CN104233074A

CN104233074A - 含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋用钢及其生产方法

Info

Publication number: CN104233074A
Application number: CN201310566871.5A
Authority: CN
Inventors: 完颜卫国; 龚志翔
Original assignee: Magang Group Holding Co Ltd; Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Magang Group Holding Co Ltd; Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明提供一种含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋用钢，由下列元素组成：0.15-0.25%C，0.30-0.80%Si，0.40-1.20%Mn，0.31-0.60%Cr，0.020－0.060%V，0.0045－0.018%N，P≤0.045%，S≤0.045%。其生产方法为加热温度1050-1220℃，在950℃以上完成轧制；轧后快速冷却，轧件出精轧机后的冷却速度≥150℃/s，钢筋上冷床时表面温度控制在A_c3～A_c3+100℃或800-890℃，钢筋在冷床上自然冷却。钢筋力学性能都达到400MPa级钢筋的要求，室内环境下开始锈蚀的时间比不含铬钒氮微合金化400MPa级控冷钢筋明显延后。

Description

含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋用钢及其生产方法

技术领域

本发明属钢筋混凝土用热轧钢筋，尤其是涉及400MPa级钢筋及其生产方法。

背景技术

热轧带肋钢筋是用于建筑混凝土结构的重要材料。目前我国热轧带肋钢筋产品执行的标准是GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》，产品有335 MPa级、400 MPa级和500 MPa级3强度等级。发展趋势是逐步淘汰335 MPa级低强度钢筋、积极推广400 MPa级和500 MPa级高强度钢筋、研发应用600 MPa级及以上级高强度钢筋。

随着建筑事业的快速发展，400 MPa级热轧带肋钢筋的产量大幅度增加，对产品的质量要求也越来越高。目前400 MPa级钢筋主要采用20MnSi钢加钒、钒氮、铌、钛微合金化工艺生产。为了在保证质量的前提下降低生产成本，一般在轧后都采用弱穿水控制冷却。

目前采用钒氮微合金化方法生产400MPa已经是常用的工艺，充分利用廉价的氮元素降低了昂贵的钒元素含量，从而降低了合金成本。但由于往往轧后轧件采用弱穿水控制冷却，冷却水使得钢筋在储存、运输过程容易产生严重锈蚀，已经直接影响销售。如果不采用弱穿水控制冷却，则需在钢中加入较多量的合金元素，从而增加钢筋的生产成本。

发明专利“一种热轧带肋钢筋的控轧控冷工艺”（CN101367093）和发明专利“ 一种热轧带肋钢筋组合控制轧制工艺”（ CN101367094）提出了生产热轧带肋钢筋的新工艺，都采用了轧件出精轧机后进入冷却器进行快速冷却的工艺，轧件上冷床时表面温度控制在A_c3～A_c3+50℃。在保证力学性能符合或高于国标要求的情况下，可明显地降低钢中Mn、Si和微合金化元素的含量，甚至可不使用微合金化元素，且钢筋表层无回火组织。但是，同样冷却水使得钢筋在储存、运输过程容易产生严重锈蚀。

发明内容

为克服现有技术的缺点，本发明提出了一种含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋用钢及其生产工艺。可以在保证钢筋性能合格稳定的前提下，明显减轻采用弱穿水冷却工艺生产的400MPa级钢筋在储存、运输过程中的锈蚀现象。

为解决上述技术问题，本发明提供一种含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋用钢，按重量百分比由下列元素组成：0.15-0.25%C，0.30-0.80%Si，0.40-1.20%Mn，0.31-0.60%Cr， 0.020－0.060%V，0.0045－0.018%N，P≤0.045%，S≤0.045%，其余为Fe和杂质元素。

一种含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋用钢，其优选的重量百分比由下列元素组成：0.18-0.24%C，0.50-0.70%Si，0.90-1.10%Mn，0.31-0.40%Cr，0.020－0.040%V，0.0045－0.015%N，P≤0.045%，S≤0.045%，其余为Fe和杂质元

素。

一种含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋用钢，其最优的重量百分比由下列元素组成：0.20-0.24%C，0.50-0.65%Si，0.95-1.10%Mn，0.31-0.35%Cr，0.020－0.030%V，0.0065－0.011%N，P≤0.045%，S≤0.045%，其余为Fe和杂质元素。

本发明还提供含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋的生产方法，包括下述步骤：冶炼，按指定元素及含量，采用常规冶炼方法，在转炉或电炉上冶炼，连续浇注成钢坯；棒材轧机轧制，轧制时钢坯加热温度控制在1050-1220℃范围，在950℃以上完成轧制；轧后轧件快速冷却，轧件出精轧机后的冷却速度≥150℃/s，钢筋上冷床时表面温度控制在A_c3～A_c3+100℃或800-890℃，钢筋在冷床上自然冷却。

下面具体说明技术方案的内容。

本发明的碳、硅含量与现有的屈服强度400MPa级钢筋基本相当，磷、硫杂质元素的要求也相当。钢中加入少量铬的作用主要提高钢的抗腐蚀性，铬在钢中还有提高抗氧化性、提高钢的强度和硬度、高温强度和淬透性的作用。由于加入了铬可提高强度，所以可以替代一部分锰，使得锰含量适当降低。本发明采用钒氮作为微合金化元素，钒氮对钢筋的强化效果主要表现为晶粒细化、析出强化和相变强化，钒氮的加入是必要的，本发明采用了0.010－0.035%钒氮含量。

轧制时钢坯加热温度按一般的1050-1220℃范围控制即可。在950℃以上以上完成轧制即基本在奥氏体再结晶区完成轧制是为了实现再结晶细化，且现行的轧钢设备和工艺容易实现。轧制温度在部分再结晶区容易产生混晶，对性能产生不利影响。而轧制温度在未再结晶区则现行的轧钢设备和工艺难以实现。适当的加速冷却有利于防止奥氏体晶粒长大，也有利于抑制钒的碳、氮化物在中温区的析出和长大，并增加析出形核率，增加其阻止再结晶晶粒长大的作用，相变前奥氏体晶粒细化导致了最终产品的组织细化。加速冷却还有利于碳、氮化物在低温区析出。增加的细晶强化和析出强化提高了钢筋的强度。但钢筋的上冷床温度必须控制在A_c3～A_c3+100℃，过低则会在钢筋表层出现回火组织和钢筋断面上出现过多的贝氏体等低温相变产物，过高则冷却强化的效果不好。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：（1）本发明生产出的含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋，其力学性能指标达到：R_eL（R_p0.2）=400-520MPa，R_m≥570MPa, R_m / R_eL（R_p0.2）≥1.25,A_gt≥7.5%；（2）明显减轻采用弱穿水冷却工艺生产的400MPa级钢筋在储存、运输过程中的锈蚀想象；（3）确保了钢筋低成本弱穿水冷却工艺的顺利实施，从而可节约合金资源、降低生产成本。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。采用常规的冶炼方法，按表1各规格指定的元素及含量在转炉上冶炼，连续浇铸成150mm方坯；采用通用的连续棒材轧机，严格控制钢坯加热温度1050－1250℃，在950℃以上轧制完成；轧后轧件快速冷却，轧件出精轧机后的冷却速度≥150℃/s，钢筋上冷床时表面温度控制在A_c3～A_c3+100℃或800-890℃，钢筋在冷床上自然冷却，然后剪切、打捆、入库。其工艺参数、力学性能及轧制后置于室内环境下开始锈蚀的天数（D_锈蚀）列于表2中。

表1、表2还同时列出了钒氮微合金化400MPa级控冷钢筋的成分、工艺参数、力学性能及轧制后置于室内环境下开始锈蚀的天数（D_锈蚀）。

对于上述所有钢筋室内环境下的锈蚀试验，同规格的钢筋都是同一天生产，且都是置于同一试验点同时开始试验，具有相对比较意义，开始锈蚀的时间为钢筋横肋根部周圈完全被新锈覆盖封闭之日，据此计算出开始出现锈蚀的天数D_锈蚀。

表1：钢筋的化学成分

表2：钢筋的工艺参数、力学性能、耐蚀性能

从表2可见，含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋的力学性能都达到了指标要求：R_eL(R_p0.2)＝400-520MPa，R_m≥570MPa,R_m/R_eL(R_p0.2)≥1.25,A_gt≥7.5％。其室内环境下开始锈蚀的时间比不含铬钒氮微合金化400MPa级控冷钢筋明显延后。

Claims

1.一种含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋用钢，其特征在于：按重量百分比由下列元素组成：0.15-0.25%C，0.30-0.80%Si，0.40-1.20%Mn，0.31-0.60%Cr， 0.020－0.060%V，0.0045－0.018%N，P≤0.045%，S≤0.045%，其余为Fe和杂质元素。

2.如权利要求1所述的含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋用钢，其特征在于：按重量百分比由下列元素组成：0.18-0.24%C，0.50-0.70%Si，0.90-1.10%Mn，0.31-0.40%Cr，0.020－0.040%V，0.0045－0.015%N，P≤0.045%，S≤0.045%，其余为Fe和杂质元素。

3.如权利要求1所述的含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋用钢，其特征在于：按重量百分比由下列元素组成：0.20-0.24%C，0.50-0.65%Si，0.95-1.10%Mn，0.31-0.35%Cr，0.020－0.030%V，0.0065－0.011%N，P≤0.045%，S≤0.045%，其余为Fe和杂质元素。

4.一种如权利要求1所述含铬的钒氮微合金化400MPa级钢筋的生产方法，包括冶炼、连铸、轧制、冷却步骤，其特征在于：轧制时钢坯加热温度控制在1050-1220℃，在950℃以上完成轧制；轧后轧件快速冷却，轧件出精轧机后的冷却速度≥150℃/s，钢筋上冷床时表面温度控制在A_c3～A_c3+100℃或800-890℃，钢筋在冷床上自然冷却。