本發(fā)明涉及一種鋼筋及生產(chǎn)方法，具體地屬于一種屈服強度≥600MPa的復合鋼筋及生產(chǎn)方法，更適于生產(chǎn)直徑為28mm及以上的建筑用鋼筋。

背景技術：
鋼筋是現(xiàn)代建筑的基礎性材料，廣泛用于房屋、公路、橋梁等基礎性設施，在混凝土結構中起著骨架的作用，是我國鋼材消費量最大的品種，其質(zhì)量和性能直接影響著建筑的安全性和使用壽命。隨著高層、大跨度建筑的增多，以及對建筑安全性和壽命要求的提高，高強鋼筋以其強度高、安全儲備量大、節(jié)省鋼材用量、施工方便等優(yōu)越性受到越來越多的關注。目前，歐美等發(fā)達國家普遍采用500MPa及以上高強度鋼筋作為主力鋼筋。為適應建筑用鋼材更新?lián)Q代要求，開發(fā)既能不斷滿足市場對高強度的要求，又能節(jié)能減排，降低生產(chǎn)成本是目前建材市場的發(fā)展方向。微合金化技術是世界各國發(fā)展高強度鋼筋的主要技術路線，其中釩、鈮、鈦微合金化技術以其顯著的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢，成為高強鋼筋研制的熱點。利用釩、鈮、鈦在鋼中形成細小的碳化物、氮化物或碳氮化物的釘扎作用，在再加熱過程中阻止奧氏體晶粒的長大，在再結晶控軋過程中阻止變形奧氏體的再結晶，延緩再結晶奧氏體晶粒的長大，從而顯著改善鋼筋綜合性能，且復合微合金化的作用大于單獨加入某種元素的總和。目前國內(nèi)外高強鋼筋生產(chǎn)主要有以下兩種工藝：一種是采用微合金化提高鋼筋強度級別，但傳統(tǒng)微合金化生產(chǎn)600MPa級以上高強鋼筋時合金加入量較高，導致成本高昂，產(chǎn)品競爭力較差；另一種是使用微合金并結合熱處理工藝提高鋼筋強度級別，改方法合金加入量可大幅降低，但會導致鋼筋性能波動較大，出現(xiàn)屈服不明顯和混晶現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差。如中國專利公開號為CN102071357的文獻，其公開了一種富氮鈮釩復合微合金化500MPa、550MPa高強度抗震鋼筋及冶煉方法，其化學成分按重量計為：C：0.20～0.25％、Si：0.35～0.55％、Mn：1.35～1.58％、V：0.013～0.025％、Nb：0.019～0.032%，N：0.065～0.085％、S≤0.040％、P≤0.040％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。存在的不足：該文獻雖然合金加入量不多，但鋼中由于氮含量較高，因而是生產(chǎn)過程控制復雜，產(chǎn)品性能也波動較大且屈服強度只達到500MPa級鋼筋的要求。中國專利公開號為CN102994883的文獻，其公開了一種高強度鋼筋及其生產(chǎn)方法，其化學成分按重量計為：C：0.20～0.25％、Si：0.55～0.75％、Mn：1.10～1.65％、V：0.01～0.05％、Cr：0.10～0.20%、Nb：0.01～0.02%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其存在的不足：該專利鋼種需要經(jīng)過淬火后進行回火，獲得含回火索氏體的鋼筋，以達到材料屈服強度大于650MPa的目的。該文獻存在的不足是生產(chǎn)工藝復雜，過程能耗較大，導致其生產(chǎn)成本過高。中國專利CN201310149509.8公開了一種小規(guī)格600MPa級抗震螺紋鋼筋，以重量百分比計包含如下組分：C0.23～0.28%，Si0.60～0.80%，Mn1.00～1.60%，V0.12～0.14%，N0.010～0.030%，Cr0.55～0.60%，以及余量的Fe及不可避免的雜質(zhì)。還包含Nb0.001～0.040%，Ti0.001～0.020%，Al0.001～0.010%，Cu0.001～0.050%中的任意一種或兩種以上的組合。其存在的不足：該專利氮含量加入量和碳含量較低，微合金化元素含量較高，導致鋼中碳氮化物析出較少，未能充分發(fā)揮細晶強化作用，因而生產(chǎn)成本較高，抑制了高強鋼筋的普及應用。與上述文獻相比，本發(fā)明專利是通過利用Nb、V、Ti復合微合金化的作用大于單獨加入某種元素的總和的特點，且鋼中氮含量控制在0.04~0.06%，微合金加入量適中，生產(chǎn)工藝簡單易控且鋼材屈服強度達到600MPa。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種通過利用Nb、V、Ti復合微合金化，并控制鋼中氮含量及加適量的Cu，使成本比現(xiàn)有技術能降低10%以上、生產(chǎn)工藝簡便，且性能穩(wěn)定的屈服強度≥600MPa的復合鋼筋及生產(chǎn)方法。實現(xiàn)上述目的的措施：一種屈服強度≥600MPa的復合鋼筋，其組分及重量百分比含量為：C：0.29～0.45wt%、Si：0.35～0.60wt%、Mn：1.15～1.35wt%、P≤0.015wt%、S≤0.015wt%、N：0.04～0.06wt%、Nb：0.010～0.018wt%、V：0.03～0.05wt%、Ti：0.012～0.018wt%、Cu：0.1～0.2%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地：C的重量百分比含量為0.33～0.45wt%。優(yōu)選地：V的重量百分比含量為0.037～0.047wt%。優(yōu)選地：Cu的重量百分比含量為0.12～0.17wt%。生產(chǎn)一種屈服強度≥600MPa的復合鋼筋的方法，其步驟：1）冶煉，其中在氮合金化階段，增氮劑的粒度為15~25mm，增氮劑的組分及重量百分比為：N：12～15%，C：2～3%，Mn：40～45%，Si：15～25%，P≤0.05%，S≤0.05%，余量為Fe；2）連鑄成坯后對鑄坯加熱，加熱溫度控制在1080～1180℃，并在此溫度下保溫120~160min；3）進行熱軋，其中，控制粗軋開軋溫度在1020～1120℃，精軋終軋溫度在820～860℃；4）空冷至室溫。其在于：當采用轉爐冶煉時，原料為鐵水加廢鋼；當采用電爐冶煉時，僅加入廢鋼。本發(fā)明中各元素及主要工序的作用：C：高強度鋼筋需保持一定的強度和硬度，過高的碳含量會使鋼中珠光體比例增加，韌性降低；過低的碳含量會導致鋼中鐵素體比例增加，鋼材強度降低，韌性增加，鋼偏軟。因此，本發(fā)明碳含量設計為0.29～0.45wt%，進一步優(yōu)化成分為0.33～0.45%。Si：主要以固溶強化形式提高鋼的強度，但過高的硅含量會惡化鋼的冷變形能力，且會顯著惡化鋼材焊接性能，因此本發(fā)明硅含量設計為0.35～0.60wt%。Mn：在鐵素體中，Mn的固溶強化作用僅次于P和Si，可以提高鋼材強度，并且不會顯著惡化鋼的變形能力，但含量低于0.80%時，其強化效果不明顯；Mn還能與S反應生成MnS防止導致熱脆性的低熔點FeS在晶界析出。因此，本發(fā)明錳含量設計為1.15～1.35wt%。P：磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。理論上要求其含量越低越好，才能保證本發(fā)明鋼的性能。因此，本發(fā)明磷含量設計為0.015%以下。S：使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋，且硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性。因此，本發(fā)明硫含量設計為0.015%以下。N：氮是本發(fā)明中重要的合金元素，通過碳氮化物的析出實現(xiàn)細晶強化達到提高鋼材強度的目的，但若N含量過多，會惡化鋼材力學性能并降低鋼材成材率。因此，本發(fā)明氮含量設計為0.04～0.06wt%。V：作為提高鋼材強度的微合金化元素加入，釩在奧氏體中固溶溫度較低，但擴散速度快，在加熱和均熱階段，沉淀物發(fā)生溶解，在熱加工期間保持溶解狀態(tài)，而隨后冷卻時彌散沉淀析出使鋼的強度增加，但過多的釩會增加冶煉成本且對鋼的進一步強化效果不明顯。因此，本發(fā)明釩含量設計為0.03～0.05wt%，進一步優(yōu)化成分為0.037～0.047wt%。Nb：作為提高鋼材強度的微合金化元素加入，鈮在加熱和均熱階段，沉淀物發(fā)生溶解，在熱加工期間保持溶解狀態(tài)，而隨后冷卻時彌散沉淀析出使鋼的強度增加，但過多的鈮會增加冶煉成本。因此，本發(fā)明鈮含量設計為0.010～0.018wt%。Ti：作為提高鋼材強度的微合金化元素加入，鈦的碳氮化物彌散沉淀析出能細化晶粒，使鋼的強度增加，但過多的鈦會增加冶煉難度。因此，本發(fā)明鈦含量設計為0.012～0.018wt%。Cu：銅可以提高鋼的強度、韌性和耐大氣腐蝕性能，但過高的銅含量，會惡化鋼材塑性和加熱性能，綜合考慮生產(chǎn)成本和性能要求，本發(fā)明銅含量設計為0.1～0.2wt%，進一步優(yōu)化成分為0.12～0.17wt%。在本發(fā)明中，在冶煉的氮合金化階段，之所以要求增氮劑的粒度為15~25mm，且其組分及重量百分比為：N：12～15%，C：2～3%，Mn：40～45%，Si：15～25%，P≤0.05%，S≤0.05%，余量為Fe，是由于氮合金化過程受氮分壓的影響，氮的收得率波動較大，若氮合金中氮含量較高，則從鋼液溢出的氮氣增加，導致鋼中氮收得率降低；若氮合金中氮含量太低，則合金加入量增大，工藝控制復雜且成本增加，同時合適的粒度對合金的熔化和鋼液增氮有顯著影響，因而綜合考慮對冶煉的氮合金化所用合金的成分和粒度作上述限定。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，通過利用Nb、V、Ti復合微合金化，并控制鋼中氮含量在0.04~0.06%及加適量的Cu，不僅能使直徑大于28mm以上鋼筋的屈服強度大于600MPa，強屈比大于1.25，且能使成本比現(xiàn)有技術能降低10%以上、生產(chǎn)工藝簡便，性能穩(wěn)定，完全滿足建筑市場用的要求。具體實施方式下面對本發(fā)明予以詳細描述：表1為本發(fā)明各實施例及對比例的取值列表；表2為本發(fā)明各實施例及對比例的主要工藝參數(shù)列表；表3為本發(fā)明各實施例及對比例性能檢測情況列表。本發(fā)明各實施例按照以下步驟生產(chǎn)：1）冶煉，其中在氮合金化階段，增氮劑的粒度為15~25mm，增氮劑的組分及重量百分比為：N：12～15%，C：2～3%，Mn：40～45%，Si：15～25%，P≤0.05%，S≤0.05%，余量為Fe；2）連鑄成坯后對鑄坯加熱，加熱溫度控制在1080～1180℃，并在此溫度下保溫120~160min；3）進行熱軋，其中，控制粗軋開軋溫度在1020～1120℃，精軋終軋溫度在820～860℃；4）空冷至室溫。表1本發(fā)明各實施例及對比例的化學成分取值列表（wt%）表2本發(fā)明各實施例及對比例的主要工藝參數(shù)列表注：表1與表2并非一一對應關系，僅為舉例。表3本發(fā)明各實施例及對比例的性能檢測結果列表從表3可以看出，本發(fā)明鋼筋的屈服強度均大于600MPa，且強屈比均超過1.25，綜合力學性能波動范圍小，即性能穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，無需設備改造便可在現(xiàn)有設備上大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，對我國推廣高強鋼筋有重要意義。上述實施例僅為最佳例舉，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。