專利名稱：一種600MPa級(jí)抗震螺紋鋼筋及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種600MPa級(jí)抗震螺紋鋼筋及其制造方法，屬于鋼鐵冶金和軋鋼領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
螺紋鋼筋廣泛應(yīng)用于大壩、廠房、道路橋梁等基礎(chǔ)建筑中，在相同的使用條件下，提高螺紋鋼屈服強(qiáng)度可以減少鋼筋直徑，節(jié)約鋼材用量，降低工程成本，同時(shí)也可降低鋼體結(jié)構(gòu)自重，縮短工程周期。截止到2011年，我國(guó)400MPa及以上強(qiáng)度級(jí)別的鋼筋使用量?jī)H占總量的40%。而國(guó)外大多采用的是400MPa及以上級(jí)別的鋼筋。近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了一系列措施，大力推廣高強(qiáng)度螺紋鋼筋，如2011年7月I日新推出的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》明確要求建筑施工應(yīng)優(yōu)先使用400MPa級(jí)螺紋鋼筋；即將實(shí)施的螺紋鋼筋標(biāo)準(zhǔn)GB1499. 2的修訂 稿中也新增了 600MPa級(jí)螺紋鋼HRB600。螺紋鋼筋的高強(qiáng)度化已成為未來(lái)鋼筋發(fā)展的一種趨勢(shì)。以600MPa級(jí)螺紋鋼替代400MPa級(jí)螺紋鋼，可節(jié)約用鋼量44. 4%，節(jié)能減排效果顯著。開(kāi)發(fā)600MPa級(jí)螺紋鋼筋有利于促進(jìn)產(chǎn)品的升級(jí)換代。目前已有600MPa級(jí)螺紋鋼筋專利，如專利公開(kāi)號(hào)為102383033A，專利名稱為“一種600MPa級(jí)含釩高強(qiáng)熱軋鋼筋及其生產(chǎn)方法”專利文獻(xiàn)，提供了一種600MPa級(jí)高強(qiáng)熱軋鋼筋制備方法采用轉(zhuǎn)爐+LF精煉，冶煉過(guò)程中全程吹氮?dú)?，以及加入VN、氮化硅等含氮合金來(lái)增氮固氮，精軋過(guò)程中采用低溫大壓下量軋制。其公開(kāi)的鋼筋成分為C:0.21 0. 25%,Si :0. 35 0. 60%,Mn :1. 35 I. 55%,V :0. 08 0. 12%,N :0. 005 0. 04%,S < 0. 040%、P 0. 040%。其存在以下局限I、精軋采用低溫大壓下量軋制，對(duì)軋機(jī)性能要求較高，不適于老式軋機(jī)生產(chǎn)，在現(xiàn)階段難以大量應(yīng)用；2、全程吹氮?dú)庖约癗含量過(guò)高容易造成坯料皮下氣泡過(guò)多，影響成品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過(guò)合金成分和工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，提供一種適于廣泛生產(chǎn)的600MPa級(jí)抗震螺紋鋼筋及其制造方法。該高強(qiáng)鋼筋的屈服強(qiáng)度R&大于600MPa，抗拉強(qiáng)度Rm大于730MPa，斷后伸長(zhǎng)率A大于14%，最大力總伸長(zhǎng)率Agt大于9%，強(qiáng)屈比大于I. 25。該鋼不僅能夠滿足新標(biāo)準(zhǔn)GB1499. 2征求意見(jiàn)稿對(duì)600MPa級(jí)螺紋鋼筋的性能要求，而且還能夠滿足新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)抗震鋼筋性能的要求。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種600MPa級(jí)抗震螺紋鋼筋，其特征在于，它包含的化學(xué)成分及其重量百分比為基本成分C0. 21 0. 26%, SiO. 61 0. 80%, Mnl. 30 I. 60%, V0. 15 0. 21%，可選成分Nb0. 001 0. 050%,TiO. 001 0. 050%,CrO. 10 0. 50%,B0. 0001 0. 0050%,MoO. 001 0. 010%中的任意一種或兩種以上的組合；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明中各組分的機(jī)理及作用
C是鋼中最經(jīng)濟(jì)的提高螺紋鋼強(qiáng)度的元素，增加碳含量能夠顯著提高強(qiáng)度，但同時(shí)也降低鋼的塑性和韌性，惡化鋼的焊接性能，為保證鋼筋具有較高強(qiáng)韌性、良好的焊接性能，C含量的范圍設(shè)為0.21 0. 26%。Si是煉鋼常用的脫氧劑，能夠固溶于鐵素體中，提高鋼的彈性極限和屈服極限，但Si也會(huì)降低鋼的塑性和韌性，惡化焊接性能，Si含量的范圍設(shè)為0. 61 0. 80%。Mn在鋼中起固溶強(qiáng)化作用，可以提高鋼的強(qiáng)度，但含量過(guò)高會(huì)使鋼中出現(xiàn)貝氏體，降低鋼的塑性，因此，Mn含量的范圍設(shè)為I. 30 1.60%。V是鋼中重要的合金化元素，能夠與C、N結(jié)合形成V(C，N)化合物，在熱軋過(guò)程中阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，具有較強(qiáng)的析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化作用，可以顯著提高螺紋鋼筋的強(qiáng)度；當(dāng)V含量過(guò)低時(shí)，強(qiáng)化效果不明顯，含量過(guò)高時(shí)會(huì)增加淬透性，促進(jìn)貝氏體的產(chǎn)生，因此，V含量的范圍設(shè)為0. 15 0. 21%。Nb與C、N都有較強(qiáng)的結(jié)合能力，形成穩(wěn)定的化合物，能夠細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度，但Nb是一種比較昂貴的合金元素，因此，Nb可作為輔助元素添加。Ti很容易與C、N結(jié)合，形成穩(wěn)定的化合物，Ti的碳氮化物通常在1400°C以上的高溫狀態(tài)下析出，冶煉過(guò)程中難以控制，并且，Ti含量較高時(shí)易形成粗大的TiN顆粒，惡化性能，因此，Ti僅可作為輔助元素添加。Cr的加入可以細(xì)化珠光體組織，提高鋼的強(qiáng)度，但其含量過(guò)高會(huì)降低塑性和韌性。B的加入可有效改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度。Mo有細(xì)化珠光體的作用，從而提高鋼的強(qiáng)度和延展性。本發(fā)明鋼的碳當(dāng)量在0.54以下，具有良好的焊接性能。本發(fā)明制造600MPa級(jí)高強(qiáng)度抗震螺紋鋼筋的方法為采用“轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉+小方坯連鑄連軋+冷床冷卻”短流程工藝，冶煉過(guò)程中以釩鐵和釩氮合金形式加入釩，釩鐵(FeV50)和釩氮合金(V78N15)加入量比為4 7 I ;采用熱裝熱送工藝，將連鑄坯加熱至1050 1150°C，開(kāi)軋溫度為900 1100°C，終軋溫度為950 1050°C ;軋制后不穿水冷卻，軋件上冷床溫度為950 1050°C，在冷床上自然冷卻至室溫。 本發(fā)明的有益效果至少在于(I)軋制過(guò)程中采用常規(guī)軋制工藝，對(duì)精軋機(jī)性能無(wú)特殊要求，適用于廣泛生產(chǎn)；(2)冶煉全程不吹氮?dú)?，可有效控制坯料的皮下氣泡?3)本發(fā)明鋼成分設(shè)計(jì)合理，碳當(dāng)量小于0. 54，軋制后不進(jìn)行穿水冷卻，因而獲得的產(chǎn)品組織均勻、力學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的加工性能和焊接性能。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合若干較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述，但這些實(shí)施例絕非對(duì)本發(fā)明有任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本說(shuō)明書的啟示下對(duì)本發(fā)明實(shí)施中所作的任何變動(dòng)都將落在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。根據(jù)表I成分及下述工藝制造了 600MPa級(jí)高強(qiáng)度抗震螺紋鋼筋。采用轉(zhuǎn)爐冶煉，在吹氬站加入釩鐵(FeV50)和VN(V78N15)合金，兩者加入量比為4 7 1，之后連鑄成150_X 150mm小方還；還料采用熱裝熱送工藝，加熱溫度為1100°C ;采用連續(xù)式棒線材軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制規(guī)格為# 20mm和# 32mm，開(kāi)軋溫度為1050°C，終軋溫度為1020°C ;軋制后不穿水，軋件上冷床溫度為1040C，在冷床上自然冷卻至室溫。實(shí)際檢驗(yàn)的化學(xué)成分及其重量比如表I所示。顯微組織為鐵素體+珠光體組織，未觀察到貝氏體，鐵素體晶粒度在10級(jí)以上。表2為力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度Rm大于730MPa，屈服強(qiáng)度Ri在600MPa以上，伸長(zhǎng)率A在14%以上，最大力總伸長(zhǎng)率Agt大于9%，強(qiáng)屈比大于1.25。所制造的600MPa級(jí)螺紋鋼筋既能滿足新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)HRB600的性能要求，又能滿足抗震性能要求。表1600MPa級(jí)高強(qiáng)度抗震螺紋鋼筋化學(xué)成分，wt. %
權(quán)利要求
1.ー種600MPa級(jí)抗震螺紋鋼筋，其特征在于，它包含按照重量百分比計(jì)算的如下組分C0. 21 0. 26%, SiO. 61 0. 80%,Mnl. 30 I. 60%, V0. 15 0. 21%，以及余量的鐵和雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的600MPa級(jí)抗震螺紋鋼筋，其特征在干，它還包含按照重量百分比計(jì)算的如下組分NbO. 001 0. 050 %, TiO. 001 0. 050 %, CrO. 10 0. 50 %，B0. 0001 0. 0050%, MoO. 001 0. 010%中的任意ー種或兩種以上的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的600MPa級(jí)抗震螺紋鋼筋，其特征在于，該鋼筋碳當(dāng)量在0. 54以下， 碳當(dāng)量的計(jì)算公式為Ceq=C+Mn/6+ (Cr+V+Mo) /5+ (Cu+Ni) /15。
4.ー種600MPa級(jí)抗震螺紋鋼筋的制造方法，包括依次進(jìn)行的電爐或者轉(zhuǎn)爐冶煉、小方坯連鑄連軋、冷床冷卻，其特征在于冶煉過(guò)程中以釩鐵和釩氮合金形式添加釩，釩鐵FeV50與釩氮合金V78N15加入量比為4 7 I。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種600MPa級(jí)抗震螺紋鋼筋及其制造方法。該螺紋鋼筋包含如下組分基本成分C0.21～0.26％，Si0.61～0.80％，Mn1.30～1.60％，V0.15～0.21％；可選成分Nb0.001～0.050％，Ti0.001～0.050％，Cr0.10～0.50％，B0.0001～0.0050％，Mo0.001～0.010％中的任意一種或兩種以上的組合；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該螺紋鋼筋的制造方法采用“轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉+小方坯連鑄連軋+冷床冷卻”短流程工藝。采用上述成分和方法生產(chǎn)的螺紋鋼筋抗拉強(qiáng)度＞730MPa，屈服強(qiáng)度＞600MPa，斷后伸長(zhǎng)率＞14％，最大力總伸長(zhǎng)率＞9％，強(qiáng)屈比＞1.25，滿足國(guó)標(biāo)對(duì)螺紋鋼筋抗震性能的要求。
文檔編號(hào)C22C38/24GK102732787SQ20121025210
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者李旋, 李陽(yáng), 麻晗, 黃文克 申請(qǐng)人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司