CN111850395A - N强化高强抗震钢筋及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种N强化高强抗震钢筋及其生产方法。所述钢筋的化学成分以重量百分比计为：C：0.20％‑0.26％，Si：0.40％‑0.80％，Mn：1.00％‑1.60％，V：0.05％‑0.12％，Nb：0.01％‑0.02％，N：0.036％‑0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质；其中还满足关系[C]/[V]≥2.5和[V]/[N]≤4.0；所述生产方法包括依序执行的电炉或转炉冶炼工序、精炼工序、连铸工序、钢坯加热工序、连轧工序以及冷床冷却工序；在所述加热工序中，加热温度为1200℃‑1280℃；在所述冷床冷却工序中，上冷床温度＞1120℃，冷床冷速≤1.5℃/s。本发明不仅通过提高N元素含量来实现对钢筋强化，而且避免了由于N强化容易造成的塑性问题，产品具有高强度及抗震性，兼具低成本，实现N强化高强钢筋技术开发。
Description
技术领域
本发明属于钢材生产制造技术领域，具体涉及一种N强化高强抗震钢筋及其生产方法。
背景技术
采用高强度抗震钢筋来替代常规低强度级别钢筋，可降低钢材消耗、减少资源消耗。随着建筑环境和环保要求的不断提高，高强度抗震钢筋逐渐得到了得到了广泛应用。
屈服强度600MPa级抗震钢筋是高强钢筋中应用最广泛的品种之一。
现有的高强度抗震钢筋，一般采用V、Nb微合金化技术，通过轧制过程中析出V和Nb的碳氮化物(即V(C、N)和Nb(C、N))来阻碍晶粒长大，起到细晶强化和析出强化的作用。但是如上现有技术存在以下技术问题：一方面，合金元素V、Nb含量过高，容易使组织过度细化，屈服强度的增量大于抗拉强度增量，导致强屈比下降而不能满足抗震需求；再一方面，V、Nb元素的固溶温度高，长期高温加热对炉体设备不利，且Nb含量过高，坯料热裂风险增加；另一方面，V、Nb均属于贵重金属元素，含量高导致制造成本增加；再者，钢筋产品横截面任意位置处所观察到的当量圆直径为50nm以下的析出物数量≤200个/mm2，V、Nb合金强化作用的单位(合金含量0.01％)强度增量不超过20Mpa，强度提升有限。
N元素是钢铁冶炼过程中不可避免的杂质元素，行业普遍共识，N元素含量过高容易引起钢筋产品塑性下降，导致脆断；然而，N元素具有与其他合金元素(比如V和Nb)结合生成氮化物析出以固溶强化和细晶强化的特性。因此，现有高强钢筋技术中，由于N元素所导致的塑性问题的制约，大多将N元素作为杂质元素，在冶炼过程将N含量控制越低越好；即使偶尔存在提升N元素的技术，也仅仅是为了利用N元素与其他合金元素(比如V和Nb)结合来析出氮化物，同样受限于塑性问题而将N元素含量维持较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种N强化高强抗震钢筋及其生产方法，以实现N元素在高强抗震钢筋中作为一种强化元素予以使用。
为实现上述发明目的，一实施方式提供了一种N强化高强抗震钢筋，所述钢筋的化学成分以重量百分比计为：C：0.20％-0.26％，Si：0.40％-0.80％，Mn：1.00％-1.60％，V：0.05％-0.12％，Nb：0.01％-0.02％，N：0.036％-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质；其中还满足关系[C]/[V]≥2.5和[V]/[N]≤4.0。
为实现上述发明目的，一实施方式还提供了前述N强化高强抗震钢筋的生产方法，所述生产方法包括依序执行的电炉或转炉冶炼工序、精炼工序、连铸工序、钢坯加热工序、连轧工序以及冷床冷却工序；
在所述加热工序中，加热温度为1200℃-1280℃；在所述冷床冷却工序中，上冷床温度＞1120℃，冷床冷速≤1.5℃/s。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)通过设计低C、低V、低Nb和高N的化学成分体系，协调合金元素C、V、Nb、N的各自含量以及含量关系，不仅保证了C元素的固溶强化作用和碳化物析出强化作用、V和Nb元素的细晶强化和析出强化作用、以及N元素与其他合金元素(比如V和Nb)结合生成氮化物析出以固溶强化和细晶强化作用，而且除用于氮化物析出之外的额外过量N元素以其自身强化作用来使得钢筋强度提高，实现对N元素的综合利用，进而以低V及低Nb来实现了钢筋强度提升，解决现有技术中由于大量V、Nb而导致坯料热裂风险和制造成本增加的问题，并且突破了仅利用V、Nb合金强化时的单位(合金含量0.01％)强度增量不超过20Mpa的限制；
(2)在高N的化学成分体系基础上，通过设计优化加热温度、上冷床温度、冷床冷速，实现对钢筋组织的精确控制，获得铁素体+珠光体+析出相的复相组织，其中除了通过珠光体及析出相进一步提升强度，铁素体体积占比30-50％，由此通过晶粒粗大的铁素体来实现对塑性的改善，消减了由于高N元素所导致的塑性问题，实现了钢筋在强度和塑性两方面的匹配，综合性能好，兼具高强度、良好抗震性能和经济性。
具体实施方式
本发明一实施方式提供一种N强化高强抗震钢筋，所述钢筋的化学成分以重量百分比计为：C：0.20％-0.26％，Si：0.40％-0.80％，Mn：1.00％-1.60％，V：0.05％-0.12％，Nb：0.01％-0.02％，N：0.036％-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质；其中还满足关系[C]/[V]≥2.5和[V]/[N]≤4.0。前述关系中的[C]、[V]、[N]分别表示以重量百分比计的C含量、V含量、N含量。
概括来讲，通过设计低C、低V、低Nb和高N的化学成分体系，协调了合金元素C、V、Nb、N的各自含量以及含量关系，不仅保证了C元素的固溶强化作用和碳化物析出强化作用、V和Nb元素的细晶强化和析出强化作用、以及N元素与其他合金元素(比如V和Nb)结合生成氮化物析出以固溶强化和细晶强化作用，而且除用于氮化物析出之外的过量N元素以其自身强化作用来使得钢筋强度提高，实现对N元素的综合利用，进而以低V及低Nb来实现了钢筋强度提升，解决现有技术中由于大量V、Nb而导致坯料热裂风险和制造成本增加的问题，并且突破了仅利用V、Nb合金强化时的单位(合金含量0.01％)强度增量不超过20Mpa的限制。
以下具体说明各个元素的作用和原理。
C：通过固溶强化作用，能够显著提高强度和强屈比，但C含量过高对钢材塑性、韧性及焊接性能不利；本发明中C含量0.20％-0.26％时，可以保证钢材具有良好的综合性能，进一步地，C含量优选为0.21％-0.25％，更优选为0.23％-0.25％。
Si：通过固溶强化作用，能同时提高屈服强度和抗拉强度，本发明中Si含量控制在0.40％-0.80％，进一步地优选为0.60％-0.80％。
Mn：通过固溶强化作用，能显著提高钢材的抗拉强度和强屈比；Mn含量过高，会增加淬透性，且容易形成MnS夹杂，降低钢材的塑性；本发明中Mn含量控制在1.00％-1.60％，钢筋具有较好的综合性能，进一步地，Mn含量优选为1.20％-1.60％，更优选为1.40％-1.60％。
V：通过析出强化、细晶强化作用，能够显著提升钢材的强度；可以与C、N元素相结合以形成碳化物、氮化物、碳氮化物，其强化作用的发挥与C、N含量相关，在本发明中V含量控制在0.05％-0.12％，进一步地，V含量优选为0.07％-0.11％，更优选为0.08％-0.10％。
Nb：通过析出强化和细晶强化，提高钢材的强度和韧性，但若Nb含量过高时，不但强化效果不明显，而且连铸时坯料容易出现裂纹，也即热裂风险增加，在本发明中Nb含量控制在0.01％-0.02％，进一步地，Nb含量优选为0.013％-0.018％。
N：通过与V、Nb结合，生成氮化物和碳氮化物，提高钢材的强度；另外，经发明人研究发现，除了参与生成氮化物或碳氮化物之外，单独的N元素自身也是强化元素，但如背景技术所提，出于N含量过高容易造成钢材塑性下降的行业共识，现有技术中普遍将N元素作为杂质而控制的越低越好，或者只是略微增加N元素含量来仅仅利用其与合金元素结合来生成氮化物，而本发明打破传统化学成分设计思路局限，提升N含量来利用N元素的自身强化作用，N含量控制在0.036％-0.06％；进一步地，优选为0.036％-0.05％。由此，通过N强化，以低V及低Nb来实现了钢筋强度提升，解决现有技术中由于大量V、Nb而导致坯料热裂风险和制造成本增加的问题，并且突破了仅利用V、Nb合金强化时的单位(合金含量0.01％)强度增量不超过20Mpa的限制。
另外，在控制各强化元素的自身含量的同时，各强化元素的含量关系决定着析出相的种类、大小、形态等，由此本发明还对各个元素的含量关系进行了优化设计，从而更好的发挥微合金元素作用，降低贵金属元素V、Nb含量，增加经济型元素N含量。
其中[C]和[V]还满足关系[C]/[V]≥2.5，具体地：本发明中，C主要起固溶强化作用，少部分碳通过碳化物起析出强化作用；在N、C充足的前提下，V、Nb首先与N结合，生成氮化物，之后才与C结合生成碳化物；理想状态下仅考虑V和C的结合生成V的碳化物时，[C]/[V]为0.24(原子量比)则其强化效果最佳；本发明中碳用于固溶的含量是其用于碳化物析出含量的10倍以上；因此，考虑碳的固溶及析出强化作用，[C]/[V]至少为2.4；另外，考虑钢中Nb与C的结合，本发明中[C]/[V]控制为不小于2.5。
其中[V]和[N]还满足关系[V]/[N]≤4.0，具体地：微合金元素V主要是通过氮化物析出强化来提升钢筋强度，理想状态下仅考虑V和N的结合生成V的氮化物时，[V]/[N]为3.6(原子量比值)则其强化效果最佳；但是，有一部分N会与Nb结合生成Nb的氮化物；并且，本发明中，除了与V、Nb结合形成氮化物析出强化之外，N元素自身将作为合金元素，单独起到固溶强化及细晶强化的作用；为保证V、Nb氮化物析出及N自身强化作用的发挥，本发明中[V]/[N]控制为不大于4.0，优选地不大于3.6。
进一步优选地，所述钢筋的化学成分还满足关系0.07％≤[V]+[Nb]≤0.12％。与[C]、[V]、[N]类似的，其中前述关系中[Nb]分别表示以重量百分比计的Nb含量。
具体地：如背景技术所提，现有技术普遍通过添加大量V、Nb来获得强度的提升，但由于V、Nb的含量过高，存在坯料热裂风险增加和制造成本增加的问题，以及存在单位(合金含量0.01％)强度增量不超过20Mpa的强度增量有限的问题；本发明的高强抗震钢筋，通过上述C固溶作用控制、N含量控制、及N元素自身强化作用的发挥，使得钢筋强度大大提高，V、Nb的含量合计控制在0.07％-0.12％的较低含量水平时，钢筋的强度也足以远超现有技术，并且还可以满足抗震性能要求。
进一步地，作为一优选地实施方式，所述钢筋的化学成分以重量百分比计为：C：0.21％-0.25％，Si：0.40％-0.80％，Mn：1.20％-1.60％，V：0.07％-0.11％，Nb：0.01％-0.02％，N：0.036％-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质；其中还满足关系[C]/[V]≥2.5和[V]/[N]≤4.0和0.09％≤[V]+[Nb]≤0.12％。
进一步优选地，所述钢筋的化学成分以重量百分比计为：C：0.23％-0.25％，Si：0.60％-0.80％，Mn：1.40％-1.60％，V：0.08％-0.10％，Nb：0.013％-0.018％，N：0.036％-0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质；其中还满足关系[C]/[V]≥2.5和[V]/[N]≤4.0和0.095％≤[V]+[Nb]≤0.12％。
本发明一实施方式还提供了如上N强化高强抗震钢筋的生产方法，为钢筋的热轧生产工艺，所述生产方法包括依序执行的电炉或转炉冶炼工序、精炼工序、连铸工序、钢坯加热工序、连轧工序以及冷床冷却工序；
在所述加热工序中，加热温度为1200℃-1280℃；在所述冷床冷却工序中，上冷床温度＞1120℃，冷床冷速≤1.5℃/s。
由此，在高N的化学成分体系基础上，本发明通过设计优化加热温度、上冷床温度、冷床冷速，实现对钢筋组织的精确控制，获得铁素体+珠光体+析出相的复相组织，其中除了通过珠光体及析出相进一步提升强度，铁素体体积占比30-50％，由此通过晶粒粗大的铁素体来实现对塑性的改善，消减了由于高N元素所导致的塑性问题，实现了钢筋在强度和塑性两方面的匹配，综合性能好，兼具高强度、良好抗震性能和经济性。
具体地，本发明通过加热温度的控制，促进合金元素V、Nb、N的固溶，同时所采用的加热温度范围有利于奥氏体晶粒长大及相变温度的提高；并且，在加热温度基础上，再结合控轧控冷技术中的上冷床温度控制和冷床冷速控制，实现低速空冷，最终获得由铁素体、珠光体和析出相构成的复相组织，并使得该复相组织中铁素体体积占比30-50％，由此通过铁素体来实现对塑性的改善，消减了由于高N元素所导致的塑性问题。
进一步优选地，所述加热温度为1250℃-1280℃。
进一步地，在所述电炉或转炉冶炼工序中，通过添加氮化硅铁来控制钢水中的氮含量，优选将钢水中的氮含量(以重量百分比计)控制在0.040％-0.065％，每吨钢水中氮化硅铁的加入量≥3kg，且所添加的氮化硅铁的氮含量以质量百分比计≥30％，所添加的氮化硅铁的粒度≤50mm。由此，实现对钢筋中N含量的精确控制，以便于充分发挥N元素的作用。
优选地，在转炉冶炼工序中，出钢温度控制住1620-1700℃，转炉出钢时添加所述氮化硅铁来控制钢水中的氮含量。
再者，在LF精炼炉内实现所述精炼工序，精炼出钢温度1585±10℃。可以理解的，所述生产方法中，通过所述电炉或转炉冶炼工序以及所述精炼工序，可以按照所设计的钢筋化学成分来调整钢水中各元素含量，以使得所述连铸工序所得钢坯的化学成分满足所设计的钢筋成分体系，进而保证最终所得钢筋符合前述化学成分。
进一步地，所述连铸工序中，钢水温度1530±10℃，过热度30℃，拉速2-4m/min；在所述连轧工序中，开轧温度为1110℃-1150℃，精轧温度≥1100℃。
综上所述，本发明通过设计低C、低V、低Nb和高N成分体系，钢中N含量精确控制，充分发挥C、N、Nb、V元素的协调强化作用，结合加热温度控制以及冷床控冷技术，获得铁素体+珠光体+析出相的多相组织，解决N强化高强钢筋强度与塑性匹配性问题，产品具有高强度及抗震性，兼具低成本，实现N强化高强钢筋技术开发。
再者，本发明的钢筋热轧生产方法来实现钢筋组织和强度的控制，其整个生产过程中不存在穿水工艺，与现有技术中的精轧后强穿水所获得的组织和性能差异很大，精轧后强穿水的工序是通过快速冷却获得表层马氏体组织，同时利用芯部余热对表层组织进行自回火，最终获得回火马氏体+铁素体+珠光体的组织，而本申请的所述钢筋的组织包含铁素体、珠光体和析出相，其中所述铁素体体积占比30-50％，而所含析出相为V、Nb的碳化物、氮化物及碳氮化物；另外，本申请的所述钢筋的屈服强度≥630MPa，抗拉强度≥820MPa，断后延伸率≥18％，强屈比≥1.25，最大力总延伸率≥9％。
以下通过实施例1～8并结合对比例1-5，对本发明的技术方案进一步予以介绍。
实施例1
本实施例的N强化高强抗震钢筋，其化学成分按重量百分比计为：C：0.25％，Si：0.60％，Mn：1.55％，V：0.10％，Nb：0.015％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.036％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的N强化高强抗震钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：在转炉中进行钢水冶炼并进行吹氩精炼，在冶炼工序中通过添加氮化硅铁的方式控制钢水中的氮含量，每吨钢水中氮化硅铁的加入量≥3kg；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1230-1250℃；
轧制工序：连铸钢坯轧制成直径为∮20mm的钢筋，开轧温度1110-1130℃，精轧温度≥1100℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1130-1150℃，之后空冷至室温。
实施例2
本实施例的N强化高强抗震钢筋，其化学成分按重量百分比计为：C：0.25％，Si：0.80％，Mn：1.60％，V：0.08％，Nb：0.01％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.038％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的N强化高强抗震钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：在转炉中进行钢水冶炼并进行吹氩精炼，在冶炼工序中通过添加氮化硅铁的方式控制钢水中的氮含量，每吨钢水中氮化硅铁的加入量≥3kg；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1250-1280℃；
轧制工序：连铸钢坯轧制成直径为∮22mm的钢筋，开轧温度1130-1150℃，精轧温度≥1130℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1130-1150℃，之后空冷至室温。
实施例3
本实施例的N强化高强抗震钢筋，其化学成分按重量百分比计为：C：0.25％，Si：0.80％，Mn：1.60％，V：0.10％，Nb：0.015％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.045％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的N强化高强抗震钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：在转炉中进行钢水冶炼并进行吹氩精炼，在冶炼工序中通过添加氮化硅铁的方式控制钢水中的氮含量，每吨钢水中氮化硅铁的加入量≥3kg；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1250-1280℃；
轧制工序：连铸钢坯轧制成直径为∮25mm的钢筋，开轧温度1130-1150℃，精轧温度≥1130℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1130-1150℃，之后空冷至室温。
实施例4
本实施例的N强化高强抗震钢筋，其化学成分按重量百分比计为：C：0.24％，Si：0.60％，Mn：1.45％，V：0.08％，Nb：0.018％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.042％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的N强化高强抗震钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：在转炉中进行钢水冶炼并进行吹氩精炼，在冶炼工序中通过添加氮化硅铁的方式控制钢水中的氮含量，每吨钢水中氮化硅铁的加入量≥3kg；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1230-1250℃；
轧制工序：连铸钢坯轧制成直径为∮16mm的钢筋，开轧温度1100-1120℃，精轧温度≥1100℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1120-1140℃，之后空冷至室温。
实施例5
本实施例的N强化高强抗震钢筋，其化学成分按重量百分比计为：C：0.23％，Si：0.50％，Mn：1.50％，V：0.09％，Nb：0.017％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.055％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的N强化高强抗震钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：在转炉中进行钢水冶炼并进行吹氩精炼，在冶炼工序中通过添加氮化硅铁的方式控制钢水中的氮含量，每吨钢水中氮化硅铁的加入量≥3kg；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1230-1250℃；
轧制工序：连铸钢坯轧制成直径为∮18mm的钢筋，开轧温度1100-1120℃，精轧温度≥1100℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1120-1140℃，之后空冷至室温。
实施例6
本实施例的N强化高强抗震钢筋，其化学成分按重量百分比计为：C：0.26％，Si：0.80％，Mn：1.60％，V：0.10％，Nb：0.015％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的N强化高强抗震钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：在转炉中进行钢水冶炼并进行吹氩精炼，在冶炼工序中通过添加氮化硅铁的方式控制钢水中的氮含量，每吨钢水中氮化硅铁的加入量≥3kg；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1250-1280℃；
轧制工序：连铸钢坯轧制成直径为∮40mm的钢筋，开轧温度1130-1150℃，精轧温度≥1130℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1130-1150℃，之后空冷至室温。
实施例7
本实施例的N强化高强抗震钢筋，其化学成分按重量百分比计为：C：0.25％，Si：0.70％，Mn：1.55％，V：0.10％，Nb：0.015％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.046％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的N强化高强抗震钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：在转炉中进行钢水冶炼并进行吹氩精炼，在冶炼工序中通过添加氮化硅铁的方式控制钢水中的氮含量，每吨钢水中氮化硅铁的加入量≥3kg；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1250-1280℃；
轧制工序：连铸钢坯轧制成直径为∮32mm的钢筋，开轧温度1130-1150℃，精轧温度≥1130℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1130-1150℃，之后空冷至室温。
实施例8
本实施例的N强化高强抗震钢筋，其化学成分按重量百分比计为：C：0.22％，Si：0.50％，Mn：1.40％，V：0.08％，Nb：0.01％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.042％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的N强化高强抗震钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：在转炉中进行钢水冶炼并进行吹氩精炼，在冶炼工序中通过添加氮化硅铁的方式控制钢水中的氮含量，每吨钢水中氮化硅铁的加入量≥3kg；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1220-1240℃；
轧制工序：连铸钢坯轧制成直径为∮10mm的钢筋，开轧温度1100-1120℃，精轧温度≥1100℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1120-1130℃，之后空冷至室温。
对比例1
该钢筋的化学成分按重量百分比计为：C：0.22％，Si：0.60％，Mn：1.55％，V：0.15％，Nb：0.015％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.046％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本对比例的钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：按上述成分范围，在转炉中冶炼，并进行吹氩精炼；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1230-1250℃；
轧制工序：连铸钢坯在连续棒材轧机上轧制成直径为∮20mm的钢筋，开轧温度1110-1130℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1130-1150℃，之后空冷至室温。
对比例2
该钢筋的化学成分按重量百分比计为：C：0.28％，Si：0.80％，Mn：1.6％，V：0.10％，Nb：0.015％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.020％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本对比例的钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：按上述成分范围，在转炉中冶炼，并进行吹氩精炼；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1250-1280℃；
轧制工序：连铸钢坯在连续棒材轧机上轧制成直径为∮40mm的钢筋，开轧温度1130-1150℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1130-1150℃，之后空冷至室温。
对比例3
该钢筋的化学成分按重量百分比计为：C：0.25％，Si：0.60％，Mn：1.45％，V：0.10％，Nb：0.015％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本对比例的钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：按上述成分范围，在转炉中冶炼，并进行吹氩精炼；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1150-1180℃；
轧制工序：连铸钢坯在连续棒材轧机上轧制成直径为∮16mm的钢筋，开轧温度1030-1050℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度860-900℃，之后空冷至室温。
对比例4
该钢筋的化学成分按重量百分比计为：C：0.24％，Si：0.70％，Mn：1.50％，V：0.08％，Nb：0.010％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本对比例的钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：按上述成分范围，在转炉中冶炼，并进行吹氩精炼；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1250-1280℃；
轧制工序：连铸钢坯在连续棒材轧机上轧制成直径为∮32mm的钢筋，开轧温度1030-1050℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度880-900℃，之后空冷至室温。
对比例5
该钢筋的化学成分按重量百分比计为：C：0.18％，Si：0.50％，Mn：1.55％，V：0.04％，Nb：0.025％，P≤0.045％，S≤0.045％，N：0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本对比例的钢筋的生产方法包括依序进行的以下工序：
冶炼工序及精炼工序：按上述成分范围，在转炉中冶炼，并进行吹氩精炼；
连铸工序：钢水经过连铸机制成连铸钢坯，连铸成140mm方坯料；
钢坯加热工序：连铸钢坯在加热炉中的加热温度为1230-1250℃；
轧制工序：连铸钢坯在连续棒材轧机上轧制成直径为∮10mm的钢筋，开轧温度1130-1150℃；
冷床冷却工序：在冷床上对钢筋进行控温冷却，上冷床温度1120-1140℃，之后空冷至室温。
以上实施例1-8中的高强度抗震钢筋产品性能和对比例1-5中的钢筋产品性能如下表：
由上述各个实施例及对比例分析可得，基于本发明实施方式的实施例1-8中N强化高强抗震钢筋，屈服强度≥630MPa，抗拉强度≥820MPa，断后延伸率≥18％，强屈比≥1.25，最大力总延伸率≥9％，综合性能远远高于对比例1-5的现有钢筋性能。
Claims (10)
1.一种N强化高强抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述钢筋的化学成分以重量百分比计为：C：0.20％-0.26％，Si：0.40％-0.80％，Mn：1.00％-1.60％，V：0.05％-0.12％，Nb：0.01％-0.02％，N：0.036％-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质；其中还满足关系[C]/[V]≥2.5和[V]/[N]≤4.0；
所述生产方法包括依序执行的电炉或转炉冶炼工序、精炼工序、连铸工序、钢坯加热工序、连轧工序以及冷床冷却工序；
在所述加热工序中，加热温度为1200℃-1280℃；在所述冷床冷却工序中，上冷床温度＞1120℃，冷床冷速≤1.5℃/s。
2.根据权利要求1所述的N强化高强抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述加热温度为1250℃-1280℃。
3.根据权利要求1所述的N强化高强抗震钢筋的生产方法，其特征在于，在所述电炉或转炉冶炼工序中，通过添加氮化硅铁来控制钢水中的氮含量，每吨钢水中氮化硅铁的加入量≥3kg，且所添加的氮化硅铁的氮含量以质量百分比计≥30％，所添加的氮化硅铁的粒度≤50mm。
4.根据权利要求1所述的N强化高强抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述钢筋的化学成分还满足关系0.07％≤[V]+[Nb]≤0.12％。
5.根据权利要求4所述的N强化高强抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述钢筋的化学成分以重量百分比计为：C：0.21％-0.25％，Si：0.40％-0.80％，Mn：1.20％-1.60％，V：0.07％-0.11％，Nb：0.01％-0.02％，N：0.036％-0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质，其中还满足关系[C]/[V]≥2.5和[V]/[N]≤4.0和0.09％≤[V]+[Nb]≤0.12％。
6.根据权利要求5所述的N强化高强抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述钢筋的化学成分以重量百分比计为：C：0.23％-0.25％，Si：0.60％-0.80％，Mn：1.40％-1.60％，V：0.08％-0.10％，Nb：0.013％-0.018％，N：0.036％-0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质，其中还满足关系[C]/[V]≥2.5和[V]/[N]≤4.0和0.095％≤[V]+[Nb]≤0.12％。
7.根据权利要求1所述的N强化高强抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述钢筋的组织包含铁素体、珠光体和析出相，其中所述铁素体体积占比30-50％。
8.根据权利要求1所述的N强化高强抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述钢筋的屈服强度≥630MPa，抗拉强度≥820MPa，断后延伸率≥18％，强屈比≥1.25，最大力总延伸率≥9％。
9.根据权利要求1所述的N强化高强抗震钢筋的生产方法，其特征在于，在所述连轧工序中，开轧温度为1110℃-1150℃，精轧温度≥1100℃。
10.一种N强化高强抗震钢筋，其特征在于，所述钢筋采用权利要求1-9任一项所述的N强化高强抗震钢筋的生产方法制备而成。
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