CN108004468B - 1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋及生产方法 - Google Patents

1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋及生产方法，涉及金属材料加工领域。精轧钢筋的化学组分及重量百分比为：C：0.23～0.27％，Si：1.2～1.6％，Mn：2.0～3.0％，Cr：0.3～1.0％，V：0.06～0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。生产方法，包括下述步骤：转炉冶炼→LF精炼→方坯连铸→方坯加热→高压水除鳞→轧制→自然冷却→回火热处理。该精轧钢筋碳含量低，金相组织为无碳化物贝氏体/马氏体复相组织，具有更好的抗氢脆敏感性和抗延迟断裂的能力，同时屈强比低，安全系数高；该生产方法工艺简单。

Description

1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋及生产方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工领域，尤其是一种1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋及生产方法。
背景技术
目前，开发超高强度精轧螺纹钢筋有调质型路线，主要是采用40Si2Mn和45Si2Cr等钢种，采用穿水(一次或多次)+中高温回火，该路线的缺点在于工艺复杂，需要多次调质处理，而且大规格钢筋存在“淬不透”现象；碳含量太高，氢脆敏感性增加；屈强比高，安全系数低。
另外，含钒1080MPa级精轧钢筋在保证强度的同时，提高其塑性和韧性是面临的主要技术难题。
含钒1080MPa级精轧钢筋在提高抗氢脆能力及提高其抗延迟断裂的能力也是面临的主要技术难题。
根据上述技术难点，开发屈服强度为1080MPa级别的精轧螺纹钢筋需要合理的合金体系设计和工艺设计。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋及生产方法，该精轧钢筋碳含量低，金相组织为无碳化物贝氏体/马氏体复相组织，具有更好的抗氢脆敏感性和抗延迟断裂的能力，同时屈强比低，安全系数高；该生产方法工艺简单。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋：精轧钢筋的化学组分及重量百分比为：C：0.23～0.27％，Si：1.2～1.6％，Mn：2.0～3.0％，Cr：0.3～1.0％，V：0.06～0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
上述1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋的生产方法，包括下述步骤：转炉冶炼→LF精炼→方坯连铸→方坯加热→高压水除鳞→轧制→自然冷却→回火热处理。
优选的，上述1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋的生产方法，包括下述步骤：
1)按照重量百分比为：C：0.23～0.27％，Si：1.2～1.6％，Mn：2.0～3.0％，Cr：0.3～1.0％，V：0.06～0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，设定成分冶炼钢水，钢水LF精炼、方坯连铸工序得到连铸方坯；
2)将连铸方坯加热至1100～1150℃，经高压水除鳞、轧制、自然冷却、回火热处理得到精轧钢筋。
优选的，轧制依次为粗轧、中轧、精轧。
进一步优选的，开轧温度为1100～1130℃。
进一步优选的，精轧出口温度为1000～1030℃。
本发明含钒1080MPa级精轧钢筋的合金体系设计原则概况为：简化热处理工艺，同时注重经济性与使用性能，即通过合金成分调整，使一定尺寸的合金棒材在自然冷却下能够获得无碳化物贝氏体/马氏体复相组织，基于上述原则，确定采用Mn-Si-Cr合金体系。
采用碳保证钢的强度，根据钢筋的强度级别要求及钢筋的不同规格尺寸，碳含量选定在0.23～0.27％范围内；采用Mn作为主加合金元素，以保证所设计的钢筋在空冷条件下获得一定量的贝氏体组织；添加适量的微合金元素V，可以通过细化晶粒和第二相弥散析出实现钢的强韧化；采用Cr进一步压低贝氏体转变温度；适量的Si可以充分抑制碳化物的析出，促进无碳化物贝氏体组织的形成，同时有利于钢筋在较高的温度回火，以改善钢筋的韧性和抗延迟断裂性能。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明精轧钢筋碳含量低，具有更好的抗氢脆敏感性和抗延迟断裂的能力，同时屈强比低，安全系数高；该生产方法工艺简单。
(2)本发明精轧钢筋采用贝氏体型路线，采用无碳化物贝氏体/马氏体复相钢实现PSB1080精轧螺纹钢筋的要求。采用Mn-Si-Cr系列合金设计，采用热轧自然冷却+回火工艺，不需要反复调质处理及等温热处理工艺，工艺简单，碳含量低，采用残余奥氏体薄膜作为氢的不可逆陷阱，改善抗氢脆能力，同时屈强比低(一般低于0.85)，安全系数高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
实施例1
规格Φ25mm，含钒1080MPa级无碳化物贝氏体超高强精轧钢筋，精轧钢筋化学组分及重量百分比为：C：0.23％，Si：1.3％，Mn：2.0～3.0％，Cr：0.3～0.5％，V：0.06～0.08％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
生产方法：1)按照上述设定成分冶炼钢水，钢水LF精炼、方坯连铸工序得到连铸方坯；2)将连铸方坯加热至1130℃，经高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧、自然冷却、回火热处理得到精轧钢筋。
其中开轧温度为1100℃；精轧出口温度为1000℃。
实施例2
规格Φ32mm，含钒1080MPa级无碳化物贝氏体超高强精轧钢筋，精轧钢筋化学组分及重量百分比为：C：0.25％，Si：1.4％，Mn：2.0～3.0％，Cr：0.5～0.8％，V：0.08～0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
生产方法：1)按照上述设定成分冶炼钢水，钢水LF精炼、方坯连铸工序得到连铸方坯；2)将连铸方坯加热至1150℃，经高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧、自然冷却、回火热处理得到精轧钢筋。
其中开轧温度为1130℃；精轧出口温度为1030℃。
实施例3
规格Φ36mm，含钒1080MPa级无碳化物贝氏体超高强精轧钢筋，精轧钢筋化学组分及重量百分比为：C：0.26％，Si：1.5％，Mn：2.0～3.0％，Cr：0.6～0.9％，V：0.08～0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
生产方法：1)按照上述设定成分冶炼钢水，钢水LF精炼、方坯连铸工序得到连铸方坯；2)将连铸方坯加热至1150℃，经高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧、自然冷却、回火热处理得到精轧钢筋。
其中开轧温度为1130℃；精轧出口温度为1020℃。
表1钢筋的强韧性指标
Figure BDA0001498485490000031
Figure BDA0001498485490000041
注表中：A：断后伸长率，％；Agt：最大力总伸长率，％；Z：断面收缩率，％；Rp0.2/Rm：屈强比；aku：冲击韧性，J/cm2。

Claims (1)

1.一种1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋，其特征在于：所述精轧钢筋的化学组分及重量百分比为：C：0.23％，Si：1.3％，Mn：2.0～3.0％，Cr：0.3～0.5％，V：0.06～0.08％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；
所述1080MPa级无碳化物贝氏体/马氏体复相精轧钢筋是采用以下方法制备得到：
1)按照上述设计配比设定成分冶炼钢水，钢水LF精炼、方坯连铸工序得到连铸方坯；
2)将连铸方坯加热至1100～1150℃，经高压水除鳞、粗轧、中轧、精轧、自然冷却、回火热处理得到精轧钢筋；
其中，开轧温度为1100～1130℃，精轧出口温度为1000～1030℃。
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