CN103741022A - 一种高强度建筑用钢筋 - Google Patents

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董捷
姜德刚
谭晓东
卜向东
吕刚
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Abstract

一种高强度建筑用钢筋，该建筑钢筋的化学成分中重量百分比为：C 0.22～0.25％，Si 0.60～0.75％，Mn 1.50～1.60％，P≤0.03％，S≤0.03％，V 0.13～0.20，[N]140～220ppm，RE≤0.0015，其余为铁和不可避免的杂质。本发明公开了一种高强度钢筋，屈服强度大于600MPa，抗拉强度大于750MPa，延伸率大于14％。本发明公开了稀土微合金化建筑钢筋，通过提高钢中的[N]的情况下优化钢筋的性能，使产品在屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能及焊接性能均得到提高。

Description

一种高强度建筑用钢筋
技术领域
属于材料成型技术领域，主要涉及建筑用钢筋。
背景技术
当前，我国钢铁工业已经进入了以结构调整为主线的发展阶段。随着我国工业化进程的加快，基础设施建设的工程质量水平要求越来越高，大大促进了冶金工业产品的升级换代。尤其是在建筑领域中目前被广泛使用的20MnSiII级HRB335螺纹钢筋，已不能满足高层建筑的质量要求。
为了满足建筑市场的需要，为了防止以后大型工程、建筑物断裂倒塌事故的重演，选用具有更高屈服强度的建筑螺纹钢筋是十分必要的。我国是地震及自然灾害高发地区，一旦发生破坏性地震和自然灾害，对建筑物的破损影响相当严重。为了防震，大力倡导III级及III级以上钢筋在重点工程和高层建筑中推广和使用，对于提高建筑物的使用寿命，具有重大意义。
为了应对GB1499.2《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》的修订以便增加HRB600强度级别钢筋的内容，同时适应建筑用钢筋的高强度化和抗震设计要求。在已有的HRB400、HRB500及其它抗震用钢筋的基础上开发600MPa级钢筋，来适应我国建筑钢材升级换代的市场需求，提高我国螺纹钢产品的市场竞争力。
发明内容
本发明的目的是公开一种高强度建筑用钢筋，其钢坯的化学成分及含量(重量百分比)应符合：C0.22～0.25％，Si0.60～0.75％，Mn1.50～1.60％，P≤0.03％，S≤0.03％，V0.13～0.20，[N]140～220ppm，RE≤0.0015，其余为铁和不可避免的杂质。其以热轧状态交货，屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥750MPa，延伸率≥14％，各类非金属夹杂物均小于1.5级。轧制温度：开轧温度在1030℃～1160℃，终轧温度在900℃～925℃，总压缩比大于5。
本发明的突出优点采用在钢中加入少量稀土，并提高钢中的[N]的情况下优化钢筋的性能，使产品的屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能及焊接性能均得到提高。采用V／V-N微合金化技术是目前世界各国发展高强度可焊接钢筋的主要技术路线。但是，钒的加入使钢筋的成本提高。微合金化元素在钢中通过形成碳、氮化物来起作用。由于钢中氮化物比碳化物具有更高的稳定性，析出相更细小弥散，其强化效果明显提高。因此提高钢中[N]含量，并加入少量稀土优化钢的综合生能。目前广泛使用的钢筋种类包括HRB335、HRB400、HRB500螺纹钢筋及抗震钢筋，还没有开发稀土微合金化600MPa级高强度钢筋。为进一步降低高强度钢筋成本，充分挖掘微合金化的技术潜力，打造包钢特有的稀土钢品牌，研制出高强度稀土高强钢筋。
附图说明
图1是3#试样(200倍下HRB600试验钢)的金相组织照片。
图2是4#试样(200倍下HRB600试验钢)的金相组织照片。
图3是5#试样(200倍下HRB600试验钢)的金相组织照片。
图4是5#试样(500倍下HRB600试验钢)的金相组织照片。
图5是6#试样(500倍下HRB600试验钢)的金相组织照片。
图6是7#试样(500倍下HRB600试验钢)的金相组织照片。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1：
采用中频真空感应炉进行冶炼，钢坯轧制成Φ20mm的钢筋，轧制温度：开轧温度1100℃，终轧温度909℃，钢坯的(重量百分比)化学成分见表1—1。
表1—1         化学成分(重量百分比，％)
编号 C Si Mn P S V Re [N]／ppm
1# 0.22 0.64 1.60 0.017 0.020 0.13 0.02 200
用HRB600试验钢采用上述工艺轧制的Φ20mm钢筋进行拉拔力学性能试验，力学性能试验结果见表1-2，达到钢筋屈服强度大于600MPa，抗拉强度大于750MPa，延伸率大于14％的要求。
表1-2          力学性能
Figure BDA0000424171810000021
试验力学性能不仅满足拉力性能要求且达到抗震钢筋的标准：
1)实验数据满足钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比R°m/R°el≥1.25；
2)钢筋实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比R°el/Rel≤1.30。
实施例2：
采用中频真空感应炉进行冶炼，钢坯轧制成Φ20mm钢筋，轧制温度：开轧温度1120℃，终轧温度914℃，钢坯的(重量百分比)化学成分见表2-1。
表2-1        化学成分(重量百分比，％)
编号 C Si Mn P S V Re [N]／ppm
2# 0.23 0.68 1.58 0.016 0.021 0.18 0.02 220
采用上述工艺轧制的Φ20mm钢筋进行拉拔力学性能试验，力学性能试验结果见表2-2，达到钢筋屈服强度大于600MPa，抗拉强度大于750MPa，延伸率大于14％的要求。
表2-2             力学性能
Figure BDA0000424171810000031
试验力学性能不仅满足拉力性能要求且达到抗震钢筋的标准：
1)实验数据满足钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比R°m／R°el≥1.25；
2)钢筋实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比R°el/Rel≤1.30。
实施例3：
采用中频真空感应炉进行冶炼，钢坯轧制成Φ20mm的钢筋，轧制温度：开轧温度1074℃，终轧温度910.5℃，钢坯的(重量百分比)化学成分为见表3-1。
表3-1         化学成分(重量百分比，％)
编号 C Si Mn P S V Re [N]／ppm
3# 0.24 0.75 1.60 0.022 0.016 0.19 0.02 178
采用上述工艺轧制的Φ20mm钢筋进行拉拔力学性能试验，力学性能试验结果见表3-2，达到钢筋屈服强度大于600MPa，抗拉强度大于750MPa，延伸率大于14％的要求。
表3-2           力学性能
Figure BDA0000424171810000032
试验力学性能不仅满足拉力性能要求且达到抗震钢筋的标准：
1)实验数据满足钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比R°m/R°el≥1.25；
2)钢筋实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比R°el/Rel≤1.30。
实例4：
采用中频真空感应炉进行冶炼，钢坯轧制成Φ20mm的钢筋，轧制温度，开轧温度1030℃，终轧温度895℃，钢坯的(重量百分比)化学成分为见表4-1。
表4-1        化学成分(重量百分比，％)
Figure BDA0000424171810000042
采用上述工艺轧制的Φ20mm钢筋进行拉拔力学性能试验，力学性能试验结果见表4-2，达到钢筋屈服强度大于600MPa，抗拉强度大于750MPa，延伸率大于14％的要求。
表4-2         力学性能
Figure BDA0000424171810000043
试验力学性能不仅满足拉力性能要求且达到抗震钢筋的标准：
1)实验数据满足钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比R°m/ R°el≥1.25；
2)钢筋实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比R°el／Rel≤1.30。
实施例5：
采用中频真空感应炉进行冶炼，钢坯轧制成
Figure BDA0000424171810000044
20mm的钢筋，轧制温度：开轧温度1150℃，终轧温度924℃。钢坯的(重量百分比)化学成分为见表5-1。
表5-1化学成分(重量百分比，％)
编号 C Si Mn P S V Re [N]／ppm
5# 0.22 0.620 1.56 0.0191 0.020 0.14 0.0008 143
采用上述工艺轧制的Φ20mm钢筋进行拉拔力学性能试验，力学性能试验结果见表5-2，达到钢筋屈服强度大于600MPa，抗拉强度大于750MPa，延伸率大于14％的要求。
表5-2        力学性能
Figure BDA0000424171810000051
试验力学性能不仅满足拉力性能要求且达到抗震钢筋的标准：
1)实验数据满足钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比R°m／R°el≥1.25；
2)钢筋实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比R°el／Rel≤1.30。
实施例6：
采用中频真空感应炉进行冶炼，钢坯轧制成Φ20mm的钢筋，轧制温度：开轧温度1156℃，终轧温度920℃。钢坯的(重量百分比)化学成分为见表6-1。
表6-1          化学成分(重量百分比，％)
编号 C Si Mn P S V Re [N]／ppm
6# 0.220 0.60 1.55 0.0219 0.019 0.16 0.0006 145
采用上述工艺轧制的Φ20mm钢筋进行拉拔力学性能试验，力学性能试验结果见表6-2，达到钢筋屈服强度大于600MPa，抗拉强度大于750MPa，延伸率大于14％的要求。
表6-2            力学性能
Figure BDA0000424171810000052
试验力学性能不仅满足拉力性能要求且达到抗震钢筋的标准：
1)实验数据满足钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比R°m/R°el≥1.25；
2)钢筋实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比R°el/Rel≤1.30。

Claims (3)

1.一种高强度建筑用钢筋，其特征在于化学组成按重量百分比为：C0.22～0.25％，Si0.60～0.75％，Mn1.50～1.60％，P≤0.03％，S≤0.03％，V0.13～0.20，[N]140～220ppm，RE≤0.0015，其余为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强度建筑用钢筋，其特征在于实测抗拉强度与实测屈服强度之比为R°m/R°el≥1.25，实测屈服强度与标准屈服强度特征值之比为R°el/Rel≤1.30。
3.如权利要求1所述特征的一种高强度建筑用钢筋的轧制工艺，其特征在于开轧温度1030℃～1160℃，终轧温度在900℃～925℃，总压缩比大于5。
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