CN111057829A - 一种hrb500e热轧带肋钢筋的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种HRB500E热轧带肋钢筋的制备方法，涉及金属材料加工与成型技术领域。包括以下步骤：准备化学成分如下的钢坯，包括C、Si、Mn、N、Al、Ti、V、S、P、Fe和不可避免的不纯物；将以上钢坯送入加热炉中，控制出钢温度为1700‑1850℃；连铸拉坯；加热连铸坯；轧机轧制：轧制时间为125‑140s；第一次冷却；第二次冷却；上冷床进行自然空冷至280℃，收集打捆，即获得HRB500E热轧带肋钢筋。本发明的HRB500E热轧带肋钢筋抗锈蚀性能好，原料成本低、物理性能好，具有很好的应用前景。

Description

一种HRB500E热轧带肋钢筋的制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工与成型技术领域，具体涉及一种HRB500E热轧带肋钢筋的制备方法。
背景技术
HRB500E热轧带肋钢筋强度高，韧性好，具有良好的抗震性能。与HRB335钢筋相比，达到相同强度时钢筋用量节省28％，与HRB400钢筋相比，达到相同强度时钢筋用量节省14％，因此，使用HRB500E热轧带肋钢筋可以节约大量矿石、焦炭、水力、电力等资源，而且减少环境污染。目前生产热轧带肋钢筋，主要是通过在钢中加入微量合金元素或轧后余热相变强化两种工艺。加入微量合金元素是在正常冶炼钢的基础上加入钒铁或钒氮合金，通过钒的沉淀强化和细晶强化作用，使热轧带肋钢筋的强度升级，轧后余热相变强化是通过控制轧制温度和轧后的冷却制度，以使加钢得到细化、均匀的相变组织，主要通过细晶强化作用来提高强度。
当钢筋在温度和水分含量较高的环境存放一段时间后，会在表面出现锈蚀，高强度钢筋锈蚀后其力学性能会有明显下降，同时与混凝土之间的粘结力大大降低，容易出现安全隐患。
中国专利201210375269.9公开了一种高强抗震HRB500E热轧带肋钢筋的生产工艺及其钢筋，通过化学成分的优化设计对HRB500E热轧带肋钢筋进行微合金化处理，并相应地调整轧制前的加热炉加热制度，其成品包括：C：0.21～0.24％、Si：0.60～0.75％、Mn：1.40～1.55％、P≤0.040％、S≤0.040％、V：0.07～0.12％、N:0.007～0.010％、Mo：0.03～0.06％、Ceq≤0.56％，以及余量的Fe和不可避免的杂质充分发挥V-N合金在钢中的沉淀强化、细化晶粒作用主要提高钢筋的屈服强度和韧性以及微合金化元素Mo对组织相变的影响主要提高钢筋抗拉强度，使HRB500E热轧带肋钢筋的抗拉强度、屈服强度和韧性获得较好的配合，达到高强抗震的目的。本发明试制生产出的Φ40mm的HRB500E热轧带肋钢筋的力学性能达到了500MPa热轧抗震带肋钢筋的国家标准，满足钢筋混凝土用钢的高强抗震的要求，此方案V的含量在0.07-0.12％，成本偏高，抗锈蚀性能差。
中国专利201910856654.7公开了一种热轧防锈钢筋，其钢的化学成分及重量百分比为：C 0.15～0.20％，Si 0.4～0.6％，Mn 1.05～1.6％，P 0.035～0.045％，S≤0.030％，Cu 0.21～0.55％，Gr 0.3～0.4％，V 0.053～0.12％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明通过对钢水中的有效成分进行调整，提高钢水中铜元素、钒元素的含量，降低铬元素的含量，并合理控制碳元素和锰元素的用量，适度调整硅元素和磷元素用量，在常规国标热轧钢筋生产工艺基础上，既达到了防锈蚀要求，又保证了所生产的防锈热轧钢筋符合GB1499.2标准的化学成分以及物理性能要求，不过此方法合金元素含量较高，一定程度提高了生产成本。
有鉴于此，本发明解决的技术问题是提供一种具有抗锈蚀性能的低成本HRB500E热轧带肋钢筋的制备方法，通过添加少量的Ti、Al元素，同时对温度条件进行改进，使得制备的HRB500E热轧带肋钢筋具有一层紧密的氧化膜，使其具有良好的抗锈蚀性能、较低的成本、较好的物理性能。
发明内容
本发明提供一种HRB500E热轧带肋钢筋的制备方法，其制备的HRB500E热轧带肋钢筋抗锈蚀性能好，原料成本低、物理性能好。
一种HRB500E热轧带肋钢筋的制备方法，包括如下步骤：
S1、准备化学成分如下的钢坯：包括C、Si、Mn、N、Al、Ti、V、S、P、Fe和不可避免的不纯物，其中Al和V的质量比为1:1-3，优选为1:1.5；
S2、冶炼：将S1中钢坯加热，控制出钢温度为1700-1850℃；
S3、连铸拉坯；
S4、加热连铸坯；
S5、轧机轧制：轧制时间为125-140s；
S6、第一次冷却：将步骤S5得到的钢材在冷却水总水量为450-500m3/h，冷却水压力为0.8-1.5MPa条件下，快速冷却1.5-2秒；
S7、第二次冷却：将经过步骤S6第一次冷却后的钢材在冷却水总水量为400-450m3/h，冷却水压力为1.5-2MPa条件下，快速冷却3-4秒；
S8、自然空冷，收集打捆，即获得HRB500E热轧带肋钢筋。
其中，
步骤S1中钢坯的化学成分为：C 0.23-0.25％、Si 0.69-0.72％、Mn 1.33-1.35％、N：0.012-0.014％、Al 0.01-0.03％、V 0.02-0.03％、S 0.02-0.03％、P 0.02-0.03％，其余为Fe和不可避免的不纯物。优选的，步骤S1中钢坯的化学成分为：C 0.25％、Si 0.72％、Mn1.35％、N 0.014％、Al 0.02％、V 0.03％、S 0.03％、P 0.03％。
步骤S2中加热是指送入温度为1900℃的加热炉中加热。
步骤S2中出钢温度优选为1800℃。
步骤S3中连铸拉坯的条件为：连铸机的中包温度为1600-1700℃，优选为1650℃，中包过热度控制在20-30℃，拉速为1.6m/min。
步骤S4中加热连铸坯时，加热炉温度为1300-1400℃，优选为1350℃。
步骤S5中轧机轧制分为粗轧、中轧、精轧；精轧后温度不低于1100℃。
其中，在速度为2m/s的轧制条件下粗轧40-45秒，然后在速度为6m/s的轧制条件下中轧40-45秒，最后在速度为9m/s的轧制条件下精轧45-50秒，优选的，在速度为2m/s的轧制条件下粗轧40秒，然后在速度为6m/s的轧制条件下中轧40秒，最后在速度为9m/s的轧制条件下精轧45秒。
步骤S6中第一次冷却的条件优选为：将S5得到的钢材在冷却水总水量为480m3/h，冷却水压力为1.2MPa条件下，快速冷却1.5秒。
步骤S7中第二次冷却的条件优选为：将经过步骤S6第一次冷却后的钢材在冷却水总水量为430m3/h，冷却水压力为1.8MPa条件下，快速冷却3.5秒。
步骤S8中自然空冷指上冷床自然冷却至280℃。
本发明有如下有益效果：
本发明的HRB500E热轧带肋钢筋，通过控制工艺过程、成分、Al和V的比例，使钢筋表面生成紧密的氧化层，实现良好的抗锈蚀性能，并明显提高其物理性能。与通过添加合金元素来增强抗锈蚀性能的方法比，节省了成本，同时抗锈蚀性能和物理性能更好，很好的满足市场的需要。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
下述实施例中，若无特殊说明，所用的操作方法均为常规操作方法，所用设备均为常规设备。
实施例1
(1)将以下钢坯送入温度为1900℃的加热炉中加热，出钢温度为1700℃；
钢坯的化学成分：C 0.23％、Si 0.69％、Mn 1.33％、N：0.012％、Al 0.01％、V0.02％、S 0.02％、P 0.02％；
(2)连铸拉坯：连铸机的中包温度为1600℃，中包过热度控制在20-30℃，拉速为1.6m/min；
(3)加热连铸坯：加热炉温度为1300℃；
(4)在速度为2m/s的轧制条件下粗轧45秒，然后在速度为6m/s的轧制条件下中轧45秒，最后在速度为9m/s的轧制条件下精轧50秒。
(5)第一次冷却：将步骤(4)得到的精轧钢材在冷却水总水量为450m3/h，冷却水压力为0.8MPa条件下，快速冷却1.5秒；
(6)第二次冷却：将经过步骤(5)第一次冷却后的钢材在冷却水总水量为400m3/h，冷却水压力为1.5MPa条件下，快速冷却3秒；
(7)上冷床进行自然空冷至280℃，收集打捆，即获得HRB500E热轧带肋钢筋。
实施例2
(1)将以下钢坯送入温度为1900℃的加热炉中加热，出钢温度为1800℃；
钢坯的化学成分：C 0.24％、Si 0.7％、Mn 1.34％、N：0.013％、Al 0.02％、V0.03％、S 0.025％、P 0.025％；
(2)连铸拉坯：连铸机的中包温度为1650℃，中包过热度控制在20-30℃，拉速为1.6m/min；
(3)加热连铸坯：加热炉温度为1350℃；
(4)在速度为2m/s的轧制条件下粗轧40秒，然后在速度为6m/s的轧制条件下中轧40秒，最后在速度为9m/s的轧制条件下精轧45秒。
(5)第一次冷却：将步骤(4)得到的精轧钢材在冷却水总水量为480m3/h，冷却水压力为1.2MPa条件下，快速冷却1.5秒；
(6)第二次冷却：将经过步骤(5)第一次冷却后的钢材在冷却水总水量为430m3/h，冷却水压力为1.8MPa条件下，快速冷却3.5秒。
(7)上冷床进行自然空冷至280℃，收集打捆，即获得HRB500E热轧带肋钢筋。
实施例3
(1)将以下钢坯送入温度为1900℃的加热炉中加热，出钢温度为1850℃；
钢坯的化学成分：C 0.25％、Si 0.72％、Mn 1.35％、N 0.014％、Al 0.03％、V0.03％、S 0.03％、P 0.03％；
(2)连铸拉坯：连铸机的中包温度为1700℃，中包过热度控制在20-30℃，拉速为1.6m/min。
(3)加热连铸坯：加热炉温度为1350℃；
(4)在速度为2m/s的轧制条件下粗轧45秒，然后在速度为6m/s的轧制条件下中轧45秒，最后在速度为9m/s的轧制条件下精轧50秒；
(5)第一次冷却：将步骤(4)得到的精轧钢材在冷却水总水量为500m3/h，冷却水压力为1.5MPa条件下，快速冷却2秒；
(6)第二次冷却：将经过步骤(5)第一次冷却后的钢材在冷却水总水量为450m3/h，冷却水压力为2MPa条件下，快速冷却4秒；
(7)上冷床进行自然空冷至280℃，收集打捆，即获得HRB500E热轧带肋钢筋。
实施例4
钢坯的化学成分：C 0.25％、Si 0.72％、Mn 1.35％、N 0.014％、Al 0.01％、V0.03％、S 0.03％、P 0.03％；其余皆与实施例2相同。
实施例5
钢坯的化学成分：C 0.25％、Si 0.72％、Mn 1.35％、N 0.014％、Al 0.02％、V0.03％、S 0.03％、P 0.03％；其余皆与实施例2相同。
对比例1
钢坯的化学成分：C 0.24％、Si 0.7％、Mn 1.34％、N：0.013％、V 0.04％、S0.025％、P 0.025％，其余与实施例2相同。
对比例2
钢坯的化学成分：C 0.23％、Si 0.69％、Mn 1.33％、N：0.012％、Al 0.005％、V0.02％、S 0.02％、P 0.02％，其余与实施例1相同。
对比例3
钢坯的化学成分：C 0.23％、Si 0.69％、Mn 1.33％、N：0.01％、Al 0.01％、V0.02％、S 0.02％、P 0.02％，其余与实施例1相同。
对比例4
钢坯的化学成分：C 0.25％、Si 0.72％、Mn 1.35％、N 0.014％、Al 0.04％、V0.03％、S 0.03％、P 0.03％。其余与实施例3相同。
对比例5
钢坯的化学成分：C 0.25％、Si 0.72％、Mn 1.35％、N 0.02％、Al 0.03％、V0.03％、S 0.03％、P 0.03％。其余与实施例3相同。
对比例6
轧机轧制：在速度为2m/s的轧制条件下粗轧50秒，然后在速度为6m/s的轧制条件下中轧48秒，最后在速度为9m/s的轧制条件下精轧52秒。其余与实施例2相同。
对比例7
钢坯的化学成分：C 0.17％，Si 0.54％，Mn 1.26％，P 0.042％，S 0.019％，Cu0.42％，Cr 0.39％，V 0.053％，其余为Fe及不可避免的杂质。其余与实施例2相同。
对比例8
第一次冷却时间为2.5S。其余与实施例2相同。
对比例9
无第一次冷却步骤，精轧后直接进入第二次冷却。其余与实施例2相同。
对比例10
(1)化学成分如下的钢坯：C 0.24％、Si 0.7％、Mn 1.34％、N：0.013％、Al0.02％、V 0.04％、S 0.025％、P 0.025％，铁水和合金放入温度为1800℃的转炉中加热，钢水温度为1650℃；
(2)连铸拉坯：连铸机的中包温度为1600℃，中包过热度控制在20-30℃，拉速为1.6m/min；
(3)加热连铸坯：加热炉温度为1250℃，出钢温度为1050℃；
(4)在速度为2m/s的轧制条件下粗轧40秒，然后在速度为6m/s的轧制条件下中轧40秒，最后在速度为9m/s的轧制条件下精轧45秒。
(5)上冷床进行自然空冷至280℃，收集打捆，即获得HRB500E热轧带肋钢筋。
对比例11
将化学成分如下的钢坯：C 0.24％、Si 0.7％、Mn 1.34％、N：0.013％、Al 0.02％、V 0.04％、S 0.025％、P 0.025％送入炉温为1200℃的加热炉中，加热至铸坯温度1050℃时，送轧机轧制，轧制时，在速度为1m/s的轧制条件下粗轧60秒，之后在速度为4m/s的轧制条件下中轧60秒，最后在速度为7.8m/s的轧制条件下精轧72秒；
将精轧钢材在冷却水总水量为370m3/h，冷却水压力为1.9MPa条件下，快速冷却2秒，得温度为870℃的钢材，上冷床进行自然空冷至270℃，收集打捆，即获得HRB500E热轧带肋钢筋。
效果检测
取实施例和对比例制备的规格为Φ40mm的HRB500E热轧带肋钢筋、相同规格的HRB500E普通国标热轧钢筋，对抗拉强度、屈服强度、均匀伸长率、强屈比、屈屈比进行检测(十个试样取平均值)。
抗锈蚀性能的测量：取1m试样做168h盐雾锈蚀试验，计算增重比例(十个试样取平均值)：
增重比例＝[(锈蚀后质量—未锈蚀质量)/未锈蚀质量]×100％。
检测结果如表1、表2所示：
表1.实施例1-5检测结果
Figure BDA0002327315140000071
Figure BDA0002327315140000081
表2.对比例1-11检测结果
Figure BDA0002327315140000082
从表1可以看出，实施例1-5制备的HRB500E热轧带肋钢筋，其抗拉强度、屈服强度、均匀伸长率、强屈比、屈屈比、抗弯性能均能达到国标要求，同时与普通国标热轧钢筋相比均有提高。同时，其抗锈蚀性能得到明显的提升，其中，从实施例2和实施例5可以看出，Al和V的质量比为1:1.5时抗锈蚀效果达到最好。从对比例1-5、7可以看出，冶炼成分对钢筋物理性能影响较大，从对比例6看出轧制时间太久，抗锈蚀性能下降，从对比例8-11可以看出冷却时间和强度的控制对抗锈蚀性能影响较大。通过合理控制冷却时间、轧制时间和相应的组分配比，使钢筋同时满足物理性能和抗锈蚀的需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种HRB500E热轧带肋钢筋的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备化学成分如下的钢坯：包括C、Si、Mn、N、Al、Ti、V、S、P、Fe和不可避免的不纯物，其中Al和V的质量比为1:1-3；
S2、冶炼：将S1中钢坯加热，控制出钢温度为1700-1850℃；
S3、连铸拉坯；
S4、加热连铸坯；
S5、轧机轧制：轧制时间为125-140s；
S6、第一次冷却：将步骤S5得到的钢材在冷却水总水量为450-500m3/h，冷却水压力为0.8-1.5MPa条件下，快速冷却1.5-2秒；
S7、第二次冷却：将经过步骤S6第一次冷却后的钢材在冷却水总水量为400-450m3/h，冷却水压力为1.5-2MPa条件下，快速冷却3-4秒；
S8、自然空冷，收集打捆，即获得HRB500E热轧带肋钢筋。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中所述钢坯的化学成分按质量百分数为：C 0.23-0.25％、Si 0.69-0.72％、Mn 1.33-1.35％、N：0.012-0.014％、Al0.01-0.03％、V 0.02-0.03％、S 0.02-0.03％、P 0.02-0.03％，其余为Fe和不可避免的不纯物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中钢坯的化学成分按质量百分数为：C 0.24％、Si 0.7％、Mn 1.34％、N：0.013％、Al 0.02％、V 0.04％、S 0.025％、P0.025％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中连铸拉坯的条件为：连铸机的中包温度为1600-1700℃，中包过热度控制在20-30℃，拉速为1.6m/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中加热连铸坯时，加热炉温度为1300-1400℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中轧机轧制分为粗轧、中轧、精轧。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，在速度为2m/s的轧制条件下粗轧40-45秒，然后在速度为6m/s的轧制条件下中轧40-45秒，最后在速度为9m/s的轧制条件下精轧45-50秒。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中第一次冷却的条件为：将步骤S5得到的钢材在冷却水总水量为480m3/h，冷却水压力为1.2MPa条件下，快速冷却1.5秒。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中第二次冷却的条件为：将经过步骤S6第一次冷却后的钢材在冷却水总水量为430m3/h，冷却水压力为1.8MPa条件下，快速冷却3.5秒。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S8中自然空冷指上冷床自然冷却。
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