CN104668284A - 一种hrb500e抗震钢筋的轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种HRB500E抗震钢筋的轧制方法，其包括加热过程、轧制过程和冷却过程，所述加热过程：坯料装加热炉前的温度＜500℃，所述坯料加热温度1200～1250℃，在炉时间70～100分钟，所述加热炉采用还原性气氛；所述冷却过程采用自然冷却。本方法能有效地避免弱化晶间结合力和晶粒过度细化，并且降低了位错密度，达到了提高强屈比和避免产生表面裂纹的目的。本方法具有工艺简单、力学性能好、产品合格率高等特点，能够有效地降低产品的生产成本，提升产品质量。

Description

一种HRB500E抗震钢筋的轧制方法

技术领域

本发明涉及一种抗震钢筋的生产方法，尤其是一种HRB500E抗震钢筋的轧制方法。

背景技术

我国是一个多震国家，每次强烈地震都带来灾难性后果，如1976年唐山大地震、5.12汶川大地震，伤亡人数巨大，主要是建筑坍塌造成，给当地及国家造成无法估量的损失，这也引起了建筑界对钢筋强度和抗震性能的高度关注。在节约金属及建筑安全的角度考虑，国家以明令淘汰HRB335等低强度钢筋，向高强度、抗震性能发展，这也给HRB500E高强抗震钢筋的研发及使用提供了动力。国内应用HRB500E钢筋的总量还较少，但是呈现逐年提升、发展速度加快的趋势，但目前只有少数企业能生产HRB500E钢筋，其成分主要以V-N微合金化添加少量Cr为主，在生产中也体现出诸多问题，其内容如下：

1、力学性能的初验合格率低下，主要是问题是强屈比Rm/Rel小于1.25，不能满足GB1499.2-2007中规定的强屈比Rm/Rel不得小于1.25的指标，时常发生将其改判成无强屈比要求的HRB500钢筋。

2、在轧后产品呈现与轧制方向一致的表面裂纹，不满足GB1499.2-2007中规定的弯曲性能，造成大量废品。

上述问题不但增加了运行成本，也给产品质量带来一定的隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高强屈比和弯曲性能HRB500E抗震钢筋的轧制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括加热过程、轧制过程和冷却过程，所述加热过程：坯料装加热炉前的温度＜500℃，所述坯料加热温度1200～1250℃，在炉时间70～100分钟，所述加热炉采用还原性气氛；所述冷却过程采用自然冷却。

本发明所述冷却过程中，对冷床周围进行遮挡。

本发明所述抗震钢筋采用V-N微合金化并且含有0.1wt％～0.3wt％的Cr元素。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明能有效地避免弱化晶间结合力和晶粒过度细化，并且降低了位错密度，达到了提高强屈比和避免产生表面裂纹的目的。本发明具有工艺简单、力学性能好、产品合格率高等特点，能够有效地降低产品的生产成本，提升产品质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明1#试样组织形貌(50X)；

图2是本发明1#试样组织形貌(1000X)；

图3是本发明2#试样组织形貌(17X)；

图4是本发明2#试样组织形貌(1000X)；

图5是本发明3#试样组织形貌(20X)；

图6是本发明3#试样组织形貌(1000X)。

具体实施方式

本HRB500E抗震钢筋的轧制方法中，坯料采取低温入炉(加热炉)，其温度应在500℃以下，坯料浇铸后形成的奥氏体已经转变完毕，形成铁素体和珠光体的常温组织。如果采用800℃以上热装，坯料的组织完全为奥氏体，坯料浇铸后冷却过程中，仍析出的大量合金元素(Cr、V)C-N化合物偏聚在晶界，并且在加热过程中回溶不完全，分散度较差，对钢的热塑性不利，在轧制过程附加拉应力作用下，容易产生裂纹。过高温度装炉，也容易产生魏氏组织，对钢的性能不利。坯料在500～800℃装炉是最不利的，此时处于奥氏体和铁素体共存的双相区，由于坯料在冷却过程中，铁素体首先在奥氏体晶界处生成，就形成铁素体膜包裹奥氏体的形态，铁素体对于(Cr、V)C-N化合物溶解度更低，有更多的(Cr、V)C-N化合物析出，与800℃以上热装相比晶界处富集的化合物更多，即使入炉加热至完全奥氏体化，膜状的先共析铁素体形态仍然不能完全消除，在轧制过程的附加拉应力作用下，奥氏体晶界处碳氮化析出物及先共析铁素体膜在外力作用下通过微孔萌生、聚合和延展导致晶间断裂，在钢筋横肋顶部呈现与轧制方向一致的裂纹，比800℃装炉造成的裂纹更多也更严重。坯料在500℃以下低温入炉，可以避免上述问题，首先此时坯料完全相变后形成了新的晶界，与原奥氏体晶界不重合，析出的化合物已经不再晶界处富集在，而分散在晶粒内部，晶粒尺寸小于原奥氏体晶粒，装炉加热后由铁素体再次转变为奥氏体，再次形成新的晶界，(Cr、V)C-N化合物会更加分散，而避免因析出的化合物的富集而产生表面裂纹，同时增加了钢的强度。

本HRB500E抗震钢筋的轧制方法中，坯料加热温度1200～1250℃，高于奥氏体形成温度约300度，在炉时间70～100分钟，其作用是使奥氏体晶粒长大，也使析出的(Cr、V)C-N化合物进行充分回溶，晶粒过于细小是造成HRB500E钢筋强屈比不合格因素之一，晶粒适当长大是提高强屈比Rm/Rel的有效途径。低温轧制除造成晶粒过于细小外，在轧制过程中，还可以形成过多的位错，由于温度较低恢复过程不彻底，大量的位错遗留在钢筋内部，在塑性变形过程中他们又能产生新的位错源，由于HRB500E钢筋所添加合金较多，对位错有很强烈的钉扎作用，大量位错纠结在一起形成裂纹源，使抗拉强度降低，高温轧制可以使恢复过程更加彻底，以达到消除位错的作用，使位错数量大量减少。加热温度不可超过1300℃，在规定的温度内在炉时间也不应超过120分钟，否则产生过热、过烧的加热缺陷。

本HRB500E抗震钢筋的轧制方法中，加热炉的炉内气氛应呈现还原性，它是在高温下加热及保温坯料的必要条件，如果炉内气氛呈现氧化性，会氧化晶界，弱化晶间结合力，轧制过程中在附加拉应力的作用下同样会产生裂纹。

本HRB500E抗震钢筋的轧制方法中，轧后应自然冷却，不加以穿水或任何其他形式的强制冷却，目的是使晶粒适当粗化，增加恢复过程，消除位错，降低位错密度，从而达到提高强屈比Rm/Rel的目的。为避免钢筋在冷床上温降过快而使晶粒度过于细小、位错密度过大，在冷却过程中最好对冷床周围进行遮挡，减少空气对流，尤其是在冬季。

实施例1：本HRB500E抗震钢筋的轧制方法的具体工艺如下所述。

采用V-N微合金化并且含有0.2wt％的Cr元素的坯料；包括加热过程、轧制过程和冷却过程。

所述加热过程：坯料装加热炉前的温度460℃，所述坯料加热温度1200℃，在炉时间80分钟，加热炉采用还原性气氛。

所述冷却过程：采用自然冷却，并对冷床周围进行遮挡。

实施例2：本HRB500E抗震钢筋的轧制方法的具体工艺如下所述。

采用V-N微合金化并且含有0.1wt％的Cr元素的坯料；包括加热过程、轧制过程和冷却过程。

所述加热过程：坯料装加热炉前的温度498℃，所述坯料加热温度1250℃，在炉时间70分钟，加热炉采用还原性气氛。

所述冷却过程：采用自然冷却，并对冷床周围进行遮挡。

实施例3：本HRB500E抗震钢筋的轧制方法的具体工艺如下所述。

采用V-N微合金化并且含有0.3wt％的Cr元素的坯料；包括加热过程、轧制过程和冷却过程。

所述加热过程：坯料装加热炉前的温度395℃，所述坯料加热温度1220℃，在炉时间100分钟，加热炉采用还原性气氛。

所述冷却过程：采用自然冷却，并对冷床周围进行遮挡。

对16-40螺HRB500E按照实施例1～3及常规坯料热装轧制工艺进行试验，每个规格样本数为100支，然后进行强屈比及表面裂纹检测，实验数据见表1。

表1：实施例与常规坯料热装轧制工艺试验数据

对高温坯料的组织采取的检验方法是对其淬火，对不同温度的入炉坯料取样，淬火后奥氏体(代号A)转变成马氏体(代号M)或贝氏体(代号B)，铁素体(代号F)不发生转变，因此淬火后经电镜检验可得知高温坯料组织形态。选取代表性温度进行说明，1#坯料试样淬火前温度750℃，2#坯料试样淬火前温度710℃，3#坯料试样淬火前温度670℃，电镜检验结果见表2，显微组织形貌(SEM)见附图1～6。

表2：电镜检验结果

Claims (3)

1.一种HRB500E抗震钢筋的轧制方法，其包括加热过程、轧制过程和冷却过程，其特征在于，所述加热过程：坯料装加热炉前的温度＜500℃，所述坯料加热温度1200～1250℃，在炉时间70～100分钟，所述加热炉采用还原性气氛；所述冷却过程采用自然冷却。

2.根据权利要求1所述的一种HRB500E抗震钢筋的轧制方法，其特征在于：所述冷却过程中，对冷床周围进行遮挡。

3.根据权利要求1或2所述的一种HRB500E抗震钢筋的轧制方法，其特征在于：所述抗震钢筋采用V-N微合金化并且含有0.1wt%～0.3wt%的Cr元素。