一種hrb400e高強抗震鋼筋及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于低合金建筑用鋼領域，尤其涉及一種HRB400E高強抗震鋼筋及其制備方法。所述鋼筋由以下質量配比原料制成：C0.19-0.24%、Si0.40-0.60%、Mn1.3-1.60%、V0.030-0.045%、P≤0.04%、S≤0.04%，余量為鐵及不可以避免的雜質。將上述原料經轉爐冶煉—吹氬—連鑄方坯—加熱—軋制—冷卻后即得所述HRB400E高強抗震鋼筋。本發明配方合理，精確控制各個組分的配比，并根據其中V含量的取值采用分檔軋制，軋制出不同直徑的鋼筋，發揮各個組分組合后帶給鋼筋的強化效果，成本低廉，操作方便。
【專利說明】—種HRB400E高強抗震鋼筋及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于低合金建筑用鋼領域，尤其涉及一種HRB400E高強抗震鋼筋及其制備方法。
【背景技術】
[0002]2008年汶川5.12特大地震，引發了各相關部門對建筑用鋼抗震性能的廣泛關注，各鋼鐵生產企業也由此紛紛著手研制開發具有抗震性能的鋼材。尤其對于建筑工程用鋼之一的鋼筋混凝土用鋼筋，新的國家標準GB1499.2-2007率先對其抗震性性能進行修訂和完善，同時，新頒布的國家建筑工程新標準，要求新建、改建、擴建建筑工程的抗震設計，應按照有關法律法規要求。其中，強制性條文必須嚴格執行。國家地震局也將部分強地震帶房屋建筑的抗震級別由7級提高到9級。《汶川地震災后恢復重建條例》也明確了房屋建筑的抗震設防要求的規定，對建筑用鋼材提出了新的要求。高抗震性能的鋼筋在建筑鋼材市場上日漸興起。
[0003]為了響應市場需求和發揮設備能動性，本發明提供一種強度高，塑性和冷彎性能好，抗震綜合性能強的400Mpa級抗震熱軋帶肋鋼筋。該帶肋鋼筋完全能夠滿足國標GB1499.2-2007《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》及建設部新制定的《混凝土結構設計規范》對此類鋼筋的要求。

【發明內容】

[0004]為了克服現有技術不足，本發明提供了一種HRB400E高強抗震鋼筋及其制備方法。本發明配方合理，精確控制各個組分的配比，并根據其中Mn和V含量的取值采用分檔軋制，軋制出不同直徑的鋼筋，發揮各個組分組合后帶給鋼筋的強化效果，成本低廉，操作方便。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下:
一種HRB400E高強抗震鋼筋，是由以下質量配比原料制成:C0.19-0.24%、Si0.40-0.60%、Mnl.3-1.60%、V0.030-0.045%、P ( 0.04%、S ( 0.04%，余量為鐵及不可以避免的雜質。
[0006]C含量選擇在0.19-0.24%。一方面充分考慮C是鋼中不可缺少的強化元素，每增加0.1% C，鋼的屈服強度、抗拉強度可分別提高28 MPa和70 MPaJS C含量過高又會給鋼的塑性和焊接性能帶來不利因素。
[0007]Si含量選擇在0.4-0.6%。由于Si在鋼中不形成碳化物，而以固溶體的形式存在于奧氏體或鐵素體中，它的主要作用是固溶強化，Si的質量含量由0.25%增至0.80%使鋼的抗拉強度的增量達到25 MPa ；Si在鋼中一定程度上降低鋼的塑性、韌性，并使鋼的焊接性能惡化。每增加0.01% Si大致產生0.5 MPa的強度增量，故將Si含量限制在保證脫氧需要的范圍。
[0008]Mn含量選擇在1.30-1.60%。Mn在鋼中的作用是提高鋼的強度，Mn的加入提高了固溶強化效果和降低相變溫度，細化鋼的組織結構，提高鋼的強度及韌性，且Mn能提高V在奧氏體中的固溶度積，增強其沉淀強化效果。但Mn含量又不能太高，否則會增加碳當量，不利于焊接。
[0009]V含量選擇在0.03-0.045%。由于V的性情最溫和，對加熱溫度和終軋溫度要求不嚴格:低溫加熱或高溫加熱、高溫終軋均能獲得良好的性能。同時，釩回收率穩定而且可預測，正常再加熱溫度(1150~1250°C )足以使釩處于溶解狀態。釩的另一個優點是對氮有較強的親和力。由于各種不可避免的因素或工藝要求，制備出的鋼中含有N，活躍的氮或“自由”氮具有應變時效性，這是一種發生在塑性變形后室溫下的脆化過程。在鋼筋應用中，經常根據設計進行材料的彎曲，超標的未結合氮，會使這部分鋼筋隨時間失去韌性，無法抗大地震。而配方組分中的V能夠結合N，形成VN，VN沉淀速度快、彌散度小、析出溫度低、沉淀顆粒細，并且不易聚集長大。V與N的有機結合，改變了 V在相間的分布，促進了 V從固溶狀態向VC，VN析出相中轉移，從而使V起到了更好的沉淀強化作用，使得最后制備出的鋼不但強度高，性能穩定，而且使用經濟，節約社會資源。鋼中釩每增加0.001 %釩大致產生2MPa的強度增量。
[0010]優選的，所述的鋼筋組織結構為鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒度為8.5-9.5級。
[0011]優選的，所述的鐵素體與珠光體的質量比為6-7:3-4。
[0012]所述的一種HRB400E高強抗震鋼筋的制備方法，步驟如下:轉爐冶煉一吹氬一連鑄方坯一加熱一軋制一冷卻。
[0013]鋼筋生產具體工藝流程如下:
鐵水一35t氧氣頂吹轉爐一鋼包底吹氬一釩氮微合金化一6流小方坯連鑄機—120 X 120mm連鑄小方坯一三段連續推鋼式加熱爐一Φ260 ( Φ 300)半連軋機組軋制一倍尺飛剪分段一步進式冷床冷卻一冷剪剪切定尺一收集、包裝一稱重、入庫。
[0014]上述各工藝流程基本上采用現有技術中的技術手段，制備方法簡單。
[0015]優選的，所述的制備方法，加熱采用推鋼式加熱爐，爐中均熱段溫度為1180-1280°C。
[0016]優選的，所述的制備方法，推鋼式加熱爐中均熱段溫度為1230°C。
[0017]優選的，所述的制備方法，軋制過程中，開軋溫度為1030-1130°C，終軋溫度為1060-1160。。。
[0018]優選的，所述的制備方法，軋制過程中，開軋溫度為1080°C，終軋溫度1010°C。
[0019]優選的，所述的軋制為分檔軋制:原料中Mn含量為1.30-1.45%、V含量為
0.030-0.035%,軋制成 Φ 12-20mm 的鋼筋；Mn 含量為 1.35-1.55%、V 含量為 0.035-0.045%,軋制成Φ22-32πιπι的鋼筋。
[0020]在HRB400鋼筋的生產中，其數學模型表現出規格效應非常明顯。Mn和V都是起到強化鋼筋的作用，Mn對強化鋼筋抗拉強度較強化鋼筋屈服強度效果顯著，而V則對強化鋼筋屈服強度較強化鋼筋抗拉強度效果顯著。根據鋼中Mn和V含量的不同，制備出的鋼筋的抗拉和屈服強度不同，所以需要進行與Mn和V含量相應的分檔軋制，軋制出符合國家標準的鋼筋。當Mn含量為1.30-1.45%、V含量為0.025-0.030%,軋制成Φ 12_20mm的鋼筋；Mn含量為1.35-1.50%、V含量為0.035-0.045%,軋制成Φ 22_32mm的鋼筋。[0021]本發明與現有技術相比，具有如下優點: O本發明組分配比合理:正常HRB400E抗震鋼筋的合理屈服強度區間為420~520MPa,420 MPa以下會因為時效、檢驗誤差等在用戶抽檢時產生不合格，而屈服強度達到520MPa以上則就會產生抗震鋼筋指標R^/Ri不合格，而實際生產過程中各個強化元素成分范圍的大小直接影響了抗震鋼筋的屈服區間，所以必須精確鋼筋中各個組分含量的取值范圍；
2)制備方法簡單易操作:無需采用對現有生產設備能力、生產工藝等苛刻的控制要求，即無嚴格的變形溫度、變形量、變形速率、以及變形后的冷卻速度率等工藝參數的嚴格要求，通過鋼的組分的含量控制和分檔軋制技術的實施，即可獲得綜合性能穩定的400MPa級抗震鋼筋；
3)鋼筋質量優良，經濟效益好:本發明中采用合理的C、S1、Mn成分體系，以便于生產冶煉和工藝控制，同時采取加入微合金元素V，與傳統的低合金鋼筋相比，即能夠滿足鋼筋的焊接性能及鋼筋的抗震性能(塑、韌性增加)，又降低了生產成本，具有顯著的經濟效益和市場竟爭能力。
【具體實施方式】
[0022]以下結合具體實施例，對本發明作進一步說明。
[0023]實施例1
按照下述質量配比取各原料:
C0.19-0.24%、Si0.40-0.60%、Mnl.3-1.60%、V0.030-0.045%，余量為鐵及不可避免的雜質。將各原料進行下述步驟操作:
鐵水一35t氧氣頂吹轉爐一鋼包底吹氬一釩氮微合金化一6流小方坯連鑄機—120 X 120mm連鑄小方坯一三段連續推鋼式加熱爐一Φ260 ( Φ 300)半連軋機組軋制一倍尺飛剪分段一步進式冷床冷卻一冷剪剪切定尺一收集、包裝一稱重、入庫。
[0024]三段連續推鋼式加熱爐中的均熱段溫度:1230°C，軋制時開軋溫度:1080°C，終軋溫度1010°c ;軋制規格為Φ 14mm，軋制道次為15道次。軋后采用空氣自然冷卻。
[0025]鋼筋組織結構為:鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒度為8.5級。鋼筋力學性能為:屈服強度435Mpa，抗拉強度605Mpa，鋼筋實測抗拉強度與實測屈服強度之比為1.39，鋼筋實測屈服強度與屈服強度特征值之比為1.09，鋼筋最大力下總伸長率延伸率Agt為16.5%。
[0026]實施例2:
按照下述質量配比取各原料:
C0.22%, Si0.45%,Mnl.41%、V0.035%，余量為鐵及不可避免的雜質。將各原料進行下述步驟操作:
鐵水一35t氧氣頂吹轉爐一鋼包底吹氬一釩氮微合金化一6流小方坯連鑄機—120 X 120mm連鑄小方坯一三段連續推鋼式加熱爐一Φ260 ( Φ 300)半連軋機組軋制一倍尺飛剪分段一步進式冷床冷卻一冷剪剪切定尺一收集、包裝一稱重、入庫。
[0027]三段連續推鋼式加熱爐中的均熱段溫度:1190°C，軋制時開軋溫度:980°C，終軋溫度 IOOO0C ；軋制規格Φ 25mm，軋制道次為13道次。軋后采用空氣自然冷卻。鋼筋組織結構為:鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒度為9級。鋼筋力學性能為:屈服強度447Mpa，抗拉強度591Mpa，鋼筋實測抗拉強度與實測屈服強度之比為1.32，鋼筋實測屈服強度與屈服強度特征值之比為1.12，鋼筋最大力下總伸長率延伸率Agt為15.2%。
[0028]實施例3
按照下述質量配比取各原料:
C0.24%, Si0.60%,Mnl.60%、V0.045%，余量為鐵及不可避免的雜質。將各原料進行下述
步驟操作:
鐵水一35t氧氣頂吹轉爐一鋼包底吹氬一釩氮微合金化一6流小方坯連鑄機—120 X 120mm連鑄小方坯一三段連續推鋼式加熱爐一Φ260 ( Φ 300)半連軋機組軋制一倍尺飛剪分段一步進式冷床冷卻一冷剪剪切定尺一收集、包裝一稱重、入庫。
[0029]三段連續推鋼式加熱爐中的均熱段溫度:1190°C，軋制時開軋溫度:980°C，終軋溫度 IOOO0C ；
軋制規格Φ 32mm，軋制道次為11道次。軋后采用空氣自然冷卻。鋼筋組織結構為:鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒度為8.5級。鋼筋力學性能為:屈服強度454Mpa，抗拉強度582Mpa，鋼筋實測抗拉強度與實測屈服強度之比為1.41，鋼筋實測屈服強度與屈服強度特征值之比為1.16，鋼筋最大 力下總伸長率延伸率Agt為14.3%。
【權利要求】
1.一種HRB400E高強抗震鋼筋，其特征在于，是由以下質量配比原料制成:C0.19-0.24%、Si0.40-0.60%、Mnl.3-1.60%、V0.030-0.045%、P ( 0.04%、S ( 0.04%，余量為鐵及不可以避免的雜質。
2.如權利要求1所述的一種HRB400E高強抗震鋼筋，其特征在于，所述的鋼筋組織結構為鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒度為8.5-9.5級。
3.如權利要求2所述的一種HRB400E高強抗震鋼筋，其特征在于，所述的鐵素體與珠光體的質量比為6-7:3-4。
4.如權利要求1所述的一種HRB400E高強抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，步驟如下:轉爐冶煉一吹IS—連鑄方還一加熱一軋制一冷卻。
5.如權利要求4所述的一種HRB400E高強抗震鋼筋的制備方法，其特征在于:加熱采用推鋼式加熱爐，爐中均熱段溫度為1180-1280°C。
6.如權利要求5所述的一種HRB400E高強抗震鋼筋的制備方法，其特征在于:爐中均熱段溫度為1230°C。
7.如權利要求4所述的一種HRB400E高強抗震鋼筋的制備方法，其特征在于:軋制過程中，開軋溫度為1030-1130°C，終軋溫度為1060-1160°C。
8.如權利要求6所述的一種HRB400E高強抗震鋼筋的制備方法，其特征在于:軋制過程中，開軋溫度為1080°C，終軋溫度1010°C。
9.如權利要求6所述的一種HRB400E高強抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，所述的軋制為分檔軋制:原料中Mn含量為1.30-1.45%、V含量為0.030-0.035%，軋制成Φ 12_20mm的鋼筋；Mn含量為1.35-1..55%、V含量為0.035-0.045%,軋制成Φ 22_32mm的鋼筋。
【文檔編號】C22C38/12GK103469064SQ201310370462
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】李子林, 范銀平, 孫汝林, 張景宜, 楊福民, 李勇 申請人:安陽鋼鐵股份有限公司