本申請涉及鋼鐵冶煉，尤其涉及一種600mpa級高強抗震鋼筋及其生產方法。

背景技術：

1、使用高強抗震鋼筋，可降低鋼筋用量，提高建筑結構安全性，縮短建造周期，具有顯著的經濟、社會和生態效益，已成為重要的建筑材料，適用于大跨度、重載荷、超高層建筑結構。現有的高強抗震鋼筋產品中，強度級別低，屈服強度在500mpa以下，無法滿足使用需求；為提高鋼筋強度，采用鈮、釩、鈦等微合金化成分體系，通過軋制工藝參數調控，如采用高溫加熱和高的上冷床溫度，以保證合金元素固溶、調控晶粒度及組織類型，實現了鋼筋強度、塑性及抗震性能的協同提升，但高溫軋制工藝容易導致鋼筋表面產生氣泡，影響致密度和粗糙度，進而影響鋼筋與混凝土的界面結合。

技術實現思路

1、本申請的目的在于提供一種鋼筋及其生產方法，采用低硅鈮釩氮配合少量鉻/硼/銅成分設計，結合軋制工藝參數調控，解決了現有技術中鋼筋的強度和表面質量無法兼得的問題。

2、為了實現上述發明目的之一，本申請一實施方式提供一種鋼筋的生產方法，鋼筋以重量百分比計包含如下組分：c：0.20~0.30%，si：0.10~0.30%，mn：1.00~2.00%，v：0.1~0.2%，nb：0.01~0.03%，n：0.015~0.025%，cr、cu、b至少1種，且1≤（[cr]+[b]+[cu]）/[si]≤2，鋼筋中cr、cu、b以重量百分比計還滿足：cr：0.1~0.3%，b：0.001~0.010%，cu：0.1~0.3%，其余為鐵和雜質元素；

3、鋼筋的生產方法包括將化學成分如前所述的鋼坯經過加熱、除鱗、軋制和冷卻工序得到鋼筋，其中：

4、加熱工序中，鋼坯在加熱爐中的均熱段溫度為1200~1250℃；

5、軋制工序中，將鋼坯置于軋機軋制成鋼筋，控制終軋溫度＞1100℃；

6、冷卻工序中，在軋制完成后，采用水冷對鋼筋進行冷卻，然后送上冷床在空氣中自然冷卻至室溫，其中，控制水冷時的冷速為2~5℃/s，鋼筋上冷床的溫度為1040~1080℃，自然冷卻時的冷速＜1℃/s。

7、在本申請其中一種實施方式中，除鱗工序中，將經過加熱的鋼坯采用水壓為1~2mpa的高壓水進行除鱗。

8、在本申請其中一種實施方式中，在加熱工序之前還包括依序進行的冶煉、lf精煉和連鑄工序，其中：

9、冶煉工序中，按照硅錳合金、石灰、螢石的順序加入合金及渣料，硅錳合金的加入量為10~30kg/t，且硅錳合金中錳含量為65~70%，硅含量為17~20%，剩余為鐵和其他雜質元素。

10、在本申請其中一種實施方式中，冶煉工序中，控制出鋼溫度為1595~1635℃，且出鋼前打開鋼包底部吹氬氣控制閥，出鋼過程全程吹氬氣，出鋼前1/3段控制氬氣氣壓為0.4~0.5mpa，出鋼后2/3段控制氬氣氣壓為0.3~0.4mpa。

11、在本申請其中一種實施方式中，lf精煉工序中，鋼包到站分別加入釩鐵合金和鈮鐵合金，并根據鋼筋的前述組分選擇性加入高碳鉻鐵合金、銅塊、硼鐵合金，其中，釩鐵合金的加入量為1.5~3kg/t，釩鐵合金中釩含量為45~50%，其余為鐵和其他雜質元素；鈮鐵合金的加入量為0.3~0.6kg/t，鈮鐵合金中鈮含量為40~45%，其余為鐵和其他雜質元素；高碳鉻鐵合金的加入量為1~3kg/t，高碳鉻鐵合金中鉻含量為53~57%，碳含量為8~12%，其余為鐵和其他雜質元素；銅塊的加入量為1~3kg/t；硼鐵合金的加入量為0.15~1.5kg/t，硼鐵合金中硼含量為15~20%，其余為鐵和其他雜質元素。

12、在本申請其中一種實施方式中，lf精煉工序中，鋼包通電后開始吹氮，吹氮時氮氣流量控制為650~800l/min，氮氣氣壓控制為0.1~0.3mpa，吹氮時長為10~15min；吹氮時不吹氬氣，待吹氮結束后，開啟氬氣控制閥，進行吹氬軟攪拌，吹氬氣時長≥5min，lf精煉出鋼溫度為1545~1565℃。

13、在本申請其中一種實施方式中，連鑄工序中，控制拉速為2.5~2.9m/min，結晶器水流量為1900~2000l/min。

14、本申請一實施方式還提供一種按照前述鋼筋的生產方法制備得到的鋼筋，鋼筋以重量百分比計包含如下組分：c：0.20~0.30%，si：0.10~0.30%，mn：1.00~2.00%，v：0.1~0.2%，nb：0.01~0.03%，n：0.015~0.025%，cr、cu、b至少1種，且1≤（[cr]+[b]+[cu]）/[si]≤2，鋼筋中cr、cu、b以重量百分比計還滿足：cr：0.1~0.3%，b：0.001~0.010%，cu：0.1~0.3%，其余為鐵和雜質元素。

15、在本申請其中一種實施方式中，鋼筋以重量百分比計包含如下組分：c：0.24~0.28%，si：0.15~0.25%，mn：1.40~1.60%，v：0.12~0.14%，nb：0.015~0.025%，n：0.015~0.020%，cr、cu、b至少1種，且1≤（[cr]+[b]+[cu]）/[si]≤2，鋼筋中cr、cu、b以重量百分比計還滿足：cr：0.1~0.3%，b：0.001~0.010%，cu：0.1~0.3%，其余為鐵和雜質元素。

16、在本申請其中一種實施方式中，鋼筋的組織包括鐵素體、珠光體和貝氏體，其中，鐵素體體積占比和珠光體的體積占比之和≥93%，且珠光體體積占比為50~65%，珠光體團的平均尺寸為8~10μm，鐵素體晶粒平均尺寸為4~6μm。

17、在本申請其中一種實施方式中，其屈服強度≥620mpa，抗拉強度≥790mpa，斷后延伸率≥20%，最大力總伸長率≥13%，強屈比≥1.27。

18、本申請提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

19、本申請提供的鋼筋的生產方法采用低硅鈮釩氮配合少量鉻/硼/銅成分設計，結合軋制工藝參數調控，獲得理想的鐵素體+珠光體+少量貝氏體的復相組織，充分發揮了合金元素的析出強化和相變強化等作用，同時對表面氧化鐵皮的成分及結構進行調控，在現有產線裝備條件下，消除了鋼筋表面氣泡，保證了鋼筋的強度、塑性、抗震性和表面質量。

技術特征：

1.一種鋼筋的生產方法，其特征在于，鋼筋以重量百分比計包含如下組分：c：0.20~0.30%，si：0.10~0.30%，mn：1.00~2.00%，v：0.1~0.2%，nb：0.01~0.03%，n：0.015~0.025%，cr、cu、b至少1種，且1≤（[cr]+[b]+[cu]）/[si]≤2，鋼筋中cr、cu、b以重量百分比計還滿足：cr：0.1~0.3%，b：0.001~0.010%，cu：0.1~0.3%，其余為鐵和雜質元素；

2.根據權利要求1所述的鋼筋的生產方法，其特征在于，除鱗工序中，將經過加熱的鋼坯采用水壓為1~2mpa的高壓水進行除鱗。

3.根據權利要求1所述的鋼筋的生產方法，其特征在于，在加熱工序之前還包括依序進行的冶煉、lf精煉和連鑄工序，其中：

4.根據權利要求3所述的鋼筋的生產方法，其特征在于，冶煉工序中，控制出鋼溫度為1595~1635℃，且出鋼前打開鋼包底部吹氬氣控制閥，出鋼過程全程吹氬氣，出鋼前1/3段控制氬氣氣壓為0.4~0.5mpa，出鋼后2/3段控制氬氣氣壓為0.3~0.4mpa。

5.根據權利要求3所述的鋼筋的生產方法，其特征在于，lf精煉工序中，鋼包到站分別加入釩鐵合金和鈮鐵合金，并根據鋼筋的前述組分選擇性加入高碳鉻鐵合金、銅塊、硼鐵合金，其中，釩鐵合金的加入量為1.5~3kg/t，釩鐵合金中釩含量為45~50%，其余為鐵和其他雜質元素；鈮鐵合金的加入量為0.3~0.6kg/t，鈮鐵合金中鈮含量為40~45%，其余為鐵和其他雜質元素；高碳鉻鐵合金的加入量為1~3kg/t，高碳鉻鐵合金中鉻含量為53~57%，碳含量為8~12%，其余為鐵和其他雜質元素；銅塊的加入量為1~3kg/t；硼鐵合金的加入量為0.15~1.5kg/t，硼鐵合金中硼含量為15~20%，其余為鐵和其他雜質元素。

6.根據權利要求5所述的鋼筋的生產方法，其特征在于，lf精煉工序中，鋼包通電后開始吹氮，吹氮時氮氣流量控制為650~800l/min，氮氣氣壓控制為0.1~0.3mpa，吹氮時長為10~15min；吹氮時不吹氬氣，待吹氮結束后，開啟氬氣控制閥，進行吹氬軟攪拌，吹氬氣時長≥5min，lf精煉出鋼溫度為1545~1565℃。

7.根據權利要求3所述的鋼筋的生產方法，其特征在于，連鑄工序中，控制拉速為2.5~2.9m/min，結晶器水流量為1900~2000l/min。

8.一種按照權利要求1中所述的鋼筋的生產方法制備得到的鋼筋，鋼筋以重量百分比計包含如下組分：c：0.20~0.30%，si：0.10~0.30%，mn：1.00~2.00%，v：0.1~0.2%，nb：0.01~0.03%，n：0.015~0.025%，cr、cu、b至少1種，且1≤（[cr]+[b]+[cu]）/[si]≤2，鋼筋中cr、cu、b以重量百分比計還滿足：cr：0.1~0.3%，b：0.001~0.010%，cu：0.1~0.3%，其余為鐵和雜質元素。

9.根據權利要求8所述的鋼筋，其特征在于，鋼筋以重量百分比計包含如下組分：c：0.24~0.28%，si：0.15~0.25%，mn：1.40~1.60%，v：0.12~0.14%，nb：0.015~0.025%，n：0.015~0.020%，cr、cu、b至少1種，且1≤（[cr]+[b]+[cu]）/[si]≤2，鋼筋中cr、cu、b以重量百分比計還滿足：cr：0.1~0.3%，b：0.001~0.010%，cu：0.1~0.3%，其余為鐵和雜質元素。

10.根據權利要求8所述的鋼筋，其特征在于，鋼筋的組織包括鐵素體、珠光體和貝氏體，其中，鐵素體體積占比和珠光體的體積占比之和≥93%，且珠光體體積占比為50~65%，珠光體團的平均尺寸為8~10μm，鐵素體晶粒平均尺寸為4~6μm。

11.根據權利要求8所述的鋼筋，其特征在于，其屈服強度≥620mpa，抗拉強度≥790mpa，斷后延伸率≥20%，最大力總伸長率≥13%，強屈比≥1.27。

技術總結
本申請提供一種600MPa級高強抗震鋼筋及其生產方法，鋼筋中，C：0.20~0.30%，Si：0.10~0.30%，Mn：1.00~2.00%，V：0.1~0.2%，Nb：0.01~0.03%，N：0.015~0.025%，Cr、Cu、B至少1種，且1≤（[Cr]+[B]+[Cu]）/[Si]≤2，且Cr：0.1~0.3%，B：0.001~0.010%，Cu：0.1~0.3%，其余為鐵和雜質；生產方法中，均熱段溫度為1200~1250℃；終軋溫度＞1100℃，軋制后先水冷后空冷至室溫，水冷時的冷速為2~5℃/s，鋼筋上冷床的溫度為1040~1080℃，自然冷卻時的冷速＜1℃/s。

技術研發人員：陳煥德,麻晗,張宇,周云
受保護的技術使用者：江蘇沙鋼集團有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/10