一種強(qiáng)屈比≥1.25的熱軋帶肋鋼筋及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種強(qiáng)屈比≥1.25的熱軋帶肋鋼筋，其組分及重量百分比含量為：C:0.17～0.25%、Si:0.4～0.8%、Mn：1.2～1.5%、P≦0.045%、S≦0.045%、V：0.05～0.08%、N：0.006～0.018%其余為Fe和雜質(zhì)元素；規(guī)格直徑為12~40mm；其步驟：鐵水脫硫；轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉；在氬站進(jìn)行成分微調(diào)并吹入氮?dú)猓籐F爐精煉并向爐內(nèi)吹入氮?dú)猓贿B鑄；進(jìn)行堆垛冷卻；對鑄坯加熱；進(jìn)行粗軋及精軋；自然冷卻至室溫。本發(fā)明在保證力學(xué)性能，即熱軋態(tài)屈服強(qiáng)度在530MPa以上，強(qiáng)屈比在1.25～1.30之間，A≥18%，Agt≥10的前提下，通過通入氮?dú)馐钩杀敬蠓档停C合金用量大幅減少，且隨著鋼中氮的含量增加，V(C，N)量增大且彌散度增加，強(qiáng)化效果更顯著的特點(diǎn)，且力學(xué)性能穩(wěn)定。
【專利說明】一種強(qiáng)屈比& 1.25的熱軋帶肋鋼筋及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼筋及其生產(chǎn)方法，具體地屬于一種帶肋鋼筋及其生產(chǎn)方法，尤其適用于通過釩氮微合金強(qiáng)化技術(shù)來提高強(qiáng)屈比的熱軋帶肋抗震鋼筋及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于地震等災(zāi)害的頻發(fā)，特別是5.12汶川地震后，建筑行業(yè)用鋼的抗震性能指標(biāo)得到廣泛關(guān)注，高強(qiáng)度、高屈服比的抗震鋼筋將逐漸成為主流。
[0003]目前所生產(chǎn)的熱軋帶肋抗震鋼筋，均是通過添加釩氮合金提高鋼筋的屈服強(qiáng)度和延伸率，其存在的不足是:國家大力推行高強(qiáng)鋼筋的政策，導(dǎo)致按照常規(guī)工藝生產(chǎn)的HRB500所需的釩合金價(jià)格大幅飆升，生產(chǎn)成本過高，完全擠占了企業(yè)的空間，不利于企業(yè)提高競爭力；釩氮合金是一種復(fù)合合金，其制備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高，企業(yè)生產(chǎn)動力不足，產(chǎn)量無法規(guī)模化；我國國內(nèi)釩資源儲量非常有限，大規(guī)模的開采不利于環(huán)境的保護(hù)和寶貴資源的利用。
[0004]經(jīng)檢索，中國專利申請?zhí)枮镃N200910184824.8的專利文獻(xiàn)，其公開了 500MPa級的大規(guī)格熱軋帶肋鋼筋用鋼及其冶煉方法，化學(xué)成分重量百分比為:c 0.17-0.25%、Si0.40-0.80% 0.06-0.10%、N 0.012-0.033%,且V/N比=3.0-5.0，其余為Fe和雜質(zhì)元素，其冶煉方法為:在轉(zhuǎn)爐冶煉出鋼過程中，向鋼包中每噸鋼水加入含0.62-1.0lkg純釩的釩氮合金，加入含0.09-0.32kg純氮的增氮劑，將鋼水的V/N比控制在3.0-5.0。本發(fā)明通過添加含釩合金和增氮劑，可將鋼水的V/N比控制在3.0-5.0，利用廉價(jià)的氮元素充分發(fā)揮釩的強(qiáng)化效果，明顯地減少釩的用量。其存在的不足:制備純釩的釩合金以及純氮的增氮劑的工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，提高了鋼筋的生產(chǎn)成本，企業(yè)動力不足， 無法實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。期刊號為鋼鐵研究.2011，39(1).-23-27，45的文章，其介紹了 HRB500的化學(xué)成分(重量百分比)要求為:C 0.25%、Si ( 0.7%、Mn ( 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉一吹氬處理一方坯連鑄一加熱爐加熱一全連續(xù)式棒材軋機(jī)軋制一冷床空冷一切剪、包裝一HRB500E高強(qiáng)度抗震鋼筋，加熱爐1100-1150°C，50-70min，18機(jī)架全連續(xù)軋制，開軋溫度1020-1070°C，終軋溫度小于1050°C，終軋后鋼筋上翻轉(zhuǎn)冷床置于空氣中自然空冷至室溫。不同工藝生產(chǎn)的40_直徑的HRB500抗震鋼筋力學(xué)性能如下表所述。


[0005]其存在的不足:利用氮的合金來增加鋼中氮含量，且鋼中合金含量偏高，提高了生產(chǎn)成本，擠占了鋼廠的利潤空間，不利于提高企業(yè)的競爭力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種加礬、吹氮?dú)獾姆绞剑诒ＷC其熱軋帶肋抗震鋼筋力學(xué)性能，即熱軋態(tài)屈服強(qiáng)度在530MPa以上，強(qiáng)屈比在1.25~1.30之間，延伸率A≤18%,Agt≤10%的前提下，釩合金用量大幅減少，使成本降低的強(qiáng)屈比≤1.25的熱軋帶肋鋼筋及其生產(chǎn)方法。
[0007]實(shí)現(xiàn)上述目的的措施:
一種強(qiáng)屈比≤1.25的熱軋帶肋鋼筋，其組分及重量百分比含量為:C: 0.17~0.25%、S1: 0.4 ~0.8%、Mn: L 2 ~L 5%、P^0.045%、S^0.045%、V:0.05 ~0.08%、N:0.006 ~0.018%其余為Fe和雜質(zhì)元素；規(guī)格直徑為12~40mm ；
其中:當(dāng)直徑在12~16_時(shí)，組分及重量百分比含量為:C: 0.17~0.25%、S1:0.4~0.8%, Mn:1.2 ~1.5%、P 蘭 0.045%、S ^ 0.045%、V:0.05 ~0.08%、N:0.006 ~0.011% ；當(dāng)直徑大于16mm至25mm時(shí)，組分及重量百分比含量為:C:0.17~0.25%、S1:0.4~0.8%、Mn:L 2 ~L 5%、P^0.045%、S^0.045%、V:0.06 ~0.08%、N:0.011 ~0.014% ；當(dāng)直徑大于25mm至40mm時(shí)，組分及重量百分比含量為:C:0.17~0.25%、S1:0.4~0.8%、Mn:1.2 ~1.5%%、P^0.045%、S^0.045%、V:0.06 ~0.08%、N:0.014 ~0.018%。
[0008]生產(chǎn)一種強(qiáng)屈比≤ 1.25的熱軋帶肋鋼筋的方法，其步驟:
1)進(jìn)行鐵水脫硫:采用噴鎂粉脫硫工藝，并控制鐵水硫含量[s]^0.010%，將脫硫渣扒干凈;
2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉，當(dāng)出鋼量到鋼水總量的1/4時(shí)，向鋼液中按照21~23公斤/噸鋼加入硅錳鐵，按照1.r1.6公斤/噸鋼加入硅鐵，然后再按照0.9~1.4公斤/噸鋼加入加入釩鐵，及按照不超過0.3公斤/噸鋼加入碳粉；當(dāng)鋼水量出至鋼水總量的3/4時(shí)，所要加入的合金及增碳劑必須全部加完；
3)在氬站進(jìn)行成分微調(diào)，并吹入氮?dú)猓刂频獨(dú)獯等雺毫?.5~0.6MPa，流量在 IONm3/分鐘，吹入時(shí)間控制不超過10分鐘；
4)進(jìn)行LF爐精煉，并向爐內(nèi)吹入壓力為0.5~0.6MPa、流量為7.0~10.0Nm3/分鐘的氮?dú)猓档獣r(shí)間不低于30分鐘；爐內(nèi)加熱時(shí)間不低于10分鐘；
5)進(jìn)行連鑄:采用大罐長水口和結(jié)晶器浸入式水口進(jìn)行保護(hù)澆注；中包保護(hù)渣采用堿性保護(hù)渣，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼保護(hù)渣；中包鋼水溫度控制在1530~1545°C;鑄坯拉速控制在1.6~1.8米/分鐘；
6)進(jìn)行堆垛冷卻，冷卻至室溫；
7)對鑄坯加熱，控制均熱段溫度在1150~1300°C，加熱時(shí)間不低于100分鐘；
8)進(jìn)行粗軋及精軋:控制粗軋開軋溫度在1050~1150°C;控制精軋終軋溫度不超過IlOO0C ；
9)自然冷卻至室溫。
[0009]本發(fā)明中各元素及主要工序的作用
C:作為一種經(jīng)濟(jì)型強(qiáng)化元素，溶于基體中，能夠起到固溶強(qiáng)化左右，因此不能太低，所以選擇C的范圍在0.17~0.25%。[0010]S1:是一種廉價(jià)的置換強(qiáng)化元素，可以顯著提高鋼的強(qiáng)度，但是Si含量過高會影響鋼的焊接性能，所以選擇Si的范圍在0.4~0.8%。
[0011]Mn:顯著降低鋼的相變溫度，通過控制軋制過程，細(xì)化晶粒，綜合提高鋼的綜合性能，但Mn太高會導(dǎo)致可焊性和焊接熱影響區(qū)熱性惡化，所以選擇Mn的范圍在1.2~1.5% ；
P:作為有害元素，理論上要求其含量越低越好，但考慮現(xiàn)場生產(chǎn)成本原因，只要不對鋼筋的性能產(chǎn)生影響，所以按國標(biāo)范圍控制，選擇P的范圍g 0.045%。
[0012]S:作為有害元素，理論上要求其含量越低越好，但考慮現(xiàn)場生產(chǎn)成本原因，只要不對鋼筋的性能產(chǎn)生影響，所以按國標(biāo)范圍控制，選擇S的范圍g 0.045%。
[0013]V:是微合金化鋼最常用也是最有效的強(qiáng)化元素之一。釩的作用是通過形成VN、V(CN)來影響鋼的組織和性能，它主要是在奧氏體晶界的鐵素體中沉淀析出，細(xì)化鐵素體晶粒，增加鋼的強(qiáng)度。鋼中加釩后，強(qiáng)度可增加150 MPa以上。釩的這種效果，對于熱軋交貨的鋼材顯得尤為重要。
[0014]N:作為VN析出必需的元素,為了保證一定的析出量，因此,其含量有最小的含量，但是N含量過高會影響鋼中內(nèi)部質(zhì)量，所以選擇N的范圍在0.006~0.018% ； 主要工藝的控制理由:
通過控制均熱溫度1150~1250°C，增加釩氮合金固溶量；正常加熱時(shí)間100~150min,防止奧氏體晶粒粗大；開軋溫度1050~1150°C ;控制終軋溫度950~1100°C，防止組織混晶并發(fā)揮釩氮微合金的細(xì)化晶粒和析出強(qiáng)化作用；鋼筋在冷床上空冷至200°C以下后再下送，保證鋼筋組織和性能的均勻性從而實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)提高鋼筋強(qiáng)屈比。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用廉價(jià)的氮元素對鋼筋進(jìn)行微合金化處理，發(fā)揮了氮元素析出強(qiáng)化的特點(diǎn)，大幅度減少了 V合金的用量，實(shí)現(xiàn)低成本生產(chǎn)出高強(qiáng)度、高強(qiáng)屈比、力學(xué)性能穩(wěn)定的抗震HRB500E的熱軋帶肋鋼筋。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)添加釩鈮、釩氮微合金化技術(shù)相比，其在保證力學(xué)性能，即熱軋態(tài)屈服強(qiáng)度在530MPa以上，強(qiáng)屈比在1.25~1.30之間，A≤18%，Agt≤10的前提下，使成本大幅降低，釩合金用量大幅減少的強(qiáng)屈比> 1.25強(qiáng)調(diào)充分發(fā)揮V鋼中隨著氮的含量增加，V (C，N)量增大且彌散度增加，強(qiáng)化效果更顯著的特點(diǎn)，利用廉價(jià)的氮?dú)獯鎂N合金進(jìn)行增氮，從而使成本噸鋼降低至少30元，且力學(xué)性能穩(wěn)定。本發(fā)明嚴(yán)禁水冷或沾水。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖為本發(fā)明的金相組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面對本發(fā)明予以詳細(xì)描述:
表1為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的取值列表；
表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例性能檢測情況列表。
[0017]本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn):
其步驟:
I)進(jìn)行鐵水脫硫:采用噴鎂粉脫硫工藝，并控制鐵水硫含量[s] ^0.010%，將脫硫渣扒干凈;
2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉，當(dāng)出鋼量到鋼水總量的1/4時(shí)，向鋼液中按照21~23公斤/噸鋼加入硅錳鐵，按照1.r1.6公斤/噸鋼加入硅鐵，然后再按照0.9~1.4公斤/噸鋼加入加入釩鐵，及按照不超過0.3公斤/噸鋼加入碳粉；當(dāng)鋼水量出至鋼水總量的3/4時(shí)，所要加入的合金及增碳劑必須全部加完；
3)在氬站進(jìn)行成分微調(diào)，并吹入氮?dú)猓刂频獨(dú)獯等雺毫?.5~0.6MPa，流量在IONm3/分鐘，吹入時(shí)間控制不超過10分鐘；
4)進(jìn)行LF爐精煉，并向爐內(nèi)吹入壓力為0.5~0.6MPa、流量為7.0~10.0Nm3/分鐘的氮?dú)猓档獣r(shí)間不低于30分鐘；爐內(nèi)加熱時(shí)間不低于10分鐘；
5)進(jìn)行連鑄:采用大罐長水口和結(jié)晶器浸入式水口進(jìn)行保護(hù)澆注；中包保護(hù)渣采用堿性保護(hù)渣，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼保護(hù)渣；中包鋼水溫度控制在1530~1545°C;鑄坯拉速控制在1.6~1.8米/分鐘；
6)進(jìn)行堆垛冷卻，冷卻至室溫；
7)對鑄坯加熱，控制均熱段溫度在1150~1300°C，加熱時(shí)間不低于100分鐘；
8)進(jìn)行粗軋及精軋:控制粗軋開軋溫度在1050~1150°C;控制精軋終軋溫度不超過IlOO0C ；
9)自然冷卻至室溫。
[0018]表1本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的化學(xué)成分(wt% )
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)屈比≤1.25的熱軋帶肋鋼筋，其組分及重量百分比含量為:C: 0.17~0.25%、S1: 0.4 ~0.8%、Mn:1.2 ~1.5%、P 蘭 0.045%、S 蘭 0.045%、V:0.05 ~0.08%、N:0.006~0.018%其余為Fe和雜質(zhì)元素；規(guī)格直徑為12~40mm ； 其中:當(dāng)直徑在12~16_時(shí)，組分及重量百分比含量為:C: 0.17~0.25%、S1:0.4~0.8%, Mn:1.2 ~1.5%、P ^ 0.045%、S ^ 0.045%、V:0.05 ~0.08%、N:0.006 ~0.011% ； 當(dāng)直徑大于16mm至25mm時(shí)，組分及重量百分比含量為:C:0.17~0.25%、S1:0.4~0.8%、Mn:L 2 ~L 5%、P^0.045%、S^0.045%、V:0.06 ~0.08%、N:0.011 ~0.014% ； 當(dāng)直徑大于25mm至40mm時(shí)，組分及重量百分比含量為:C:0.17~0.25%、S1:0.4~0.8%, Mn:1.2 ~1.5%%、P ^ 0.045%、S^0.045%、V:0.06 ~0.08%、N:0.014 ~0.018%。
2.生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)屈比>1.25的熱軋帶肋鋼筋的方法，其步驟: 1)進(jìn)行鐵水脫硫:采用噴鎂粉脫硫工藝，并控制鐵水硫含量[S]^ 0.010%，將脫硫渣扒干凈; 2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉，當(dāng)出鋼量到鋼水總量的1/4時(shí)，向鋼液中按照21~23公斤/噸鋼加入硅錳鐵，按照1.r1.6公 斤/噸鋼加入硅鐵，然后再按照0.9~1.4公斤/噸鋼加入加入釩鐵，及按照不超過0.3公斤/噸鋼加入碳粉；當(dāng)鋼水量出至鋼水總量的3/4時(shí)，所要加入的合金及增碳劑必須全部加完； 3)在氬站進(jìn)行成分微調(diào)，并吹入氮?dú)猓刂频獨(dú)獯等雺毫?.5~0.6MPa，流量在 IONm3/分鐘，吹入時(shí)間控制不超過10分鐘； 4)進(jìn)行LF爐精煉，并向爐內(nèi)吹入壓力為0.5~0.6MPa、流量為7.0~10.0Nm3/分鐘的氮?dú)猓档獣r(shí)間不低于30分鐘；爐內(nèi)加熱時(shí)間不低于10分鐘； 5)進(jìn)行連鑄:采用大罐長水口和結(jié)晶器浸入式水口進(jìn)行保護(hù)澆注；中包保護(hù)渣采用堿性保護(hù)渣，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼保護(hù)渣；中包鋼水溫度控制在1530~1545°C;鑄坯拉速控制在1.6~1.8米/分鐘； 6)進(jìn)行堆垛冷卻，冷卻至室溫； 7)對鑄坯加熱，控制均熱段溫度在1150~1300°C，加熱時(shí)間不低于100分鐘； 8)進(jìn)行粗軋及精軋:控制粗軋開軋溫度在1050~1150°C;控制精軋終軋溫度不超過IlOO0C ； 9)自然冷卻至室溫。
【文檔編號】C21D8/08GK103469117SQ201310348482
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】徐志東, 范植金, 徐志, 吳杰, 周新龍, 羅國華, 張帆, 丁禮權(quán), 王瑞敏 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司