CN110029271B - 一种500MPa级含铌螺纹钢筋及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种500MPa级含铌螺纹钢筋及其制造方法，属于螺纹钢筋生产领域。该钢筋包括：C0.20～0.25％，Si0.5～0.8％，Mn1.2～1.6％，P0.01～0.04％，S0.01～0.04％，Ti0.005～0.02％，RE0.001～0.01％，Nb0.015～0.035％，O0.003～0.01％，N0.003～0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢筋中，当量直径为0.003～0.03μm的含Nb化合物的析出物的数量为50～500个/μm2；当量直径为0.03～3μm的含RE化合物和/或含Ti化合物的夹杂物的总数量为2000～4000个/mm2。其制备方法为：冶炼、夹杂物控制、连铸、连铸坯加热、轧制钢筋。该方法实现500MPa级螺纹钢筋低成本高质量生产。

Description

一种500MPa级含铌螺纹钢筋及其制造方法
技术领域
本发明属于螺纹钢筋生产技术领域，特别涉及一种500MPa级含铌螺纹钢筋及其制造方法。
背景技术
螺纹钢筋是建筑、交通、工程等领域的重要原材料，在钢铁产品中产量最大、应用最广。推广应用高强度钢筋能减少钢材用量，优化建筑结构设计，对于促进节能减排、淘汰落后产能具有重要意义。目前，我国热轧螺纹钢筋的应用以400MPa级为主，500MPa级钢筋用量较少，仍需进一步推广应用。长期以来，高强度钢筋的生产以钒微合金化技术为主，通过钒的碳氮化物析出提高钢筋强度。但是，由于钒合金价格的升高导致钢筋生产成本增加，铌微合金化受到越来越多的关注，相继开发了含铌钢筋的生产技术。
专利CN1952198A公开了一种含微量铌的控冷钢筋用钢及其生产方法，通过控制冷却的方法提高添加微量Nb的钢筋的强度。但由于没有对钢中Nb的存在状态和强化方式进行有效控制，钢筋的强度仅达到400MPa级别，不能满足500MPa级别要求。
专利CN102071357A公开了一种富氮铌钒微合金化500MPa、550MPa高强度抗震钢筋及冶炼方法，通过增N和降V、Nb，使微合金V、Nb的强化效果得到充分发挥。钢筋采用了V、Nb复合添加的方法，成本较高，并且高的N含量对冶炼造和浇铸成不利影响。
专利CN102400044A公开了一种铌钛复合微合金化热轧带肋钢筋及其生产方法，采用Nb-Ti复合微合金化工艺来降低钒铌合金成本。但由于没有对钢中Nb和Ti的存在状态以及夹杂物特征进行有效控制，钢筋的强度仅达到400MPa级别，不能满足500MPa级别要求。
专利CN102796962A公开了一种铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋及其制备，添加了较高的Cr、Nb、B、Ti合金，并采用低温控轧控冷的方法，提高了合金成本和生产难度。
从现有技术来看，采用Nb微合金化或复合微合金化可以减少V合金用量，降低合金成本，但是现有的含铌钢筋成分体系和工艺还存在较多的不足之处，铌的强化作用还未得到充分发挥，含铌钢筋的生产工艺还需进一步优化。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种500MPa级含铌螺纹钢筋及其制造方法，解决了目前含铌钢筋中铌的强化效果不足或采用控轧控冷工艺生产难度大等问题，在降低合金成本、简化轧制工艺的条件下实现含铌螺纹钢筋显微组织的细化和强度的提高。本发明对钢筋成分和夹杂物进行优化设计，通过冶炼技术和轧制工艺的改进，利用夹杂物的细晶强化和铌的析出强化来同时提高钢筋强度，促进了铌微合金化作用的发挥，实现500MPa级螺纹钢筋低成本高质量生产。
本发明采取如下技术方案：
本发明的一种500MPa级含铌螺纹钢筋，包括的化学成分及各个成分的质量分数为：C：0.20～0.25％，Si：0.5～0.8％，Mn：1.2～1.6％，P：0.01～0.04％，S：0.01～0.04％，Ti：0.005～0.02％，RE：0.001～0.01％，Nb：0.015～0.035％，O：0.003～0.01％，N：0.003～0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述的500MPa级含铌螺纹钢筋中，包含含Nb化合物的析出物、以及含RE化合物和/或含Ti化合物的夹杂物；其中，当量直径为0.003～0.03μm的含Nb化合物的析出物的数量为50～500个/μm2；当量直径为0.03～3μm的含RE化合物和/或含Ti化合物的夹杂物的总数量为2000～4000个/mm2；
所述的含Nb化合物为Nb碳化物和/或Nb氮化物；
所述的含RE化合物为RE氧化物和/或RE硫化物；
所述的含Ti化合物为Ti氧化物和/或Ti氮化物。
所述的500MPa级含铌螺纹钢筋，具有拉伸屈服平台，下屈服强度为500～650MPa，强屈比1.25～1.45，断后伸长率16～35％。
所述的500MPa级含铌螺纹钢筋，钢筋全断面显微组织为铁素体珠光体组织，铁素体晶粒度评级≥10.5级。
一种500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、钢水冶炼
将铁水和/或废钢料熔炼成钢水，当钢水满足条件：温度1620～1680℃、碳质量分数为0.08～0.18％、氧质量分数为0.02～0.07％、硫质量分数为＜0.04％、磷质量分数为＜0.04％时，出钢，在出钢量1/3～3/4过程中加入硅和锰，出钢后根据500MPa级含铌螺纹钢筋成分，调整钢水C、Si、Mn元素含量，得到钢水；
步骤2：夹杂物控制
根据所述500MPa级含铌螺纹钢筋中夹杂物生成条件，调整钢水温度至1560～1630℃、溶解氧质量分数为0.001～0.01％、全氧质量分数为0.005～0.045％后，向钢水中加入Ti-RE铁合金和Nb铁合金，同时，进行吹气搅拌，进一步调整钢水溶解氧质量分数为0.0003～0.003％、全氧质量分数为0.003～0.01％、Ti质量分数为0.005～0.02％，RE质量分数为0.001～0.01％，Nb质量分数为0.015～0.035％，当钢水成分和夹杂物均满足所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的要求后，得到含一次夹杂物的钢水；
步骤3：连铸
将含一次夹杂物的钢水，连铸后，得到连铸坯；
步骤4：连铸坯加热
对连铸坯进行加热，加热温度为1150～1260℃，加热时间30～200min，得到加热后的连铸坯；
步骤5：轧制钢筋
对加热后的连铸坯，进行连续轧制，开轧温度1100～1250℃，终轧温度1000～1150℃，得到热轧后的螺纹钢筋；
将热轧后的螺纹钢筋冷却至室温后，得到500MPa级含铌螺纹钢筋。
所述的步骤2中，Ti-RE铁合金的加入方式为合金块或合金包芯线；其中，Ti-RE铁合金中Ti质量分数为20～50％、RE质量分数为5～15％、Si质量分数为0～45％，余量为铁及不可避免的杂质。
所述的步骤2中，Nb铁合金的加入方式为合金块。
所述的步骤2中，Ti-RE铁合金和Nb铁合金的加入量根据500MPa级含铌螺纹钢筋的化学成分的质量分数决定。
所述的步骤2中，含一次夹杂物的钢水中，当量直径为0.03～3μm的含RE化合物和/或含Ti化合物的夹杂物数量总和为2000～4000个/mm2。
所述的步骤4中，对连铸坯进行加热，采用热送热装或冷坯再加热。
所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法中，在钢水冶炼和连铸的过程之间，钢水进行精炼，精炼手段为LF、RH或VD精炼中的一种，精炼时间10～40min。
所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法中，热轧后的螺纹钢筋先采用风冷、水冷或气雾加速冷却至800～900℃，然后空冷至室温。
本发明的一种500MPa级含铌螺纹钢筋及其制造方法，其原理是：
通常，铌在螺纹钢筋中主要以晶粒细化和析出强化两种机制提高强度。铌碳化物或铌氮化物析出能够钉扎奥氏体晶界，提高未再结晶区温度，细化原始奥氏体晶粒，从而相变后得到细化的铁素体组织。为了更好的发挥晶粒细化效果，含铌钢筋往往需要在较低的温度下控制轧制。这一方面增加了轧制工艺难度，另一方面促使较多的尺寸较粗的铌碳化物或铌氮化物在高温奥氏体中析出，减弱了析出强化效果。在中低温奥氏体或铁素体中析出的碳氮化铌尺寸细小，能够达到几纳米或十几纳米，析出强化作用明显。为了提高铌的析出强化效果，需要进行高温加热和高温轧制，使更多的铌保持固溶状态，在冷却过程发生析出。但高温下固溶的铌不能有效细化晶粒，并且固溶铌元素容易促使贝氏体组织生成，造成钢筋连续屈服而不能满足使用要求。因此，在热轧钢筋生产工艺下，铌的作用不能得到很好的发挥，特别是对于500MPa级高强度钢筋，铌含量的提高更容易引起质量方面的问题。
针对上述问题，本发明对含铌螺纹钢筋的化学成分和夹杂物进行特殊控制，结合冶炼和轧制工艺的改进，利用RE的氧化物和硫化物以及Ti的氧化物和氮化物钉扎奥氏体晶界，并作为核心诱导晶内铁素体形核，促进细晶粒铁素体转变，发挥细晶强化的效果；在较高的轧制温度下，Nb大部分保持固溶状态，在冷却过程析出细小的碳氮化物，发挥析出强化作用。Ti和RE在适当的钢水条件下按一定比例同时添加时，所形成的夹杂物具有更强的组织细化作用，并且能够促进铁素体珠光体的形成，避免固溶Nb导致的贝氏体组织出现，保证钢筋具有拉伸屈服平台。因此，本发明中的Nb能够发挥更强的析出强化效果，并且能够同时获得细晶粒铁素体珠光体组织，满足500MPa级螺纹钢筋组织和强度要求。
本发明的一种500MPa级含铌螺纹钢筋及其制造方法，其优点及有益效果是：
1、本发明通过成分和工艺控制将无用的夹杂物转变成有益的细化粒子，使通常情况下被认为杂质元素的氧、硫、氮成为有利于钢材性能提高的有益元素，减少了贵重合金元素添加；
2、本发明能够使铌发挥更强的析出强化作用，使铌元素得到更有效的利用，因此可降低铌添加量，节约合金成本，或者在相同的含量下获得更高的钢筋强度；
3、本发明在利用铌的析出强化作用的同时，还得到细晶铁素体组织，通过两种强化方式提高强度，并且避免异常显微组织的生成，满足钢筋使用性能；
4、本发明不采用低温控制轧制，而且优先推荐采用高温轧制，简化了钢筋轧制工艺，降低了生产操作难度，可提高生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例1中500MPa级含铌螺纹钢筋的光学显微组织图。
图2为本发明实施例1中500MPa级含铌螺纹钢筋的析出物透射电镜组织图。
图3为本发明实施例1中500MPa级含铌螺纹钢筋的应力应变曲线。
具体实施方式
下面通过实施例详细介绍本发明方案的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于实施例。
实施例1
一种500MPa级含铌螺纹钢筋，其包含的化学成分及各个成分的质量分数见表1，其包含的含Nb化合物的析出物、以及含RE化合物(本实施例中，RE选用La)和/或含Ti化合物的夹杂物的数量见表2。
一种500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、钢水冶炼
将铁水在转炉中熔炼成钢水，出钢温度1660℃、碳质量分数为0.13％、氧质量分数为0.04％、硫质量分数为0.03％，磷质量分数为0.02％时，在出钢1/3～3/4过程中加入硅和锰，出钢后调整钢水C、Si、Mn元素成分含量，得到钢水；
步骤2：夹杂物控制
根据所述500MPa级含铌螺纹钢筋中夹杂物生成条件，钢水温度达到1630℃、溶解氧质量分数为0.005％、全氧质量分数为0.03％时，加入Ti-RE铁合金包芯线和Nb铁合金块，同时吹氮气搅拌；进一步调整钢水溶解氧质量分数为0.002％、全氧质量分数为0.006％、Ti质量分数为0.018％，RE质量分数为0.003％，Nb质量分数为0.022％，成分和夹杂物满足待制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的要求，得到含一次夹杂物的钢水；Ti-RE铁合金包芯线中Ti质量分数为45％、RE质量分数为12％，余量为铁及不可避免的杂质。
步骤3：连铸
将含一次夹杂物的钢水连铸，得到连铸坯；
步骤4：连铸坯加热
对连铸坯采用热送热装加热到1220℃，加热时间30min，得到加热后的连铸坯；
步骤5：轧制钢筋
对加热后的连铸坯，进行连续轧制，开轧温度1170℃，终轧温度1100℃，钢筋直径16mm，将热轧后的螺纹钢筋在空气中冷却，得到实施例1制备的500MPa级含铌螺纹钢筋。
本实施例制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的光学显微组织图见图1，其析出物透射电镜组织图见图2，从图中可以看出纳米尺寸的碳氮化铌析出物弥散分布在钢筋基体中，发挥显著的析出强化作用，并且钢筋的显微组织为铁素体珠光体，组织均匀细化。
制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的应力应变曲线见图3，从图3中可以看出，该500MPa级含铌螺纹钢筋在550MPa有拉伸屈服平台，使钢筋具有良好的拉伸性能，保证了钢筋的使用安全性。
本实施例制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的力学性能见表3。
实施例2
一种500MPa级含铌螺纹钢筋，其包含的化学成分及各个成分的质量分数见表1，其包含的含Nb化合物的析出物、以及含RE化合物(本实施例中，RE选用Y)和/或含Ti化合物的夹杂物的数量见表2。
一种500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、钢水冶炼
将铁水和废钢(按质量比，铁水：废钢＝5:1)在转炉中熔炼成钢水，出钢温度1670℃、碳质量分数为0.08％、氧质量分数为0.06％、硫质量分数为0.036％，磷质量分数为0.01％时，在出钢1/3～3/4过程中加入硅锰，出钢后调整钢水C、Si、Mn元素成分含量，得到钢水；
步骤2：夹杂物控制
根据所述500MPa级含铌螺纹钢筋中夹杂物生成条件，钢水温度达到1625℃、溶解氧质量分数为0.003％、全氧质量分数为0.03％时，加入Ti-RE铁合金块和Nb铁合金块，同时吹氮气搅拌；进一步调整钢水溶解氧质量分数为0.001％、全氧质量分数为0.005％、Ti质量分数为0.015％，RE质量分数为0.005％，Nb质量分数为0.018％，成分和夹杂物满足待制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的要求，得到含一次夹杂物的钢水；其中，Ti-RE铁合金块中Ti质量分数为25％、RE质量分数为8％、Si质量分数为12％，余量为铁及不可避免的杂质。
步骤3：连铸
将含一次夹杂物的钢水连铸，得到连铸坯；
步骤4：连铸坯加热
对连铸坯采用冷坯再加热加热到1160℃，加热时间100min，得到加热后的连铸坯；
步骤5：轧制钢筋
对加热后的连铸坯进行连续轧制，开轧温度1140℃，终轧温度1020℃，钢筋直径14mm，将热轧后的螺纹钢筋在空气中冷却，得到实施例2制备的500MPa级含铌螺纹钢筋。
本实施例制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的力学性能见表3。
实施例3
一种500MPa级含铌螺纹钢筋，其包含的化学成分及各个成分的质量分数见表1，其包含的含Nb化合物的析出物、以及含RE化合物(本实施例中，RE选用Ce)和/或含Ti化合物的夹杂物的数量见表2。
一种500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、钢水冶炼
将铁水和废钢(按质量比，铁水：废钢＝1:2)在电炉中熔炼成钢水，出钢温度1640℃、碳质量分数为0.12％、氧质量分数为0.05％、硫质量分数为0.03％，磷质量分数为0.036％时，在出钢1/3～3/4过程中加入硅锰，出钢后调整钢水C、Si、Mn元素成分含量，得到钢水；
步骤2：夹杂物控制
根据所述500MPa级含铌螺纹钢筋中夹杂物生成条件，钢水温度达到1620℃、溶解氧质量分数为0.004％、全氧质量分数为0.03％时，加入Ti-RE铁合金块和Nb铁合金块，同时吹氮气搅拌；进一步调整钢水溶解氧质量分数为0.001％、全氧质量分数为0.007％、Ti质量分数为0.005％，RE质量分数为0.002％，Nb质量分数为0.016％，成分和夹杂物满足待制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的要求，得到含一次夹杂物的钢水；其中，Ti-RE铁合金块中Ti质量分数为40％、RE质量分数为5％、Si质量分数为27％，余量为铁及不可避免的杂质。
步骤3：连铸
将含一次夹杂物的钢水连铸，得到连铸坯；
步骤4：连铸坯加热
对连铸坯采用热送热装加热到1200℃，加热时间60min，得到加热后的连铸坯；
步骤5：轧制钢筋
对加热后的连铸坯进行连续轧制，开轧温度1180℃，终轧温度1050℃，钢筋直径32mm，将热轧后的螺纹钢筋采用风冷快速冷却至800℃，再在空气中冷却，得到实施例3制备的500MPa级含铌螺纹钢筋。
实施例4
一种500MPa级含铌螺纹钢筋，其包含的化学成分及各个成分的质量分数见表1，其包含的含Nb化合物的析出物、以及含RE化合物(本实施例中，RE选用Ce)和/或含Ti化合物的夹杂物的数量见表2。
一种500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、钢水冶炼
将铁水在转炉中熔炼成钢水，出钢温度1670℃、碳质量分数为0.08％、氧质量分数为0.06％、硫质量分数为0.01％，磷质量分数为0.02％时，在出钢1/3～3/4过程中加入硅锰，出钢后调整钢水C、Si、Mn元素成分含量，得到钢水；
步骤2：夹杂物控制
根据所述500MPa级含铌螺纹钢筋中夹杂物生成条件，钢水温度达到1630℃、溶解氧质量分数为0.003％、全氧质量分数为0.04％时加入Ti-RE铁合金包芯线和Nb铁合金块，同时吹氩气搅拌；进一步调整钢水溶解氧质量分数为0.001％、全氧质量分数为0.004％、Ti质量分数为0.008％，RE质量分数为0.007％，Nb质量分数为0.032％，成分和夹杂物满足待制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的要求，得到含一次夹杂物的钢水；其中，Ti-RE铁合金包芯线中Ti质量分数为30％、RE质量分数为15％，余量为铁及不可避免的杂质。
步骤3：连铸
将含一次夹杂物的钢水连铸，得到连铸坯；
步骤4：连铸坯加热
对连铸坯加热到1150℃，加热时间30min，得到加热后的连铸坯；
步骤5：轧制钢筋
对加热后的连铸坯进行连续轧制，开轧温度1120℃，终轧温度1030℃，钢筋直径20mm，将热轧后的螺纹钢筋在空气中冷却，得到实施例4制备的500MPa级含铌螺纹钢筋。
本实施例制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的力学性能见表3。
实施例5
一种500MPa级含铌螺纹钢筋，其包含的化学成分及各个成分的质量分数见表1，其包含的含Nb化合物的析出物、以及含RE化合物(本实施例中，RE选用Pr)和/或含Ti化合物的夹杂物的数量见表2。
一种500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、钢水冶炼
将铁水和废钢(质量比，铁水：废钢为4:1)在转炉中熔炼成钢水，出钢温度1650℃、碳质量分数为0.15％、氧质量分数为0.04％、硫质量分数为0.03％，磷质量分数为0.02％时，在出钢1/3～3/4过程中加入硅锰，出钢后调整钢水C、Si、Mn元素成分含量，得到钢水；
步骤2：夹杂物控制
根据所述500MPa级含铌螺纹钢筋中夹杂物生成条件，钢水温度达到1630℃、溶解氧质量分数为0.003％、全氧质量分数为0.02％时加入Ti-RE铁合金块和Nb铁合金块，5min后加入锆铁合金，同时吹氮气搅拌；进一步调整钢水溶解氧质量分数为0.002％、全氧质量分数为0.01％、Ti质量分数为0.02％，RE质量分数为0.003％，Nb质量分数为0.025％，成分和夹杂物满足待制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的要求，得到含一次夹杂物的钢水；其中，Ti-RE铁合金块中Ti质量分数为50％、RE质量分数为5％、Si质量分数为9％，余量为铁及不可避免的杂质。
步骤3：连铸
将含一次夹杂物的钢水连铸得到连铸坯；
步骤4：连铸坯加热
对连铸坯采用冷坯再加热加热到1220℃，加热时间35min，得到加热后的连铸坯；
步骤5：轧制钢筋
对加热后的连铸坯进行连续轧制，开轧温度1200℃，终轧温度1100℃，钢筋直径40mm，将热轧后的螺纹钢筋采用水冷快速冷却至900℃，在空气中冷却，得到实施例5制备的500MPa级含铌螺纹钢筋。
本实施例制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的力学性能见表3。
实施例6
一种500MPa级含铌螺纹钢筋，其包含的化学成分及各个成分的质量分数见表1，其包含的含Nb化合物的析出物、以及含RE化合物(本实施例中，RE选用Ce)和/或含Ti化合物的夹杂物的数量见表2。
一种500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、钢水冶炼
将废钢在电炉中熔炼成钢水，出钢温度1630℃、碳质量分数为0.17％、氧质量分数为0.03％、硫质量分数为0.02％，磷质量分数为0.03％时，在出钢1/3～3/4过程中加入硅锰，出钢后调整钢水C、Si、Mn元素成分含量，得到钢水；
步骤2：夹杂物控制
根据所述500MPa级含铌螺纹钢筋中夹杂物生成条件，钢水温度达到1600℃、溶解氧质量分数为0.0015％、全氧质量分数为0.02％时，加入Ti-RE铁合金块和Nb铁合金块，同时吹氩气搅拌；进一步调整钢水溶解氧质量分数为0.002％、全氧质量分数为0.005％、Ti质量分数为0.011％，RE质量分数为0.008％，Nb质量分数为0.03％，进行VD精炼25min，成分和夹杂物满足待制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的要求，得到含一次夹杂物的钢水；其中，Ti-RE铁合金块中Ti质量分数为20％、RE质量分数为10％，余量为铁及不可避免的杂质。
步骤3：连铸
将含一次夹杂物的钢水连铸得到连铸坯；
步骤4：连铸坯加热
对连铸坯采用冷坯再加热加热到1160℃，加热时间50min，得到加热后的连铸坯；
步骤5：轧制钢筋
对加热后的连铸坯进行连续轧制，开轧温度1120℃，终轧温度1050℃，钢筋直径28mm，将热轧后的螺纹钢筋在空气中冷却，得到实施例6制备的500MPa级含铌螺纹钢筋。
本实施例制备的500MPa级含铌螺纹钢筋的力学性能见表3。
上述各实施例钢筋的化学成分和夹杂物特征如表1和表2所示，各实施例钢筋的力学性能如表3所示。
表1各实施例钢筋的化学成分(质量分数为，％)
Figure BDA0002021235570000091
表2各实施例钢筋中夹杂物特征
Figure BDA0002021235570000102
表3各实施例钢筋的力学性能
实施例 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 断后伸长率/％ 最大力总延伸率/％ 强屈比
1 550 775 29 15.2 1.41
2 550 740 23 12.5 1.35
3 560 745 24 12.7 1.33
4 575 780 23 13.4 1.36
5 540 710 21 11.3 1.32
6 560 730 23 12.6 1.3
。

Claims (10)

1.一种500MPa级含铌螺纹钢筋，其特征在于，该500MPa级含铌螺纹钢筋包括的化学成分及各个成分的质量分数为：C：0.20～0.25%，Si：0.5～0.8%，Mn：1.2～1.6%，P：0.01～0.04%，S：0.01～0.04%，Ti：0.005～0.02%，RE：0.001～0.01%，Nb：0.015～0.035%，O：0.003～0.01%，N：0.003～0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述的500MPa级含铌螺纹钢筋中，包含含Nb化合物的析出物、以及含RE化合物和/或含Ti化合物的夹杂物；其中，当量直径为0.003~0.03μm的含Nb化合物的析出物的数量为50～500个/μm2；当量直径为0.03~3μm的含RE化合物和/或含Ti化合物的夹杂物的总数量为2000～4000个/mm2；
所述的含Nb化合物为Nb碳化物和/或Nb氮化物；
所述的含RE化合物为RE氧化物和/或RE硫化物；
所述的含Ti化合物为Ti氧化物和/或Ti氮化物。
2.如权利要求1所述的500MPa级含铌螺纹钢筋，其特征在于，所述的500MPa级含铌螺纹钢筋，具有拉伸屈服平台，下屈服强度为500～650MPa，强屈比1.25～1.45，断后伸长率16～35%。
3.如权利要求1所述的500MPa级含铌螺纹钢筋，其特征在于，所述的500MPa级含铌螺纹钢筋，钢筋全断面显微组织为铁素体珠光体组织，铁素体晶粒度评级≥10.5级。
4.权利要求1~3任意一项所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、钢水冶炼
将铁水和/或废钢料熔炼成钢水，当钢水满足条件：温度1620～1680℃、碳质量分数为0.08～0.18%、氧质量分数为0.02～0.07%、硫质量分数为＜0.04%、磷质量分数为＜0.04%时，出钢，在出钢量1/3～3/4过程中加入硅和锰，出钢后根据500MPa级含铌螺纹钢筋成分，调整钢水C、Si、Mn元素含量，得到钢水；
步骤2：夹杂物控制
根据所述500MPa级含铌螺纹钢筋中夹杂物生成条件，调整钢水温度至1560~1630℃、溶解氧质量分数为0.001～0.01%、全氧质量分数为0.005～0.045%后，向钢水中加入Ti-RE铁合金和Nb铁合金，同时，进行吹气搅拌，进一步调整钢水溶解氧质量分数为0.0003～0.003%、全氧质量分数为0.003～0.01%、Ti质量分数为0.005～0.02%，RE质量分数为0.001～0.01%，Nb质量分数为0.015～0.035%，得到含一次夹杂物的钢水；
步骤3：连铸
将含一次夹杂物的钢水，连铸后，得到连铸坯；
步骤4：连铸坯加热
对连铸坯进行加热，加热温度为1150～1260℃，加热时间30～200min，得到加热后的连铸坯；
步骤5：轧制钢筋
对加热后的连铸坯，进行连续轧制，开轧温度1100～1250℃，终轧温度1000～1150℃，得到热轧后的螺纹钢筋；
将热轧后的螺纹钢筋冷却至室温后，得到500MPa级含铌螺纹钢筋。
5.如权利要求4所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，其特征在于，所述的步骤2中，Ti-RE铁合金的加入方式为合金块或合金包芯线；其中，Ti-RE铁合金中Ti质量分数为20～50%、RE质量分数为5～15%、Si质量分数为0～45%，余量为铁及不可避免的杂质；所述的Nb铁合金的加入方式为合金块。
6.如权利要求4所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，其特征在于，所述的步骤2中，Ti-RE铁合金和Nb铁合金的加入量根据500MPa级含铌螺纹钢筋的化学成分的质量分数决定。
7.如权利要求4所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，其特征在于，所述的步骤2中，含一次夹杂物的钢水中，当量直径为0.03～3μm的含RE化合物和/或含Ti化合物的夹杂物数量总和为2000～4000个/mm2。
8.如权利要求4所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，其特征在于，所述的步骤4中，对连铸坯进行加热，采用热送热装或冷坯再加热。
9.如权利要求4所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，其特征在于，所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法中，在钢水冶炼和连铸的过程之间，钢水进行精炼，精炼手段为LF、RH或VD精炼中的一种，精炼时间10～40min。
10.如权利要求4所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法，其特征在于，所述的500MPa级含铌螺纹钢筋的制造方法中，热轧后的螺纹钢筋先采用风冷、水冷或气雾加速冷却至800~900℃，然后空冷至室温。
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