CN111500920A - 一种hrb600高强抗震螺纹钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种HRB600高强抗震螺纹钢及其生产方法,所述HRB600高强抗震螺纹钢,以质量百分比计,包括下述成分:碳:0.22‑0.33%,硅:0.30‑0.40%,锰:1.20‑1.40%,铬:0.20%‑0.30%,N:0.017‑0.023%,铌:0.015‑0.13%,钒:0.045%‑0.11%,铜:0.05%‑0.10%,磷:<0.025%,硫:<0.025%,硼≤0.0035%;余量为铁和不可避免的杂质。通过用铬代替部分锰,利用铬提高钢的强度,减少硅锰用量,以及通过氮元素的合金化作用降低贵金属钒的用量,降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于冶金行业螺纹钢筋生产技术领域,具体涉及一种HRB600高强抗震螺纹钢及 其生产方法。
背景技术
螺纹钢筋广泛应用于建筑、交通、基础设施建设等领域,是产量最大、应用需求最广的 钢材产品。在螺纹钢传统生产工艺和设备条件下,提高钢筋强度的一般途径为:
1)结合控冷工艺,进行Nb、V、Ti、B等微合金化处理,增加析出强化(沉淀强化)效果;
2)提高C、Si、Mn、Cr等固溶强化元素的含量,提高固溶强化效果;
3)进行控制轧制与控制冷却,主要增加相变强化和细晶强化的效果。
为了进一步提高螺纹钢筋的产品质量、促进节能减排、淘汰落后产能,我国在2018年颁 布了新的热轧带肋钢筋国家标准,对螺纹钢筋的生产工艺、金相组织、强度级别、使用性能 等提出了新的要求。为满足标准要求,各螺纹钢筋生产企业摒弃了强穿水来增加相变强化和 促进细晶强化的方法。目前几乎全部采用合金化的方式提高钢筋强度。主要包括提高硅、锰 合金元素含量,采用钒、铌、钛微合金化技术,添加铬合金元素等。采用合金化的方法一方 面造成钢筋生产成本的增加,另一方面加重了贵重合金资源的消耗,不利于社会的可持续发 展。
在不添加或减少贵重金属铌和钒的基础上,利用相对廉价的合金元素代替贵重合金元素 保证析出强化效果,优化组合固溶强化元素增加固溶强化效果,以及通过轧后控冷来保证细 晶强化的效果,是大势所趋。
发明内容
基于现有技术,本发明提供了一种HRB600高强抗震螺纹钢及其生产方法,通过用铬代替 部分锰,利用铬提高钢的强度,减少硅锰用量,以及通过氮元素的合金化作用降低贵金属钒 的用量,降低生产成本。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种HRB600高强抗震螺纹钢,其特征在于,以质量百分比计,包括下述成分:碳:0.22-0.33%,硅:0.30-0.40%,锰:1.20-1.40%,铬:0.20%-0.30%,N:0.017-0.023%,铌:0.015-0.13%,钒:0.045%-0.11%,铜:0.05%-0.10%,磷:<0.025%,硫:<0.025%,硼≤0.0035%;余量为铁和不可避免的杂质。
进一步地,所述锰的含量为:1.20-1.30%时,铬的含量为0.20%-0.3%;当所述锰的含 量为:1.30-1.40%时,铬的含量为0.10%-0.20%。
进一步地,所述螺纹钢筋的屈服强度为≥630MPa,抗拉强度≥810MPa,断后伸长率≥17%。
所述螺纹钢的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)粗炼、精炼,转炉炼钢后钢水在钢包中先后进行合金化、吹氩、增氮、吹氩;将钢水通过连铸机进行连铸,获得连铸方坯;出钢时加入所需的铁合金,包括Si铁、Mn铁、Si-Mn合金、Cr铁以及脱氧剂;钢水成分中N含量达到0.017-0.023%;连铸温度为1515~1535℃,连铸拉速为2.0~2.5m/min;
(2)轧制:钢坯加热温度1150-1200℃,钢坯开轧温度为1100℃~1150℃,进精轧温度 设为1000℃±20℃、终轧温度设为900℃~950℃;
(3)回火处理:将轧制后的螺纹钢精穿过三段式冷却水管进行在线余热处理,成品上冷 床的温度为575℃-620℃。
(4)进行倍尺剪切、冷床冷却以及定尺剪切,获得成品。
进一步地,步骤1)中所述增氮通过采用增氮合金包芯线进行增氮。
进一步地,步骤1)中所述增氮后氮含量为0.017-0.023%。
本发明所提供的HRB600高强抗震螺纹钢,其室温屈服强度为643-669MPa,强屈比≥1.25, 断后伸长率≥20%。其组织为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B。珠光体沿轧制方向分布 均匀成带状,且铁素体晶粒大小比较平均。经过晶粒度评级,铁素体晶粒度平均在8-9级。
随着铬含量的增加,珠光体含量增加,同时,可利用珠光体对强度的贡献来减少锰元素加 人量。另外,钢中有Cr-Fe-Mn复合合金渗碳体和铬碳化物析出,起到析出强化的作用。
通过增氮工艺使铌氮结合产生碳氮化铌,提高铌的析出强化能力,进一步提高强度,可 减少锰、铌的加入量,节约合金、减少贝氏体组织产生,解决大规格强度不足问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所述的HRB600高强抗震螺纹钢,包括下述以质量百分比计的成分:碳:0.22-0.33%,硅:0.30-0.40%,锰:1.20-1.40%,铬:0.20%-0.30%,N:0.017-0.023%,铌:0.015-0.13%,钒:0.045%-0.11%,铜:0.05%-0.10%,磷:<0.025%,硫:<0.025%,硼≤0.0035%;余量为铁和不可避免的杂质。
进一步地,所述锰的含量为:1.20-1.30%时,铬的含量为0.20%-0.3%;当所述锰的含 量为:1.30-1.40%时,铬的含量为0.10%-0.20%。
所述螺纹钢筋其室温屈服强度为643-669MPa,强屈比≥1.25,断后伸长率≥20%。其组 织为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B。
按照以下步骤生产HRB600螺纹钢:
(1)粗炼、精炼,转炉炼钢后钢水在钢包中先后进行合金化、吹氩、增氮、吹氩;所述增氮通过采用增氮合金包芯线进行增氮,增氮后氮含量为0.017-0.023%。将钢水通过连铸机 进行连铸,获得连铸方坯;出钢时加入所需的铁合金,包括Si铁、Mn铁、Si-Mn合金、Cr 铁以及脱氧剂;钢水成分中N含量达到0.017-0.023%;连铸温度为1515~1535℃,连铸拉 速为2.0~2.5m/min。
(3)轧制:钢坯加热温度1150-1200℃,钢坯开轧温度为1100℃~1150℃,进精轧温度 设为1000℃±20℃、终轧温度设为900℃~950℃;
(4)回火处理:将轧制后的螺纹钢穿过三段式冷却水管进行在线余热处理,成品上冷床 的温度为575℃-620℃。
(5)进行倍尺剪切、冷床冷却以及定尺剪切,获得成品。
通过上述工序制备的螺纹钢,所述螺纹钢筋的屈服强度为≥630MPa,抗拉强度≥810MPa, 断后伸长率≥17%。
通过增氮工艺使铌氮结合产生碳氮化铌,提高铌的析出强化能力,进一步提高强度,可 减少锰、铌的加入量,节约合金、减少贝氏体组织产生,解决大规格强度不足问题。其组织 为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B。珠光体沿轧制方向分布均匀成带状,且铁素体晶粒 大小比较平均。经过晶粒度评级,铁素体晶粒度平均在8-9级。随着铬含量的增加,珠光体 含量增加,同时,可利用珠光体对强度的贡献来减少锰元素加人量。另外,钢中有Cr-Fe-Mn 复合合金渗碳体和铬碳化物析出,起到析出强化的作用。
在锰含量为1.25%、1.35%时,铬含量从0.20%增加到0.30%的过程中,螺纹钢的强度均 会随铬含量的增加而提升。
以下结合具体实施例对本发明进行进一步说明:
实施例1
本实例HRB600高强抗震螺纹钢的化学成分为:碳:0.27%,硅:0.35%,锰:1.21%,铬:0.23%,N:0.02%,铌:0.08%,钒:0.078%,铜:0.08%,磷:<0.025%,硫:<0.025%,硼≤0.0035%;余量为铁和不可避免的杂质,以重量百分比计。
转炉炼钢、LF精炼后钢水在钢包中先后进行合金化、吹氩、增氮、吹氩,连铸成150mm×150mm小方坯。钢坯在加热炉中均热段温度为1150-1200℃,加热总时间60min;后采用连续棒线轧制机进行轧制,开轧温度1000-1020℃,钢坯开轧温度为1100℃~1150℃,进精轧温度设为1000℃±20℃、终轧温度设为900℃~950℃;上冷床温度575℃-620℃即获得HRB600E高强抗震螺纹钢。
力学性能如下,屈服强度630MPa,抗拉强度815MPa,断后伸长率17%,组织为铁素体 和珠光体。
实施例2
本实例HRB600高强抗震螺纹钢的化学成分为:碳:0.28%,硅:0.35%,锰:1.21%,铬:0.28%,N:0.02%,铌:0.11%,钒:0.09%,铜:0.08%,磷:<0.025%,硫:<0.025%,硼≤0.0035%;余量为铁和不可避免的杂质,以重量百分比计。
以与实施例相同的生产工艺生产热轧螺纹钢。
力学性能如下,屈服强度645MPa,抗拉强度836MPa,断后伸长率19%,组织为铁素体 和珠光体。
实施例3
本实例HRB600高强抗震螺纹钢的化学成分为:碳:0.28%,硅:0.35%,锰:1.29%,铬:0.28%,N:0.02%,铌:0.08%,钒:0.07%,铜:0.08%,磷:<0.025%,硫:<0.025%,硼≤0.0035%;余量为铁和不可避免的杂质,以重量百分比计。
以与实施例相同的生产工艺生产热轧螺纹钢。
力学性能如下,屈服强度663MPa,抗拉强度829MPa,断后伸长率17%,组织为铁素体 和珠光体。
实施例4
本实例HRB600高强抗震螺纹钢的化学成分为:碳:0.28%,硅:0.35%,锰:1.29%,铬:0.23%,N:0.02%,铌:0.04%,钒:0.10%,铜:0.08%,磷:<0.025%,硫:<0.025%,硼≤0.0035%;余量为铁和不可避免的杂质,以重量百分比计。
以与实施例相同的生产工艺生产热轧螺纹钢。
力学性能如下,屈服强度667MPa,抗拉强度818MPa,断后伸长率21%,组织为铁素体 和珠光体。
所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本 发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均 属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种HRB600高强抗震螺纹钢,其特征在于,以质量百分比计,包括下述成分:碳:0.22-0.33%,硅:0.30-0.40%,锰:1.20-1.40%,铬:0.20%-0.30%,N:0.017-0.023%,铌:0.015-0.13%,钒:0.045%-0.11%,铜:0.05%-0.10%,磷:<0.025%,硫:<0.025%,硼≤0.0035%;余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的HRB600高强抗震螺纹钢,其特征在于,所述锰的含量为:1.20-1.30%时,铬的含量为0.20%-0.3%;当所述锰的含量为:1.30-1.40%时,铬的含量为0.10%-0.20%。
3.根据权利要求1所述的HRB600高强抗震螺纹钢,其特征在于,所述螺纹钢筋的屈服强度为≥630MPa,抗拉强度≥810MPa,断后伸长率≥17%。
4.权利要求1所述HRB600高强抗震螺纹钢的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)粗炼、精炼,转炉炼钢后钢水在钢包中先后进行合金化、吹氩、增氮、吹氩;
(2)钢坯连铸:出钢时加入所需的铁合金,包括Si铁、Mn铁、Si-Mn合金、Cr铁、Mo铁以及脱氧剂;钢水成分中N含量达到0.017-0.023%;连铸温度为1515~1535℃,连铸拉速为2.0~2.5m/min;
(3)轧制:钢坯加热温度1150-1200℃,钢坯开轧温度为1100℃~1150℃,进精轧温度设为1000℃±20℃、终轧温度设为900℃~950℃;
(4)回火处理:将轧制后的螺纹钢精穿过三段式冷却水管进行在线余热处理,成品上冷床的温度为575℃-620℃。
(5)进行倍尺剪切、冷床冷却以及定尺剪切,获得成品。
5.权利要求4所述HRB600高强抗震螺纹钢的生产方法,其特征在于,步骤1)中所述增氮通过采用增氮合金包芯线进行增氮。
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