CN103710618A - 硼钛复合微合金化余热处理钢筋用钢 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硼钛复合合金化余热处理钢筋用钢，其化学成分重量百分比为：0.15-0.25%C，0.35-0.80%Si，0.60-1.50%Mn，P≤0.045%，S≤0.045%，0.0005-0.0035%B，0.011-0.022%Ti，其余为Fe和杂质元素。本发明适用于生产≤φ50mm的余热处理钢筋，用其生产的钢筋的性能指标达到：屈服强度R_eL（R_p0.2）≥600MPa，强屈比R_m/R_eL（R_p0.2）≥1.15,最大应力下的总伸长率Agt≥5.0%。通过降低冷却强度，本发明还可生产屈服强度460MPa～550MPa级余热处理钢筋。

Description

硼钛复合微合金化余热处理钢筋用钢

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，尤其涉及一种硼钛复合微合金化余热处理钢筋用钢。 

背景技术

余热处理钢筋是一种高效节约型钢材，其生产工艺能有效地发挥钢材的性能潜力，通过各种生产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。同时，大幅度降低了合金元素用量，节约了生产成本。 

生产余热处理钢筋时，利用轧制余热，在轧钢作业线上直接进行热处理。其基本原理是钢筋从轧机的成品机架轧出后，经冷却装置进行快速决面淬火，然后利用钢筋芯部热量由里向外自回火，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%C，0.40%-0.80%Si，1.20%-1.60%Mn，≤0.045%P，≤0.045%S。要求屈服强度≥440 MPa。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%C，≤0.35%Si，≤1.40%Mn，≤0.045%P，≤0.045%S。但用Q235B钢经过余热处理工艺来生产460MPa级及以上级钢筋时，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、影响生产效率；冷却工艺控制难度大、轧制时易堵钢、成材率低，甚至因不能保证生产稳定顺行而不能实现工业性规模化生产。 

发明专利“硼微合金化余热处理钢筋用钢”（CN101457329A）公开了一种余热处理用钢，其化学成分配比（按重量百分比）为：0.15-0.25%C、≤0.80%Si、0.45-1.00%Mn、≤0.045%P，≤0.045%S、0.001-0.006%B，其余为Fe和杂质元素。可用于生产≤φ50mm的余热处理钢筋，用其生产的钢筋的性能指标达到：屈服强度R_eL（R_p0.2）≥540MPa，强屈比R_m/ R_eL（R_p0.2）≥1.15, 最大应力下的总伸长率A_gt≥7.5%。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。但在这种钢筋在批量生产中，钢筋出现表面翘皮缺陷的几率较高、强度性能的波动较大，甚至有时低于标准的要求。 

发明内容

本发明的目的是提供一种硼钛复合合金化余热处理钢筋用钢，能消除硼合金化余热处理钢筋表面翘皮缺陷，更有效地发挥硼合合金化的作用，提高钢筋强度，减小性能波动。 

为解决上述技术问题，本发明提供一种硼钛复合合金化余热处理钢筋用钢，其化学成分重量百分比为：0.15-0.25%C，0.35-0.80%Si，0.60-1.50%Mn，P≤0.045%，S≤0.045%，0.0005-0.0035%B，0.011-0.022%Ti，其余为Fe和杂质元素。 

本发明优选的化学成分重量百分比为：0.18-0.24%C，0.40-0.70%Si，0.65-1.10%Mn，P≤0.045%，S≤0.045%，0.0012-0.0030%B，0.011-0.022%Ti，其余为Fe和杂质元素。 

本发明生产出的热轧钢筋或其它棒材的显微组织特征是：表面是自回火组织，芯部主要组织是铁素体+珠光体，表面与芯部之间存在有多种混合组织的过渡层。 

下面具体说明技术方案的内容： 

C可提高余热处理时钢的淬透性、并能强化钢筋的芯部组织，但降低C含量有利于改善钢筋焊接性能和塑性、韧性，经过综合考虑，本发明的C含量选择为0.15-0.25%。Si具有有强烈的固溶强化作用，本发明的Si含量与GB13014-1991中为20MnSi钢的基本相当。Mn可提高淬透性，起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，为获得高强度的余热处理钢筋。加入适量Mn是必要的。对于建筑用钢筋而言，对P、S等杂质元素含量的要求并不高，故本发明只要求≤0.045%P，≤0.045%S。

B是我国较富有的一种元素，它的突出作用是微量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，因而本发明钢可以解决合金含量很低的Q235类普碳钢生产余热处理钢筋时存在的对冷却装置的技术要求高、冷却工艺控制难度大、生产效率较低等问题。B主要是在奥氏体晶界的偏聚，使奥氏体分解时新相在奥氏体晶界处形核发生困难，造成奥氏体分解的孕育期加长，提高淬透性。而硼的性质较为活泼，易与钢中的氮形成BN化合物，BN相属无效硼，在化学分析中称酸不溶硼，没有提高淬透性的作用。加B钢裂纹敏感性较强，在连铸冷却过程中，B与N结合形成BN，在奥氏体晶界析出，易引起晶界脆化，引发热裂纹，热裂纹被氧化皮盖住不易被发现，造成成品钢筋上出现表面翘皮缺陷。 

加入微量Ti可固定钢中N，使得钢中有效B的含量增加，从而更有效地发挥硼合合金化的作用，提高钢筋强度，减小性能波动。同时，可避免BN引起的连铸坯裂纹，消除硼合金化余热处理钢筋表面翘皮缺陷。 

本发明提供的硼钛复合合金化余热处理钢筋用钢，能消除硼合金化余热处理钢筋表面翘皮缺陷，更有效地发挥硼合合金化的作用，提高钢筋强度，减小性能波动。本发明适用于生产≤φ50mm的余热处理钢筋，用其生产的钢筋的性能指标达到：屈服强度R_eL（R_p0.2）≥600MPa，强屈比R_m/ R_eL（R_p0.2）≥1.15, 最大应力下的总伸长率Agt≥5.0%。通过降低冷却强度，本发明还可生产屈服强度460MPa～550MPa级余热处理钢筋。 

具体实施方式

本发明钢在通用炼钢设备上冶炼、连续浇注成钢坯。再在通用钢筋轧钢生产设备上进行轧制，轧后余热处理，经冷却装置进行快速表面淬火，然后利用钢筋芯部热量由里向外传输自回火。钢筋在冷床上自然冷却、随后剪切、打捆、入库。 

本发明各实施例的成分见表1，生产条件为50吨转炉冶炼，连铸成150mm方坯，连续棒材轧机上轧制，轧后余热处理，力学性能见表2， 

可以看出，硼钛合金化余热处理钢筋具有较高的强韧性配合， R_eL≥600MPa，强屈比R_m/ R_eL≥1.15, A_gt≥5.0%，反弯性能良好。

  

表1   本发明各实施例成分

 表2   本发明各实施例力学性能

 注：按实际横截面积计算强度；反弯试验试样应绕弯心进行弯曲，弯曲角度为90^o，弯心直径不超过7d（d为公称直径），试样经人工时效（试样加热到100℃并保温60min），再反弯至少20^o。

用本发明钢和不含钛的含硼钢通过调整冷却强度来生产500MPa级钢筋，工业性批量生产的统计数据见表3，生产条件为50吨转炉冶炼，连铸成150mm方坯，连续棒材轧机上轧制， 1炉钢轧制1个批次，轧后余热处理。统计了热轧带肋钢筋上出现翘皮缺陷的批次以及抽样生产检验时出现试样屈服强度或抗拉强度低于产品标准要求（R_eL≥500MPa，强屈比R_m/ R_eL≥1.08）的批次。从表3可见，含硼钢加钛后可减少钢筋翘皮、强度低现象的发生。 

表3 工业性批量生产的统计数据 

Claims (2)

1. 一种硼钛复合微合金化余热处理钢筋用钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为：0.15-0.25%C，0.35-0.80%Si，0.60-1.50%Mn，P≤0.045%，S≤0.045%，0.0005-0.0035%B，0.011-0.022%Ti，其余为Fe和杂质元素。

2. 如权利要求1所述硼钛复合微合金化余热处理钢筋用钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为：0.18-0.24%C，0.40-0.70%Si，0.65-1.10%Mn，P≤0.045%，S≤0.045%，0.0012-0.0030%B，0.011-0.022%Ti，其余为Fe和杂质元素。