CN108913995A - 一种hrb600e高强度抗震钢筋及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种HRB600E高强度抗震钢筋，按照重量百分比，由以下组分组成，C：0.23～0.28％，Si：0.50～0.70％，Mn：1.30～1.60％，Cr：0.20～0.50％，V：0.060～0.080％，其余为Fe，控制杂质含量：S≤0.045％，P≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。本发明还公开了一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，先将各种组分熔化铸造成钢坯，加热，再依次对其进行粗轧、中轧和精轧，将轧件进行穿水冷却、回复，最后使其自然冷却至室温，即得HRB600E高强度抗震钢筋。本发明的HRB600E高强度抗震钢筋组织性能良好，制作工艺简单，成本低。

Description

一种HRB600E高强度抗震钢筋及其生产方法
技术领域
本发明属于金属材料加工与成型技术领域，涉及一种HRB600E高强度抗震钢筋及其生产方法。
背景技术
钢筋是指钢筋混凝土用和预应力钢筋混凝土用钢材，广泛用于各种建筑结构，特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑结构，在国民经济发展中占据重大作用。建筑工程的质量关系着人们的生命安全，为了提高建筑结构的安全性和抗震性，提高钢筋的强度和综合性能成为本领域研究的热点。
国家质检总局和国家标准化委员会共同发布的GB1499.2–2007《钢筋混凝土用钢第2部份:热轧带肋钢筋》中规定，抗震钢筋除应满足标准所规定普通钢筋所有性能指标外，还应满足以下要求：
1)抗震钢筋的实测抗拉强度与实测屈服强度特征值之比(简称抗屈比)不小于1.25；
2)钢筋的实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比(简称屈标比)不大于1.30；
3)钢筋的最大力总伸长不小于9％。
第一条对抗震钢筋规定从屈服到拉断还应承受25％以上的拉力；第二条保证钢筋屈服强度离散性不会过大而影响到设计对结构延性要求的效果；第三条由对普通钢筋规定的最大力总伸长率不小于7.5％提高到不小于9％。这些技术指标的提高，加强了钢筋的抗震能力，保证了结构构件在地震力作用下具有更好的延性，从而能够更好地保证重要结构构件在地震时具有足够的塑性变形能力和耗能能力。
目前，我国建筑行业普遍采用HRB335、HRB400和HRB500级钢筋，这些钢筋强度较低，所以用钢量较大。在国家大力提倡节能减排、绿色环保的背景下，作为资源消耗大户的建筑业,普通强度钢筋作为建筑用钢主材的状况已无法满足建设发展的需要，发展低成本高性能钢筋并研究其工程应用已成为迫切需要解决的难题。因此，研制一种强度高，综合性能好，制作成本低的高强抗震钢筋，是钢铁企业应对未来钢筋混凝土结构在建筑工程领域发展的必然趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种HRB600E高强度抗震钢筋，解决了现有钢筋强度低，抗震性弱等问题。
本发明的另一目的是提供一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法。
本发明的第一技术方案是，一种HRB600E高强度抗震钢筋，按照重量百分比，由以下组分组成，C：0.23～0.28％，Si：0.50～0.70％，Mn：1.30～1.60％，Cr：0.20～0.50％，V：0.060～0.080％，其余为Fe，控制杂质含量：S≤0.045％，P≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。
本发明的第二技术方案是，一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，包括以下步骤：
步骤1，按照重量百分比分别称取以下组分，C：0.23～0.28％，Si：0.50～0.70％，Mn：1.30～1.60％，Cr：0.20～0.50％，V：0.060～0.080％，其余为Fe，控制杂质含量：S≤0.045％，P≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％；
其中，组分V通过添加VN16合金，VN16合金按照重量百分比由以下组分组成，N：14～18％，C≤6％，其余为V，控制杂质含量：P≤0.06％，S≤0.10％，各组分的重量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的组分混合后熔化成钢水，铸造钢坯；
步骤3，将钢坯送入加热炉内进行加热；
步骤4，将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和精轧，得到精轧钢筋；
步骤5，将精轧钢筋进行穿水冷却，穿水后钢筋进行自然回复，得到回复后钢筋；
步骤6，将回复后钢筋进行自然冷却至室温，即得HRB600E高强度抗震钢筋。
所述步骤3中，钢坯加热过程中，加热温度为1000～1100℃，加热时间为70～90min。
所述步骤4中，粗轧前轧件开轧温度为900～1000℃。
所述步骤4中，轧件出精轧速度为10～15m/s，粗轧和中轧均轧制6道次，精轧轧制2～6道次。
所述步骤5中，钢筋穿水冷却时，穿水量为100～150m3/H，穿水压强为0.4～0.6MPa，钢件表层冷却速度小于33℃/s，穿水冷却后钢件表面温度不低于650℃。
所述步骤5中，钢筋回复最高温度为850～1050℃。
本发明的有益效果是，利用微合金化与控冷技术相结合的工艺生产的HRB600E钢筋，组织性能良好，强度高，延展性好，抗震性强，而且生产成本低，便于推广生产应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步地详细说明。
本发明一种HRB600E高强度抗震钢筋，按照重量百分比，由以下组分组成，C：0.23～0.28％，Si：0.50～0.70％，Mn：1.30～1.60％，Cr：0.20～0.50％，V：0.060～0.080％，其余为Fe，控制杂质含量：S≤0.045％，P≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。
一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1：按照重量百分比分别称取以下组分，C：0.23～0.28％，Si：0.50～0.70％，Mn：1.30～1.60％，Cr：0.20～0.50％，V：0.060～0.080％，其余为Fe，控制杂质含量：S≤0.045％，P≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。
其中V是通过VN16合金添加，VN16合金按照重量百分比由以下组分组成，N：14～18％，C≤6％，其余为V，控制杂质含量：P≤0.06％，S≤0.10％，各组分的重量百分比之和为100％；炼钢过程中，VN16中的N作为载气能带动V到达钢液表面，有利于钢材表面细晶强化，提升钢材的强度及硬度。
步骤2，将步骤1称取的组分熔化为钢水，铸造成钢坯。
步骤3，将钢坯送入加热炉内进行加热，加热温度为1000～1100℃，加热时间为70～90min，可有效减缓加热过程中钢中晶粒的长大。
步骤4，将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和精轧，粗轧前轧件开轧温度为900～1000℃，低温轧制，能细化钢材组织晶粒；轧件出精轧速度为10～15m/s，粗轧和中轧均轧制6道次，精轧轧制2～6道次，即得精轧钢筋。
步骤5，将精轧钢筋进行穿水冷却，穿水量为100～150m3/H，穿水压强为0.4～0.6MPa，钢筋表层冷却速度小于33℃/s，穿水冷却后钢筋表面温度不低于650℃，穿水后钢筋进行自然回复，得到回复后钢筋，回复最高温度为850～1050℃。
步骤6，将回复后钢筋进行自然冷却至室温，即得HRB600E高强度抗震钢筋。
步骤6所得到的最终钢筋表层组织主要为珠光体+铁素体，部分区域有回火索氏体。
实施例1
制备Φ22mmHRB600E高强度抗震钢筋，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照重量百分比，分别称取以下组分：C：0.23％，Si：0.65％，Mn：1.52％，V：0.065％，Cr：0.35％，其余为Fe，控制杂质含量：S：0.020％，P：0.026％，各组分的重量百分比之和为100％；其中V是通过VN16合金添加，VN16合金按照重量百分比，称取下列组分：N：16％，C：6％，其余为V，控制杂质含量：P：0.06％、S：0.1％，各组分的重量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的C、Si、Mn、V、Cr、S、P和Fe混合后熔化为钢水，铸造钢坯；
步骤3，将钢坯送入均热段炉内进行加热，加热温度为1050℃，加热时间为82min。
步骤4，将加热后的钢坯进行粗轧、中轧和精轧，粗轧前轧件开轧温度为900℃，粗轧、中轧、精轧各轧制6道次，轧件出精轧速度为10.6m/s，即得到精轧钢筋。
步骤5，将精轧钢筋进行穿水冷却，穿水量为100m3/H，穿水压强为0.6MPa，钢筋表层冷却速度为30℃/s，穿水冷却后钢筋表面温度为682℃，穿水后钢筋进行自然回复，得到回复后钢筋，回复最高温度为900℃。
步骤6，将回复后钢筋进行自然冷却至室温，即得HRB600E高强度抗震钢筋。
经测试，实施例1制备的钢筋参数见表1。
表1 实施例1制备的钢筋的力学性能参数
由表1中数据可知，实施例1制备的钢筋力学性能均合格。
实施例2
制备Φ25mmHRB600E高强度抗震钢筋，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照重量百分比，分别称取以下组分：C：0.25％，Si：0.55％，Mn：1.40％，V：0.066％，Cr：0.36％，其余为Fe，控制杂质含量：S：0.022％，P：0.024％，各组分的重量百分比之和为100％；其中V是通过VN16合金添加，VN16合金按照重量百分比，称取下列组分：N：18％，C：5％，其余为V，控制杂质含量：P：0.03％、S：0.1％，各组分的重量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的C、Si、Mn、V、Cr、S、P和Fe混合后熔化为钢水，铸造钢坯；
步骤3，将钢坯送入均热段炉内进行加热，加热温度为1052℃，加热时间为78min。
步骤4，将加热后的钢坯进行粗轧、中轧和精轧，粗轧前轧件开轧温度为930℃，粗轧和中轧各轧制6道次，精轧轧制4道次，轧件出精轧速度为13.5m/s，即得精轧钢筋。
步骤5，将精轧钢筋进行穿水冷却，穿水量为120m3/H，穿水压强为0.6MPa，钢筋表层冷却速度为32℃/s，穿水冷却后钢筋表面温度为685℃，穿水后钢筋进行自然回复，得到回复后钢筋，回复最高温度为880℃。
步骤6，将回复后钢筋进行自然冷却至室温，即得HRB600E高强度抗震钢筋。
经测试，实施例2制备的钢筋参数见表2。
表2 实施例2制备的钢筋的力学性能参数
由表2中数据可知，实施例2制备的钢筋力学性能均合格。
实施例3
制备Φ22mmHRB600E高强度抗震钢筋，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照重量百分比，分别称取以下组分：C：0.26％，Si：0.55％，Mn：1.40％，V：0.066％，Cr：0.36％，其余为Fe，控制杂质含量：S：0.022％，P：0.024％，各组分的重量百分比之和为100％；其中V是通过VN16合金添加，VN16合金按照重量百分比，称取下列组分：N：18％，C：5％，其余为V，控制杂质含量：P：0.03％、S：0.1％，各组分的重量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的C、Si、Mn、V、Cr、S、P和Fe混合后熔化为钢水，铸造钢坯；
步骤3，将钢坯送入均热段炉内进行加热，加热温度为1052℃，加热时间为78min。
步骤4，将加热后的钢坯进行粗轧、中轧和精轧，粗轧前轧件开轧温度为930℃，粗轧和中轧各轧制6道次，精轧轧制4道次，轧件出精轧速度为13.5m/s，即得精轧钢筋。
步骤5，将精轧钢筋进行穿水冷却，穿水量为120m3/H，穿水压强为0.6MPa，钢筋表层冷却速度为32℃/s，穿水冷却后钢筋表面温度为685℃，穿水后钢筋进行自然回复，得到回复后钢筋，回复最高温度为880℃。
步骤6，将回复后钢筋进行自然冷却至室温，即得HRB600E高强度抗震钢筋。
经测试，实施例3制备的钢筋参数见表3。
表3 实施例3制备的钢筋的力学性能参数
由表3中数据可知，实施例3制备的钢筋力学性能均合格。
实施例4
制备Φ22mmHRB600E高强度抗震钢筋，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照重量百分比，分别称取以下组分：C：0.27％，Si：0.65％，Mn：1.52％，V：0.065％，Cr：0.35％，其余为Fe，控制杂质含量：S：0.020％，P：0.026％，各组分的重量百分比之和为100％；其中V是通过VN16合金添加，VN16合金按照重量百分比，称取下列组分：N：16％，C：6％，其余为V，控制杂质含量：P：0.06％、S：0.1％，各组分的重量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的C、Si、Mn、V、Cr、S、P和Fe混合后熔化为钢水，铸造钢坯；
步骤3，将钢坯送入均热段炉内进行加热，加热温度为1050℃，加热时间为82min。
步骤4，将加热后的钢坯进行粗轧、中轧和精轧，粗轧前轧件开轧温度为900℃，粗轧、中轧、精轧各轧制6道次，轧件出精轧速度为11.6m/s，即得到精轧钢筋。
步骤5，将精轧钢筋进行穿水冷却，穿水量为100m3/H，穿水压强为0.6MPa，钢筋表层冷却速度为30℃/s，穿水冷却后钢筋表面温度为682℃，穿水后钢筋进行自然回复，得到回复后钢筋，回复最高温度为900℃。
步骤6，将回复后钢筋进行自然冷却至室温，即得HRB600E高强度抗震钢筋。
经测试，实施例4制备的钢筋参数见表4。
表4 实施例4制备的钢筋的力学性能参数
由表4中数据可知，实施例4制备的钢筋力学性能均合格。
实施例5
制备Φ22mmHRB600E高强度抗震钢筋，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照重量百分比，分别称取以下组分：C：0.28％，Si：0.60％，Mn：1.32％，V：0.062％，Cr：0.32％，其余为Fe，控制杂质含量：S：0.035％，P：0.020％，各组分的重量百分比之和为100％；其中V是通过VN16合金添加，VN16合金按照重量百分比，称取下列组分：N：14％，C：6％，其余为V，控制杂质含量：P：0.06％、S：0.1％，各组分的重量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的C、Si、Mn、V、Cr、S、P和Fe混合后熔化为钢水，铸造钢坯；
步骤3，将钢坯送入均热段炉内进行加热，加热温度为1080℃，加热时间为80min。
步骤4，将加热后的钢坯进行粗轧、中轧和精轧，粗轧前轧件开轧温度为930℃，粗轧、中轧和精轧各轧制6道次，轧件出精轧速度为10m/s，即得精轧钢筋。
步骤5，将精轧钢筋进行穿水冷却，穿水量为100m3/H，穿水压强为0.6MPa，钢筋表层冷却速度为28℃/s，穿水冷却后钢筋表面温度为670℃，穿水后钢筋进行自然回复，得到回复后钢筋，回复最高温度为920℃。
步骤6，将回复后钢筋进行自然冷却至室温，即得HRB600E高强度抗震钢筋。
经测试，实施例5制备的钢筋参数见表5。
表5 实施例5制备的钢筋的力学性能参数
由表5中数据可知，实施例5制备的钢筋力学性能均合格。
综合以上5个实施例制备的钢筋的力学性能测量结果，可知按照本发明HRB600高强度钢筋的生产方法生产的钢筋屈服强度最高可达663MPa，抗拉强度最高可达840MPa，表明本发明HRB600高强度钢筋的强度高；按照本发明HRB600高强度钢筋的生产方法生产的钢筋断后伸长率最大可达23％，断后最大力总伸长率最大可达10％，抗屈比最大可达1.290，屈标比最低可达1.06，表明本发明HRB600高强度钢筋的塑性良好。

Claims (7)

1.一种HRB600E高强度抗震钢筋，其特征在于，按照重量百分比，由以下组分组成，C：0.23～0.28％，Si：0.50～0.70％，Mn：1.30～1.60％，Cr：0.20～0.50％，V：0.060～0.080％，其余为Fe，控制杂质含量：S≤0.045％，P≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。
2.一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按照重量百分比分别称取以下组分，C：0.23～0.28％，Si：0.50～0.70％，Mn：1.30～1.60％，Cr：0.20-0.50％，V：0.060～0.080％，其余为Fe，控制杂质含量：S≤0.045％，P≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％；
其中组分V是通过VN16合金添加，VN16合金按照重量百分比由以下组分组成，N：14～18％，C≤6％，其余为V，控制杂质含量：P≤0.06％，S≤0.10％，各组分的重量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的组分混合后熔化成钢水，铸造钢坯；
步骤3，将钢坯送入加热炉内进行加热；
步骤4，将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和精轧，得到精轧钢筋；
步骤5，将精轧钢筋进行穿水冷却，穿水后钢件进行自然回复，得到回复后钢筋；
步骤6，将回复后钢筋进行自然冷却至室温，即得HRB600E高强度抗震钢筋。
3.根据权利要求2所述的HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述步骤3钢坯加热过程中，加热温度为1000～1100℃，加热时间为70～90min。
4.根据权利要求2所述的HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述步骤4中，粗轧前轧件开轧温度为900～1000℃。
5.根据权利要求2所述的HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述步骤4中，轧件出精轧速度为10～15m/s，粗轧和中轧均轧制6道次，精轧轧制2～6道次。
6.根据权利要求2所述的HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述步骤5中，穿水量为100～150m3/H，穿水压强为0.4～0.6MPa，钢件表层冷却速度小于33℃/s，穿水冷却后钢件表面温度不低于650℃。
7.根据权利要求2所述的HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述步骤5中，钢筋回复最高温度为850～1050℃。
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