CN103469117A

CN103469117A - 一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋及其生产方法

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Publication number: CN103469117A
Application number: CN2013103484825A
Authority: CN
Inventors: 徐志东; 范植金; 徐志; 吴杰; 周新龙; 罗国华; 张帆; 丁礼权; 王瑞敏
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-08-12
Also published as: CN103469117B

Abstract

一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋，其组分及重量百分比含量为：C:0.17～0.25%、Si:0.4～0.8%、Mn：1.2～1.5%、P≦0.045%、S≦0.045%、V：0.05～0.08%、N：0.006～0.018%其余为Fe和杂质元素；规格直径为12~40mm；其步骤：铁水脱硫；转炉顶底复合吹炼；在氩站进行成分微调并吹入氮气；LF炉精炼并向炉内吹入氮气；连铸；进行堆垛冷却；对铸坯加热；进行粗轧及精轧；自然冷却至室温。本发明在保证力学性能，即热轧态屈服强度在530MPa以上，强屈比在1.25～1.30之间，A≥18%，A_gt≥10的前提下，通过通入氮气使成本大幅降低，钒合金用量大幅减少，且随着钢中氮的含量增加，V(C，N)量增大且弥散度增加，强化效果更显著的特点，且力学性能稳定。

Description

一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种钢筋及其生产方法，具体地属于一种带肋钢筋及其生产方法，尤其适用于通过钒氮微合金强化技术来提高强屈比的热轧带肋抗震钢筋及其生产方法。

背景技术

由于地震等灾害的频发，特别是5.12汶川地震后，建筑行业用钢的抗震性能指标得到广泛关注，高强度、高屈服比的抗震钢筋将逐渐成为主流。

目前所生产的热轧带肋抗震钢筋，均是通过添加钒氮合金提高钢筋的屈服强度和延伸率，其存在的不足是：国家大力推行高强钢筋的政策，导致按照常规工艺生产的HRB500所需的钒合金价格大幅飙升，生产成本过高，完全挤占了企业的空间，不利于企业提高竞争力；钒氮合金是一种复合合金，其制备复杂，价格昂贵，生产成本高，企业生产动力不足，产量无法规模化；我国国内钒资源储量非常有限，大规模的开采不利于环境的保护和宝贵资源的利用。

经检索，中国专利申请号为CN200910184824.8的专利文献，其公开了500MPa级的大规格热轧带肋钢筋用钢及其冶炼方法，化学成分重量百分比为：C 0.17-0.25%、Si 0.40-0.80%、Mn 1.40-1.60%、P≤0.045%、S≤0.045%、V 0.06-0.10%、N 0.012-0.033%，且V/N比＝3.0-5.0，其余为Fe和杂质元素，其冶炼方法为：在转炉冶炼出钢过程中，向钢包中每吨钢水加入含0.62-1.01kg纯钒的钒氮合金，加入含0.09-0.32kg纯氮的增氮剂，将钢水的V/N比控制在3.0-5.0。本发明通过添加含钒合金和增氮剂，可将钢水的V/N比控制在3.0-5.0，利用廉价的氮元素充分发挥钒的强化效果，明显地减少钒的用量。其存在的不足：制备纯钒的钒合金以及纯氮的增氮剂的工艺复杂，价格昂贵，提高了钢筋的生产成本，企业动力不足，无法实现批量化生产。期刊号为钢铁研究.2011,39(1).-23-27,45的文章，其介绍了HRB500的化学成分（重量百分比）要求为：C≤0.25%、Si≤0.7%、Mn≤1.58%、P≤0.035%、S≤0.035%、V≤0.095%、N 0.018-0.02。50tLD顶底复吹转炉冶炼—吹氩处理—方坯连铸—加热炉加热—全连续式棒材轧机轧制—冷床空冷—切剪、包装—HRB500E高强度抗震钢筋，加热炉1100-1150℃，50-70min，18机架全连续轧制，开轧温度1020-1070℃，终轧温度小于1050℃，终轧后钢筋上翻转冷床置于空气中自然空冷至室温。不同工艺生产的40mm直径的HRB500抗震钢筋力学性能如下表所述。

Figure 2013103484825100002DEST_PATH_IMAGE001

其存在的不足：利用氮的合金来增加钢中氮含量，且钢中合金含量偏高，提高了生产成本，挤占了钢厂的利润空间，不利于提高企业的竞争力。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种加矾、吹氮气的方式，在保证其热轧带肋抗震钢筋力学性能，即热轧态屈服强度在530MPa以上，强屈比在1.25～1.30之间，延伸率A≥18%，A_gt≥10%的前提下，钒合金用量大幅减少，使成本降低的强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋及其生产方法。

实现上述目的的措施：

一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋，其组分及重量百分比含量为：C: 0.17～0.25%、Si: 0.4～0.8%、Mn：1.2～1.5%、P≦0.045%、S≦0.045%、V：0.05～0.08%、N：0.006～0.018%其余为Fe和杂质元素；规格直径为12~40mm；

其中：当直径在12~16mm时，组分及重量百分比含量为：C: 0.17～0.25%、Si：0.4～0.8%、Mn：1.2～1.5%、P≦0.045%、S≦0.045%、V：0.05～0.08%、N：0.006～0.011%；

当直径大于16mm至25mm时，组分及重量百分比含量为：C：0.17～0.25%、Si：0.4～0.8%、Mn：1.2～1.5%、P≦0.045%、S≦0.045%、V：0.06～0.08%、N ：0.011～0.014%；

当直径大于25mm至40mm时，组分及重量百分比含量为：C ：0.17～0.25%、Si：0.4～0.8%、Mn ：1.2～1.5%%、P≦0.045%、S≦0.045%、V ：0.06～0.08%、N：0.014～0.018%。

生产一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋的方法，其步骤：

1)进行铁水脱硫：采用喷镁粉脱硫工艺，并控制铁水硫含量[S]≤0.010%，将脱硫渣扒干净；

2)进行转炉顶底复合吹炼，当出钢量到钢水总量的1/4时，向钢液中按照21～23公斤/吨钢加入硅锰铁，按照1.4~1.6公斤/吨钢加入硅铁，然后再按照0.9～1.4公斤/吨钢加入加入钒铁，及按照不超过0.3公斤/吨钢加入碳粉；当钢水量出至钢水总量的3/4时，所要加入的合金及增碳剂必须全部加完；

3)在氩站进行成分微调，并吹入氮气，控制氮气吹入压力为0.5～0.6MPa，流量在7~10Nm³/分钟，吹入时间控制不超过10分钟；

4)进行LF炉精炼，并向炉内吹入压力为0.5～0.6MPa、流量为7.0～10.0Nm³/分钟的氮气，吹氮时间不低于30分钟；炉内加热时间不低于10分钟；

5)进行连铸：采用大罐长水口和结晶器浸入式水口进行保护浇注；中包保护渣采用碱性保护渣，结晶器保护渣采用低碳钢保护渣；中包钢水温度控制在1530～1545℃；铸坯拉速控制在1.6～1.8米/分钟；

6)进行堆垛冷却，冷却至室温；

7)对铸坯加热，控制均热段温度在1150～1300℃，加热时间不低于100分钟；

8)进行粗轧及精轧：控制粗轧开轧温度在1050～1150℃；控制精轧终轧温度不超过1100℃；

9)自然冷却至室温。

本发明中各元素及主要工序的作用

C ：作为一种经济型强化元素，溶于基体中，能够起到固溶强化左右，因此不能太低，所以选择C的范围在0.17～0.25%。

Si ：是一种廉价的置换强化元素，可以显著提高钢的强度，但是Si含量过高会影响钢的焊接性能，所以选择Si的范围在0.4～0.8%。

Mn：显著降低钢的相变温度，通过控制轧制过程，细化晶粒，综合提高钢的综合性能，但Mn太高会导致可焊性和焊接热影响区热性恶化，所以选择Mn的范围在1.2～1.5%；

P：作为有害元素，理论上要求其含量越低越好，但考虑现场生产成本原因，只要不对钢筋的性能产生影响，所以按国标范围控制，选择P的范围≦0.045%。

S：作为有害元素，理论上要求其含量越低越好，但考虑现场生产成本原因，只要不对钢筋的性能产生影响，所以按国标范围控制，选择S的范围≦0.045%。

V：是微合金化钢最常用也是最有效的强化元素之一。钒的作用是通过形成VN、V (CN)来影响钢的组织和性能，它主要是在奥氏体晶界的铁素体中沉淀析出，细化铁素体晶粒，增加钢的强度。钢中加钒后，强度可增加150 MPa以上。钒的这种效果，对于热轧交货的钢材显得尤为重要。

N:作为VN析出必需的元素，为了保证一定的析出量，因此，其含量有最小的含量，但是N含量过高会影响钢中内部质量，所以选择N的范围在0.006～0.018%；

主要工艺的控制理由：

通过控制均热温度1150～1250℃，增加钒氮合金固溶量；正常加热时间100～150min，防止奥氏体晶粒粗大；开轧温度1050～1150℃；控制终轧温度950～1100℃，防止组织混晶并发挥钒氮微合金的细化晶粒和析出强化作用；钢筋在冷床上空冷至200℃以下后再下送，保证钢筋组织和性能的均匀性从而实现实现提高钢筋强屈比。本发明的优点在于利用廉价的氮元素对钢筋进行微合金化处理，发挥了氮元素析出强化的特点，大幅度减少了V合金的用量，实现低成本生产出高强度、高强屈比、力学性能稳定的抗震HRB500E的热轧带肋钢筋。

本发明与现有技术添加钒铌、钒氮微合金化技术相比，其在保证力学性能，即热轧态屈服强度在530MPa以上，强屈比在1.25～1.30之间，A≥18%，A_gt≥10的前提下，使成本大幅降低，钒合金用量大幅减少的强屈比≥1.25强调充分发挥V钢中随着氮的含量增加，V(C，N)量增大且弥散度增加，强化效果更显著的特点，利用廉价的氮气代替VN合金进行增氮，从而使成本吨钢降低至少30元，且力学性能稳定。本发明严禁水冷或沾水。

附图说明

附图为本发明的金相组织图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

其步骤：

6)进行堆垛冷却，冷却至室温；

9)自然冷却至室温。

表1 本发明各实施例及对比例的化学成分（wt％)

表2 本发明各实施例及对比例工艺主要参数控制列表（一)

表2 本发明各实施例及对比例控轧工艺主要参数控制（二)

表3 本发明各实施例及对比例力学性能检验结果对比列表

从表3可以看出，本发明的充分发挥钒的析出强化作用，在减少合金添加量的情况下，强度仍然与目前生产的钢筋性能相当，且塑性性能更好。

经测算，就目前市场价格来讲，因采用氮气替代VN合金，每吨钢可降低成本在35元。

本发明严禁用水冷却或接触到水。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims

1.一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋，其组分及重量百分比含量为：C: 0.17～0.25%、Si: 0.4～0.8%、Mn：1.2～1.5%、P≦0.045%、S≦0.045%、V：0.05～0.08%、N：0.006～0.018%其余为Fe和杂质元素；规格直径为12~40mm；

2.生产如权利要求1所述的一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋的方法，其步骤：

6)进行堆垛冷却，冷却至室温；

9)自然冷却至室温。