后的钢筋降低了物理性能塑性指标，尽管在强度上能够达标，生产成本也相对节约不少，但是钢筋表层氧化膜被破坏，生锈是难以避免的，且强度容易衰竭。

其次，“穿水”螺纹钢焊接之后，将会影响到钢材的性能，且不易焊接。 再次，“穿水”螺纹钢的强度具有时效性，强度非常容易失效。

最后，螺纹钢表面裂纹严重。穿水后的钢筋容易产生边缘裂纹，该裂纹源于表面，往基体延伸，通常深达0.15-0.25mm。在终端使用过程中容易产生应力集中现象，裂纹进一步加深或扩散，从而严重影响钢筋的使用性能。

    有研究实践表明，钢筋表面锈层厚度很薄时（如20～40μm），便会导致混凝土顺钢筋开裂。因此，钢筋锈蚀导致混凝土开裂是非常容易发生的。处在应力状态下的钢筋（包括预应力），在遭受腐蚀时有可能发生突然断裂。这类事故在我国比较普遍，如钢筋混凝土桥梁突然倒塌，建筑物突然断裂。这类事故在我国比较普遍，如钢筋混凝土桥梁突然倒塌，建筑物突然断裂等，此类情况是腐蚀与应力相互促进的结果。应力可使钢筋表面产生微裂纹，腐蚀沿裂纹深入，应力再促裂纹开展。如此周而复始，直到突然断裂。


建筑混凝土耐久性已是当今世界的重大问题，而钢筋锈蚀问题则是影响混凝土耐久性的首要因素。我国存在着广泛的腐蚀环境，尤其是工业环境中的建筑物，其钢筋锈蚀破坏十分普遍。为了提高我国建筑安全标准，早前国家有关部门已明确规定要以高强度Ⅲ级螺纹钢逐步取代Ⅱ级螺纹钢。但是想要彻底提高螺纹钢的各方面性能，解决易生锈、不易焊接和强度失效等难题，关键还在于全面停止穿水工艺。

为什么增加金相组织检验？

在最新发布的热轧钢筋新行业标准中，新增了金相组织检验规定。增加金相组织检验，有什么作用？为什么要增加该种检验方法？

首先，螺纹钢轧制穿水冷却，主要原理为螺纹钢筋具有一定的淬透性，在终轧后，温度在Ae3以上，在核实的穿水冷却工艺控制下，避开珠光体型和中温贝氏体相变区域，在钢筋表面一定厚度内发生马氏体相变。而心部基体组织在短时间的水冷条件下，未能发生马氏体相变，只能发生扩散性珠光体相变，形成晶粒度细小的等轴的铁素体和珠光体组织。螺纹钢筋终轧未采用穿水冷却，缓冷后金相组织主要是均匀铁素体和珠光体组织。

因此，通过金相组织检验，能迅速地把采用穿水工艺和非穿水工艺的螺纹钢准确辨识出来，同时也是可以作为最终鉴定检验方法。

然而，新标准对金相检验提出要求，如果强制执行金相检验，穿水工艺生产螺纹钢基本上无法达到新标准检验要求。综合现在国家在质量方面政策执行严格以及地条钢和中小钢厂淘汰，全国执行新标准停止穿水工艺是大概率。

对钢厂及原料影响如何？

未来钢铁行业实施螺纹钢新标准后，“穿水”工艺生产的螺纹钢将逐步失去市场空间，中小钢厂不得不采取通过加钒的方式来生产螺纹钢，这将对钢厂产生一定的影响，并且还将对后期钢筋中锰合金需求带来一定的提振效应。



1、钢厂生产成本增加

SMM钢铁分析师马任在《螺纹新标致钢厂生产成本增加 萍钢积极寻求复产》一文中表示，随着螺纹新标的临近，钢厂生产成本进一步增加，或推动市场价格上涨。

首先，重量偏差从严，调坯企业生产成本增加。现执行现执行标准中φ12规格的螺纹钢重量偏差是±7%，此次也适当加严提高至±6%。调坯轧材企业习惯用负公差抵消轧制成本，对于部分处于盈亏边缘的调坯轧材企业而言，则意味着其生产成本增加。



其次，禁止穿水钢筋流通，逼迫钢企增加锰钒合金的用量。



据SMM钢铁调研，目前约有50%以上的钢厂仍在使用穿水工艺，随着螺纹新标实施时间的临近，钢厂陆续开始试轧新标产品，其中合金增量带来的成本增加约为120-200元/吨。

2、硅锰合金需求将提升

SMM锰行业分析师刘宇乔认为，禁止穿水工艺之后，将会对钢筋中的锰（Mn）及钒（V）元素用量将有明显提升。

据SMM了解，50%以上的钢厂仍在使用穿水工艺，而且是强穿水工艺；强穿水和不穿水螺纹钢中锰含量平均相差0.3%左右。

2017年中钢协会员单位螺纹钢总产量20724万吨，按每月1700万吨螺纹钢产量来算，其中850万螺纹钢使用的是强穿水工艺，则每月新增硅锰6517的需求至少将在4万吨左右。考虑到穿水技术先前在我国钢铁生产中的广泛运用，实际新增硅锰需求水平可能明显高于此数字。例如部分使用强穿水的钢厂表示，按照新标准生产之后，硅锰实际用量增加了80%左右。

SMM锰分析师刘宇乔在《【SMM分析】螺纹新标刺激合金需求 硅锰新产能蓄势待发》一文中提出，随着螺纹钢新标生效的临近，硅锰新增需求可观，每个月新增需求将在4万吨以上。硅锰下半年的新增产能的确较为密集，但在考虑到工程期拖延、调试生产等因素后，实际投产产量往往偏小，下半年直至年底，新增月产量至多为4万吨的水平，实际则会更低一些，因此至少不会出现密集投产导致严重过剩的局面，预计下半年硅锰行业供需格局仍将为紧平衡格局。

整体来看，螺纹新标实施后，将对提升我国热轧带肋钢筋产品的质量、促进节能减排、淘汰落后产能产生积极的推进作用，并能更好的满足房屋建筑、桥梁、铁路、公路等领域对热轧带肋钢筋的需求。同时，预期钢材市场及锰钒合金市场的供需格局也将会有明显改善。