CN102747274A

CN102747274A - 钒硼微合金化余热处理钢筋用钢及其生产工艺

Info

Publication number: CN102747274A
Application number: CN2012102423552A
Authority: CN
Inventors: 完颜卫国; 张先轶; 眭志松
Original assignee: Jiangsu Yonggang Group Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yonggang Group Co Ltd
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明涉及一种钒硼微合金化余热处理钢筋用钢及其生产工艺，其具体为按质量百分配比0.19%～0.25%的碳、0.10%～0.80%的硅、0.50%～1.60%的锰、0.010%～0.069%的钒及0.0005%～0.006％的硼，其余为Fe和杂质元素配置生产所需的原料，钒通过钒铁合金、钒氮合金、钒渣合金化的形式加入钢水之中。将原料在冶炼设备中进行冶炼，并在棒材轧机上通过控制轧制和控制冷却制得所述余热处理钢筋用钢。本发明技术方案的应用，通过对轧制参数(加热温度、开轧温度、终轧温度、上冷床温度等)的合理控制，可显著提高钢筋的强度指标，同时改善钢材的综合力学性能。

Description

钒硼微合金化余热处理钢筋用钢及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土用热轧带肋钢筋用钢及其生产工艺，尤其是一种钒、硼微合金化余热处理高强度钢筋用钢及其生产工艺。

背景技术

余热处理钢筋可利用轧制余热，在轧钢生产线上直接进行热处理。该生产工艺技术充分利用轧制余热，通过在线热处理实现了钢材的强化，能有效地发挥钢材的性能潜力，并通过工艺强化节约了合金资源。通过各种工艺参数的控制能改善钢筋的性能，在较大幅度提高钢筋强度的同时，保持较好的塑韧性，完全能保证钢筋的综合性能满足要求。更重要的是余热处理钢筋在提高强度的同时，不需要消耗大量合金元素的资源，降低生产成本。其基本原理是钢筋从轧机的成品机架轧出后，经穿水冷却装置、用高压水进行快速表面淬火，然后利用钢筋芯部热量由里向外传输对钢筋表层进行自回火，并在冷床空冷至室温。

中国标准GB13014-1991中列出了一种钢筋混凝土用余热处理钢筋，牌号为20MnSi，成分要求是：0.17%～0.25%的C，0.40%～0.80%的Si，1.20%～1.60%的Mn，≤0.045%的P及≤0.045%的S。要求屈服强度≥440MPa。我国出口的英标屈服强度460MPa级钢筋也大多数采用了20MnSi钢余热处理工艺。

也可用Q235类普碳钢来生产余热处理钢筋，中国标准GB/T700-2006中Q235B钢的成分要求是：≤0.20%的C，≤0.35%的Si，≤1.40%的Mn，≤0.045%的P，≤0.045%的S。但用Q235B钢经过余热处理工艺来生产屈服强度460MPa级及以上级别钢筋时，要求冷却强度大、对冷却装置的技术要求高；轧制速度受到限制。

发明专利（公开号：CN101457329）设计了一种硼微合金化余热处理钢筋用钢，化学成分配比（按重量百分比）为：0.15％～0.23％的C、≤0.80％的Si、0.45％～0.98％的Mn、≤0.045％的P，≤0.045％的S、0.0005％～0.006％的B，其余为Fe和杂质元素。可以进一步降低20MnSi余热处理钢筋的合金含量，节约合金资源，减少生产成本；也可克服Q235类普碳钢余热处理钢筋对冷却装置的技术要求高、冷却工艺控制难度大、生产效率较低的缺点。

在生产小规格（如公称直径Ф6mm～Ф10mm）460MPa、500MPa高强度余热处理钢筋时，冷却强度不能过大，否则容易堵钢、发生蛇形弯曲，无法正常生产，使用现有余热处理钢筋用钢就不能满足强度要求。另外，在轧后冷却设备冷却能力不足的生产情况下，使用现有余热处理钢筋用钢也不能满足强度要求。

发明内容

本发明的目的是设计一种钒、硼微合金化余热处理高强度钢筋用钢及其生产工艺。可用于在冷却强度不大的情况下生产小规格（如公称直径Ф6mm～Ф10mm）460MPa、500MPa高强度余热处理钢筋；也可在轧后冷却设备的冷却能力不足的情况下，生产Ф12mm～Ф40mm的高强度余热处理钢筋。

本发明的一个目的，一种钒硼微合金化余热处理钢筋用钢，将通过以下技术方案得以实现：所述余热处理钢筋用钢的化学成分按质量百分配比为：0.19%～0.25%的碳、0.10%～0.80%的硅、0.50%～1.60%的锰、0.010%～0.069%的钒及0.0005%～0.006％的硼，其余为Fe和杂质元素。

本发明的另一个目的，一种钒硼微合金化余热处理钢筋用钢的生产工艺，将通过以下技术方案得以实现：按质量百分配比0.19%～0.25%的碳、0.10%～0.80%的硅、0.50%～1.60%的锰、0.010%～0.069%的钒及0.0005%～0.006％的硼，其余为Fe和杂质元素配置生产所需的原料，将原料在冶炼设备中进行钢水冶炼，并在棒材轧机上通过控制轧制和控制冷却制得所述余热处理钢筋用钢，其中轧制时钢坯的加热温度为1000～1250℃，控制轧制的开轧温度为950～1050℃、终轧温度900～1100℃，而控制冷却的上冷床温度为655～960℃。

进一步地，质量百分配比中所述钒通过钒铁合金、钒氮合金、钒渣合金化的形式加入钢水之中。

本发明钒硼微合金化余热处理钢筋用钢的技术方案得以应用实施后，通过对轧制参数(加热温度、开轧温度、终轧温度、上冷床温度等)的合理控制，可显著提高钢筋的强度指标，同时改善钢筋的塑性等综合力学性能。

具体实施方式

鉴于现有技术的诸多缺陷，本发明的目的是创新并提出一种钒、硼微合金化余热处理高强度钢筋用钢及其生产工艺。可用于在冷却强度不大的情况下生产小规格（如公称直径Ф6mm～Ф10mm）460MPa、500MPa高强度余热处理钢筋；也可在轧后冷却设备的冷却能力不足的情况下，生产Ф12mm～Ф40mm高强度余热处理钢筋。

首先从本发明钢材的成分构成来看，该种钒、硼微合金化余热处理高强度钢筋用钢由以下合金元素按重量百分比（wt％）组成：0.19%～0.25%的碳、0.10%～0.80%的硅、0.50%～1.60%的锰、0.010%～0.069%的钒及0.0005%～0.006％的硼，其余为Fe和杂质元素。本发明钢种的碳、硅、锰含量与GB13014-1991中20MnSi钢的基本相当，磷、硫杂质元素的要求也相当。钒溶于奥氏体中能显著增加钢的淬透性，在铁素体中析出的钒的碳化物或碳氮化物，具有显著的弥散强化作用，钒可通过钒铁合金、钒氮合金、钒渣合金化等形式加入钢中。B的突出作用是微量B就可以成倍增加钢的淬透性。对于余热处理钢筋而言，增加钢的淬透性具有重要的意义，通过相变强化可以使钢筋获得较高的强度。淬透性较高的钢对淬火时冷却强度的要求较低，本发明钢采用钒、硼复合微合金化可以解决冷却强度低时的余热处理钢筋强化问题。

再从本发明钢材的制造工艺来看，其是在生产普通钢筋所需原料的基础上做了如上改进，继而采用常规的设备和传统的冶炼工艺（即在冶炼时采用已知方法，按常规操作方式向钢水中添加几种已知的合金元素），并采用控制轧制和控制冷却工艺（可以是穿水冷却工艺）进行轧制。

换句话说，本发明钢种只需按上述成分范围，在转炉、电炉或其它冶炼炉中按常规冶炼工艺即可实现生产，并能在普通棒材轧机上采用控制轧制以及控制冷却工艺生产出高强度钢筋。即通过对轧制参数（加热温度、开轧温度、终轧温度、上冷床温度等）的合理控制，提高和改善钢材的综合力学性能。轧制时钢坯加热温度1000℃～1250℃，开轧温度950℃～1050℃，终轧温度900℃～1100℃，上冷床温度655℃～960℃。

采用本发明钢种和生产工艺生产钢筋的实施例见表1和表2所示（限于表格横向跨度将表格拆分为表1和表2，其中相同编号及规格所对应的钢材化学成分与轧制工艺、力学性能相匹配），生产条件为转炉冶炼，连铸成150mm方坯，连续棒材轧机上轧制，轧后余热处理。生产的钢筋性能良好。

Figure 2012102423552100002DEST_PATH_IMAGE001

表1。

Figure 2012102423552100002DEST_PATH_IMAGE002

表2。

本发明用于在冷却强度不大的情况下生产小规格（如公称直径ФФ6mm～Ф10mm）460MPa、500MPa高强度余热处理钢筋，也可在轧后冷却设备的冷却能力不足的情况下，生产Ф12mm～Ф40mm高强度余热处理钢筋。可显著提高钢筋的强度指标，并保证钢筋具有很好的综合性能。

除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.钒硼微合金化余热处理钢筋用钢，其特征在于，所述余热处理钢筋用钢的化学成分按质量百分配比为：0.19%～0.25%的碳、0.10%～0.80%的硅、0.50%～1.60%的锰、0.010%～0.069%的钒及0.0005%～0.006％的硼，其余为Fe和杂质元素。

2.钒硼微合金化余热处理钢筋用钢的生产工艺，其特征在于：按质量百分配比0.19%～0.25%的碳、0.10%～0.80%的硅、0.50%～1.60%的锰、0.010%～0.069%的钒及0.0005%～0.006％的硼，其余为Fe和杂质元素配置生产所需的原料，将原料在冶炼设备中进行钢水冶炼，并在棒材轧机上通过控制轧制和控制冷却制得所述余热处理钢筋用钢，其中轧制时钢坯的加热温度为1000～1250℃，控制轧制的开轧温度为950～1050℃、终轧温度900～1100℃，而控制冷却的上冷床温度为655～960℃。

3.根据权利要求2所述的钒硼微合金化余热处理钢筋用钢的生产工艺，其特征在于：质量百分配比中所述钒通过钒铁合金、钒氮合金、钒渣合金化的形式加入钢水之中。