CN100415925C - 高强度抗震热轧钢筋用钢 - Google Patents

Abstract

一种高强度抗震热轧钢筋用钢，属于合金钢，尤其涉及热轧钢筋用钢，由下列元素按重量百分比(%)组成：0.07-0.16%C、1.52-2.00%Si、1.50-1.82%Mn、≤0.4%Cr、0.02-0.14%V，其余为Fe和杂质元素。在通用炼钢设备中采用通用的炼钢工艺，按上述确定的成分范围进行冶炼；在通用的轧钢设备上采用普通的轧制工艺生产出高强度、抗震性良好的热轧钢筋或高强度棒材。其屈服强度σ_s(p0.2)≥550MPa，强屈比σ_b/σ_s(p0.2)≥1.45。钢筋的强度高，可以节省钢材，降低建造成本，或增加结构强度加大安全储备量；钢筋的强屈比明显提高，可以增强建筑的抗震性能，增加建筑安全性。

Description

高强度抗震热轧钢筋用钢

技术领域

本发明属于合金钢，尤其涉及钢筋混凝土用的热轧钢筋用钢，或其它高强度热加工棒材用钢。

背景技术

钢中的合金元素及含量影响钢的性能，钢筋的屈服强度、强屈比的高低直接影响建筑结构的安全性和抗震性能。因此，建筑结构使用高强度抗震性能良好的热轧钢筋日益受到人们的关注。目前，国内外使用的建筑用热轧钢筋最高的屈服强度级别只有500-520MPa，作为重要抗震性能指标的强屈比的最高要求也只能是≥1.30。如英国BS4449：1997标准中的460MPa级460B钢筋要求屈服强度≥460MPa，强屈比≥1.08；日本JIS G3112-1987标准中的SD490钢筋要求屈服强度≥490MPa，强屈比未规定；德国DIN488/1-1984标准中的BSt500S钢筋成分要求是：≤0.22％C，≤0.050％P、S，要求屈服强度≥500MPa，强屈比≥1.05；中国GB1499-1998标准中的HRB500钢筋，成分要求是：≤0.25％C，≤0.80％Si，≤1.60％Mn，≤0.045％P、S，≤0.55％Ceq，要求屈服强度≥500MPa，用户协议条款强屈比的最高要求是≥1.30。中华人民共和国知识产权局公开的“低碳空冷粒状贝氏体/仿晶界型铁素体复相钢”发明专利申请，公开号为CN1288971A，各成分重量比数值范围为：0.06-0.15％C，0.60-1.50％Si，1.90-2.60％Mn，0-2.0％Cr，≤0.15％V，≤0.25％Al，≤0.10％Ti，≤0.0040％B，余量为Fe，采用C、Si、Mn作为主要元素，再加入Cr、V、Al、Ti、B元素之一种或几种。其屈服强度≥500MPa，强屈比＜1.45。由于上述各国的钢筋的屈服强度和强屈比都偏低，所以要保证建筑结构的安全性和抗震性能，必须增加排筋密度，或加大钢筋的规格，增加了钢材用量，提高建造成本。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明公开一种高强度抗震热轧钢筋用钢，用这种钢生产出的热轧钢筋或其它热加工棒材，其屈服强度和强屈比明显提高，以节省用于建筑的热轧钢筋的用量，提高建筑结构的安全性和抗震性能，降低建造成本。

高强度抗震热轧钢筋用钢，由下列元素按重量百分比(％)组成：0.07-0.16％C、1.52-2.00％Si、1.50-1.82％Mn、≤0.4％Cr、0.02-0.14％V，其余为Fe和杂质元素。

上述这些元素的组合及含量(％)范围是通过大量试验确定的。这些元素在钢中的作用叙述如下：

降低C含量有利于改善焊接性能；Mn推迟珠光体转变，可提高淬透性，起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用。Mn降低A₃、A₁临界点，在推迟珠光体转变的同时，也推迟铁素体转变；Si能促进先共析铁素体析出，对珠光体形成的影响不大，Si提高A₃、A₁临界点并有强烈的固溶强化作用；Cr能强烈推迟珠光体和铁素体转变，可增加钢的淬透性，Cr虽是弱固溶强化元素，但能增大奥氏体的过冷能力，从而细化组织、得到强化效果；V溶于奥氏体中能显著增加钢的淬透性，在铁素体中析出的V的碳化物或碳氮化物，具有显著的弥散强化作用，V可通过V-Fe合金、V-N合金、V渣合金化等形式加入钢中。

本发明只需在通用炼钢设备中，采用通用的炼钢工艺，按上述确定的成分范围进行冶炼，在通用轧钢设备及用普通的轧制工艺、在热轧-空冷的条件下，生产出高强度抗震性良好的热轧钢筋或高强度热加工棒材。其显微组织是铁素体+马氏体/贝氏体，或者是铁素体+马氏体/贝氏体+少量珠光体组织。其性能指标：屈服强度σ_s(p0.2)≥550MPa，抗拉强度σ_b≥850MPa，强屈比σ_b/σ_s(p0.2)≥1.45，伸长率δ₅≥12％，冷弯d＝5a，90°合格。

采用本发明生产的热轧钢筋，由于强度提高，可以节省钢材、降低排筋密度、降低建造成本，或增加结构的强度、加大安全储备量；由于作为重要抗震指标的强屈比明显提高，可以提高建筑物的抗震性能，增加建筑结构的安全性。

附图说明

(略)

具体实施方式

下面通过实施例和对比例进一步说明本发明。在以下实施例和对比例中：C：碳、Si：硅、Mn：锰、P：磷、S：硫、Cr：铬、V：钒，σ_s(p0.2)(MPa)表示钢材的屈服强度，这一数值越高，表示钢筋的强度越高；σ_b(MPa)表示钢材的抗拉强度，用强屈比σ_b/σ_s(p0.2)表示钢筋的抗震性能指标，这一比值越大，表示钢筋的抗震性能越好。

实施例1：在通用的炼钢设备上采用普通的炼钢工艺进行冶炼，用通用轧钢设备及轧制工艺进行轧制，生产出公称直径18mm的热轧高强度抗震钢筋。见表1中编号1钢筋的成分和性能。

实施例2～实施例5：重复实施例1的方法，生产出公称直径18mm的热轧高强度抗震钢筋。见表1中编号2～编号5钢筋的成分和性能。

表1本发明的成分与钢筋的性能实施例(成分％；强度MPa；延伸率％)

编号	C	Si	Mn	P	S	Cr	V	σ<sub>s</sub>(σ<sub>p0.2</sub>)	σ<sub>b</sub>	δ<sub>5</sub>	σ<sub>b</sub>/σ<sub>s(p0.2)</sub>	冷弯d＝5a，90°
													1	0.13	1.27	2.00	0.039	0.023	0.36	0.10	616	1004	21	1.63	合格
2	0.14	1.52	1.82	0.036	0.018	0.27	0.13	648	959	17	1.48	合格
													3	0.14	1.94	1.97	0.032	0.008	0.28	0.13	586	943	17	1.61	合格
4	0.15	1.49	1.83	0.022	0.005	0.36	0.11	558	921	16	1.65	合格
													5	0.16	1.43	1.77	0.022	0.007	0.27	0.14	679	1074	14	1.58	合格

对比例1：英国BS4449：1997标准中的460MPa级460B钢筋化学成分：≤0.25％C，≤0.050％P、S，≤0.51％Ceq，要求屈服强度≥460MPa，强屈比≥1.08。

对比例2：日本JIS G3112-1987标准中的SD490钢筋成分要求是：≤0.32％C，≤0.55％Si，≤1.80％Mn，≤0.040％P、S，≤0.60％(C+Mn/6)，要求屈服强度≥490MPa，强屈比未规定。

对比例3：德国DIN488/1-1984标准中的BSt500S钢筋成分要求是：≤0.22％C，≤0.050％P、S，要求屈服强度≥500MPa，强屈比≥1.05。

对比例4：中国GB1499-1998标准中的HR 500钢筋，成分要求是：≤0.25％C，≤0.80％Si，≤1.60％Mn，≤0.045％P、S，≤0.55％Ceq，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15，根据需要，钢中还可加入V、Nb、Ti等元素。要求屈服强度≥500MPa，用户协议条款强屈比的最高要求是≥1.30。

Claims (4)

1. 高强度抗震热轧钢筋用钢，由以下元素按重量百分比(％)组成：0.07-0.16％C、1.52-2.00％Si、1.50-1.82％Mn、≤0.4％Cr、0.02-0.14％V，其余为Fe和杂质元素。

2. 根据权利要求1所述的高强度抗震热轧钢筋用钢，其最优选合金元素按重量百分比(％)是：0.14％C、1.52％Si、1.82％Mn、≤0.4％Cr、0.08-0.13％V，其余为Fe和杂质元素。

3. 根据权利要求1所述的高强度抗震热轧钢筋用钢，其特征在于在热加工、空冷制成产品后，其屈服强度σ_s(p0.2)≥550MPa，强屈比σ_b/σ_s(p0.2)≥1.45。

4. 根据权利要求1所述的高强度抗震热轧钢筋用钢，其特征在于热加工、空冷后显微组织是铁素体+马氏体/贝氏体，或者是铁素体+马氏体/贝氏体+少量珠光体。