CN1792484A - 500Mpa高强度螺纹钢筋的生产方法 - Google Patents

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丁之坤
吴少文
康胜利
李勤川
朱席龙
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Abstract

本发明公开了一种500Mpa高强度螺纹钢筋的生产方法，包括下列步骤：a.采用普通20MnSi钢坯，钢坯的开轧温度保持在880～950℃，经过粗、中轧机组大压下，轧机最大延伸系数μ为1.449；然后轧件通过预穿水冷进行降温，预穿水后的温度为850～950℃；b.钢材经过预穿水段后进入精轧机组，主电机功率为1350KW；然后进入穿水冷却段使轧件表面的温度迅速降低，穿水冷却段的节数为1～5节，水压为0.8～1.2Mpa，使钢材上冷床的表面温度控制在550～650℃；c.钢材上冷床进行空冷，芯部余热释放，完成自身回火处理后即得成品钢筋。本发明利用普通的20MnSi钢坯，实施超低温大压下轧制，改善了钢材组织，直接生产出HRB500级高强度螺纹钢筋，降低了生产成本及能耗，提高了钢筋强度，有利于降低工程造价。

Description

500Mpa高强度螺纹钢筋的生产方法
技术领域
本发明涉及一种钢筋的生产工艺方法，尤其涉及一种500Mpa高强度螺纹钢筋的生产方法。
背景技术
螺纹钢筋在工业厂房、水库大坝、道路桥梁等建筑中起着骨架作用。现行国内所有的钢铁企业均采用20MnSi钢坯，生产HRB335级螺纹钢筋。但现有的HRB335级螺纹钢筋强度偏低，特别在大型工程建设中，凸现出钢体结构自重较大，工程的造价较高，工程建设周期较长等缺点，先进的工业国家早已淘汰HRB335同类级钢筋。为了提高钢筋的强度，钢铁企业均采用在钢坯中加入微合金化元素，即冶炼钢坯时分别加入钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)等合金，通过这些元素在钢中与其它元素的固熔强化作用，达到强化钢材组织的目的。例如，在钢中加入钒铁，就可冶炼成20MnSiv钢坯，生产的钢筋强度级别可达到HRB400，强度指标与HRB335相比可提高17％。然而，由于合金元素的加入，冶炼生产工艺更加复杂，势必增加生产成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用普通的20MnSi钢坯，直接生产出HRB500级高强度螺纹钢筋的生产方法，旨在降低生产成本及能耗，提高钢筋强度，节省钢材用量，降低工程造价。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种500Mpa高强度螺纹钢筋的生产方法，包括下列步骤：
a.采用普通20MnSi钢坯，钢坯的开轧温度保持在880～950℃，经过粗、中轧机组大压下，轧机最大延伸系数μ为1.449；然后轧件通过预穿水冷进行降温，预穿水后的温度为850～950℃；
b.钢材经过预穿水段后进入精轧机组，主电机功率为1350KW；然后进入穿水冷却段使轧件表面的温度迅速降低，所述穿水冷却段的节数为1～5节，水压为0.8～1.2Mpa，使钢材上冷床的表面温度控制在550～650℃；
c.钢材上冷床进行空冷，芯部余热释放，完成自身回火处理后即得成品钢筋。
本发明利用普通的20MnSi钢坯，实施超低温大压下轧制，改善了钢材组织，直接生产出HRB500级高强度螺纹钢筋。采用超低温开轧，不仅可以避免后面冷却工序的冷却强度过大的问题，使上冷床温度达到理想的效果，而且能够降低能耗及成本。轧件经过粗轧与中轧后，精轧机组速度高会使轧制中的轧件温度升高，在粗、中轧后增加预水冷进行降温。最后在精轧后经过穿水冷却，利用余热处理技术使钢筋的综合力学性能得到很大的提高。
在轧制过程中，预水冷却以及穿水冷却器的节数、压力的大小、轧制速度的快慢会影响钢材的冷却效果。为进一步提高钢材的性能，本发明所述步骤a预穿水段节数可以为1～3节，水压为常压。所述轧机的轧制速度可以为4～15m/s。
本发明具有以下有益效果：
(1)与GB1499中HRB335级相比，使用相同的20MnSi原料，本产品强度指标可以提高50％，达到高强度钢筋的HRB500级，具有强度高、延伸性好的综合性能。
(2)采用超低温开轧，能够节省燃料15％左右，大大降低生产成本，增长了企业的效益。
(3)能够减少建筑物对钢筋的用量，可以节省钢材15～30％，在工程建设中大大减轻了钢体结构自重，提高了资源利用率，降低了工程的造价，缩短了工程建设周期，减少了能源消耗和对环境的污染，具有极大的经济效益和社会效益。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：
图1是本发明实施例的工艺流程框图。
具体实施方式
图1所示为本发明的500Mpa高强度螺纹钢筋的生产方法的实施例，包括下列步骤：
a.采用普通20MnSi钢坯，其化学成分见表1，以超低温的方式保持开轧温度在880～950℃，经过粗、中轧机组大压下，轧机最大延伸系数μ为1.449；然后钢材通过预穿水冷进行降温，预穿水段节数可以为1～3节，水压为常压，预穿水后的温度为850～950℃；
b.钢材经过预穿水段后进入精轧机组，主电机功率为1350KW；然后进入穿水冷却段使轧件表面的温度迅速降低，所述穿水冷却段的节数为1～5节，水压为0.8～1.2Mpa，使钢材上冷床的表面温度控制在550～650℃；
c.钢材上冷床进行空冷，芯部余热释放，完成自身回火处理后即得成品钢筋。
表1                 普通20MnSi钢坯的化学成分(％)
  牌号   C   Si   Mn   P   S   Ceq
  20MnSi   ≤0.25   ≤0.80   ≤1.60   ≤0.045   ≤0.045   ≤0.52
生产不同规格的产品，可以通过工艺参数予以控制，见表2。
表2                 三种典型规格钢筋轧制工艺参数
规格mm 切分 轧速m/s 开轧温度℃   预穿水   穿水   精轧前(预穿水后)温度℃ 上冷床温度℃
  节数   水压MPa   节数   水压MPa
  实施例1   10   4   9～15   880～950   1～2   常压   1～2   0.8～1.2   850～950   580～650
  实施例2   25   1   9～12   880～940   2～3   常压   1～3   0.8～1.2   850～950   570～650
  实施例3   40   1   4～7   880～930   2～3   常压   2～5   0.8～1.2   850～950   550～630
5钢筋的组织、性能试验主要包括金相高倍试验、拉伸、弯曲和反弯试验等，本发明实施例典型规格产品用户实用的钢筋性能参数见表3。
表3                 本发明实施例典型规格产品的力学性能参数
序号   时效时间   典型规格
  10mm   16mm   25mm   32mm
屈服点   抗拉强度   伸长率 屈服点   抗拉强度 伸长率 屈服点   抗拉强度 伸长率 屈服点   抗拉强度 伸长率
  1 1天   543   656   30.0   556   673   27.0   545   690   26.1   575   710   28
  2   535   651   28.0   547   660   26.2   545   690   24.2   580   715   26
  3   536   652   29.6   548   658   26.8   540   690   24.4   585   715   27
  4   541   657   29.6   556   668   28.7   535   685   25.0   585   715   26
  5   529   648   28.4   557   670   28.5   545   690   25.3   580   705   28
  平均值   536.8   652.8   29.1   552.8   665.8   27.4   542.0   689.0   25.0   581.0   712.0   26.7
  标准差   5.50   3.70   0.87   4.87   6.50   1.10   4.47   2.24   0.76   4.18   4.47   0.83
  1 30天   530   655   27.8   552   667   25.6   545   685   24.3   570   695   22
  2   525   640   26.8   544   660   25.2   545   685   23.5   580   705   21
  3   525   645   28.8   554   666   27.0   550   690   22.6   580   705   21
  4   535   655   28.2   542   655   28.2   540   680   24.3   580   705   19
  5   540   660   28.8   546   660   26.5   540   685   24.0   585   710   20
  平均值   531.0   651.0   28.1   547.6   661.6   26.5   544.0   685.0   23.7   579.0   704.0   20.6
  标准差   5.83   7.35   0.74   4.63   4.41   1.06   3.74   3.16   0.64   4.90   4.90   0.88
金属组织和结构：
金属组织：铁素体+珠光体
晶粒度：≥9级
表3结果表明，通过采用超低温大压轧制工艺，获得了主要组织为珠光体及铁素体(P+F)，屈服强度超过500Mpa级为特征的高强度螺纹钢筋，其综合性能达到新修订的GB1499标准500MPa强度级别的要求。

Claims (3)

1、一种500Mpa高强度螺纹钢筋的生产方法，其特征在于：包括下列步骤：
a.采用普通20MnSi钢坯，钢坯的开轧温度保持在880～950℃，经过粗、中轧机组大压下，轧机最大延伸系数μ为1.449；然后轧件通过预穿水冷进行降温，预穿水后的温度为850～950℃；
b.钢材经过预穿水段后进入精轧机组，主电机功率为1350KW；然后进入穿水冷却段使轧件表面的温度迅速降低，所述穿水冷却段的节数为1～5节，水压为0.8～1.2Mpa，使钢材上冷床的表面温度控制在550～650℃；
c.钢材上冷床进行空冷，芯部余热释放，完成自身回火处理后即得成品钢筋。
2、根据权利要求1所述的500Mpa高强度螺纹钢筋的生产方法，其特征在于：所述步骤a预穿水段节数为1～3节，水压为常压。
3、根据权利要求1所述的500Mpa高强度螺纹钢筋的生产方法，其特征在于：所述轧机的轧制速度为4～15m/s。
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