Hrb500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋及其制備方法。該鋼的化學(xué)成分按重量百分比為：C：0.17～0.25%、Si：0.4～0.8%、Mn：1.2～1.5%、P≤0.045%、S≤0.045%、V：0.028～0.045%、N：0.008～0.014%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。其制備方法包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬、連鑄、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷的步驟。該鋼具有強(qiáng)度高、韌性高、制造成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，而且，其制備工藝流程簡單、生產(chǎn)成本低廉。
【專利說明】HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于地震等災(zāi)害的頻發(fā)，特別是5.12汶川地震后，建筑行業(yè)用鋼的抗震性能指標(biāo)得到廣泛關(guān)注，高強(qiáng)度、高屈服比的抗震鋼筋將逐漸成為主流。目前市場上所生產(chǎn)的熱軋帶肋抗震鋼筋，均是通過添加釩氮合金提高鋼筋的屈服強(qiáng)度和延伸率，其存在的不足是:釩氮合金是一種復(fù)合合金，其制備復(fù)雜，價(jià)格昂貴。本發(fā)明之前，申請(qǐng)?zhí)枮?00910184824.8的中國專利，其公開了一種500MPa級(jí)的大規(guī)格熱軋帶肋鋼筋用鋼及其冶煉方法，該鋼的化學(xué)成分重量百分比為:C:0.17 ~0.25%、Si:0.40 ~0.80%、Mn:1.40 ~1.60%、P≤ 0.045%、S ≤ 0.045%,V:0.06 ~0.10%、N:0.012 ~0.033%，且 V/N 比=3.0 ~5.0，其余為 Fe 和雜質(zhì)元素，其冶煉方法為:在轉(zhuǎn)爐冶煉出鋼過程中，向鋼包中每噸鋼水加入含0.62~1.0lkg純釩的釩合金，加入含0.09~0.32kg純氮的增氮?jiǎng)?，將鋼水的V/N比控制在3.0~5.0。該發(fā)明通過添加含釩合金和增氮?jiǎng)?，可將鋼水的V/N比控制在3.0~5.0，利用廉價(jià)的氮元素充分發(fā)揮釩的強(qiáng)化效果，明顯地減少釩的用量。但是其所使用的純氮增氮?jiǎng)┌嘿F，生產(chǎn)成本過高，完全擠占了企業(yè)的空間，不利于企業(yè)提高競爭力；N含量過高容易引起連鑄坯皮下氣泡過多，影響成品質(zhì)量。申請(qǐng)?zhí)枮?01110350194.4的中國專利，公開了一種600MPa級(jí)含釩高強(qiáng)熱軋鋼筋及其生產(chǎn)方法:其公開的鋼筋成分為:C:0.21~0.25%,S1:0.35~0.60%、Mn:1.30 ~1.55%、V:0.08 ~0.12%、N:0.005 ~0.04%、S ≤ 0.040%、P ≤ 0.040%。其制備方法采用轉(zhuǎn)爐+LF精煉，冶煉過程中全程吹氮?dú)猓约凹尤隫N、氮化硅等含氮合金來增氮固氮，精軋過程中采用低溫大壓下量軋制，該專利在制備鋼的過程中，精軋采用低溫大壓下量軋制，對(duì)軋機(jī)的性能要求較高，不適于普通連軋機(jī)，在現(xiàn)階段難以大量應(yīng)用；而且釩氮合金是一種復(fù)合合金，其制備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高，企業(yè)生產(chǎn)動(dòng)力不足，產(chǎn)量無法規(guī)?；?；N含量過高容易引起連鑄坯皮下氣泡過多，影響成品質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的因加入過多合金引起的碳當(dāng)量過高而帶來的焊接性能變差問題，以及增氮過多而引起鑄坯低倍缺陷增多帶來軋鋼時(shí)性能不合格的不足，提供一種HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋及其制備方法，該鋼具有強(qiáng)度高、韌性高、制造成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋的化學(xué)成分按重量百分t匕為:C:0.17 ~0.25%、Si:0.4 ~0.8%、Mn:1.2 ~1.5%、P≤ 0.045%、S ≤0.045%、V:
0.028~0.045%、N:0.008~0.014%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
[0005] 進(jìn)一步地，所述HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋的化學(xué)成分，根據(jù)鋼筋的直徑不同分為如下兩種:[0006]12mm≤直徑≤ 18mm 規(guī)格的鋼筋中，C:0.17 ~0.25%、Si:0.4 ~0.8%、Mn: 1.2 ~1.5%、P ≤ 0.045%、S ≤ 0.045%、V:0.028 ~0.045%、N:0.008 ~0.012% ；
[0007]20mm ≤直徑≤ 25mm 規(guī)格的鋼筋中，C:0.20 ~0.25%、Si:0.4 ~0.8%、Mn: 1.3 ~
1.5%、P ≤ 0.045%、S ≤ 0.045%、V:0.035 ~0.045%、N:0.010 ~0.014%。
[0008]本發(fā)明的HRB500熱軋帶肋抗震鋼筋的制備方法，包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬、連鑄、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷的步驟，其中:
[0009]所述鐵水脫硫，控制出站鐵水硫含量S≤0.030% ；
[0010]所述轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，出鋼溫度為1680~1700°C;出鋼時(shí)間3~9min ;出鋼1/5~1/3時(shí)，隨鋼流按照噸鋼加入20~22kg硅錳鐵，1.4~1.6kg碳化硅合金進(jìn)行脫氧，然后按照噸鋼加入0.45~0.75kg釩鐵和0.2~0.3kg碳粉；鋼水出至3/4時(shí)加入全部合金和增碳劑；
[0011]所述吹IS時(shí)，按噸鋼加入1~1.3kg的MnSiN合金后吹気3~5min ；
[0012]所述連鑄時(shí)，中包保護(hù)渣采用堿性保護(hù)渣，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼保護(hù)渣；中包鋼水溫度為1530~1545°C ;鑄坯拉速為1.6~1.8m/min ;鑄坯采用自然堆垛空冷；
[0013]所述方坯加熱時(shí)，控制均熱段溫度為1100~1200°C，保溫100~120min ;這樣設(shè)置溫度以使鋼充分奧氏體化，要確保鋼中的合金元素完全固溶。
[0014]所述軋制時(shí)，開軋溫度1050~1150°C，精軋后快速冷卻到650°C~780°C，而后空
冷至室溫。
[0015]進(jìn)一步地,所述轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí),廢鋼裝入量占總裝入量的10~15% ;終洛堿度目標(biāo)為
2.8~3.8 ;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C控制為0.07~0.09%。
[0016]再進(jìn)一步地，所述軋制時(shí)，開坯2道次，粗、中、精軋共16~18個(gè)道次，總壓縮比為80 ~156。
[0017]本發(fā)明的HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋與現(xiàn)有技術(shù)添加釩鈮、釩氮微合金化技術(shù)相比，不僅沒有添加貴重金屬在成本大幅降低，而且，在氬站加入MnSiN合金，避免氮?dú)獾募尤氩灰卓刂贫餘含量忽高忽低引起性能的不合格，使鋼中釩氮比嚴(yán)格控制在3~5的范圍內(nèi)，充分發(fā)揮V鋼中隨著氮的含量增加，V (C，N)量增大且彌散度增加，強(qiáng)化效果更顯著的特點(diǎn)，減少了 V合金的用量，實(shí)現(xiàn)低成本生產(chǎn)出力學(xué)性能穩(wěn)定的小規(guī)格抗震HRB500E的熱軋帶肋鋼筋。同時(shí)，本發(fā)明的鋼筋碳當(dāng)量低，焊接性能更加優(yōu)良。實(shí)踐證明，本發(fā)明的鋼產(chǎn)品熱軋態(tài)屈服強(qiáng)度在520MPa以上，延伸率A≥19%, Agt≥10%，具有優(yōu)良的焊接性能。本發(fā)明的制備工藝流程簡單、生產(chǎn)成本低廉，尤其適用于通過釩氮微合金強(qiáng)化技術(shù)來生產(chǎn)的熱軋帶肋抗震鋼筋。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋的顯微組織結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋及其制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]實(shí)施例1[0021]制備一種直徑為12mm的HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋，鋼水化學(xué)成分按重量百分含量計(jì)為:c:0.17%、Si:0.45%、Mn:1.27%、P:0.031%、S:0.024%、V:0.029%、N:0.0087%。
[0022]其制備方法依次包括以下步驟:
[0023]鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬、連鑄、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷的步驟，其中，
[0024]鐵水脫硫采用噴鎂粉脫硫工藝，控制出站鐵水硫含量S ( 0.030%，罐內(nèi)脫硫渣扒干凈;
[0025]轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，廢鋼裝入量占總裝入量的10% ;終渣堿度目標(biāo)為2.8 ;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C控制為0.07% ;出鋼溫度為1700°C ;出鋼時(shí)間8min ;出鋼1/5~1/3時(shí)，隨鋼流按照噸鋼加入20.5kg娃猛鐵、1.47kg碳化娃合金進(jìn)行脫氧,然后按照噸鋼加入0.32kg I凡鐵和0.2kg碳粉；鋼水出至3/4時(shí)加入全部合金和增碳劑；
[0026]吹氬時(shí)，按照噸鋼加入Ikg的MnSiN合金后吹氬3.5min，然后測溫、取樣，出站C、S1、Mn、V、N成分調(diào)整按目標(biāo)值控制；
[0027]連鑄時(shí)，采用大罐長水口和結(jié)晶器浸入式水口(浸入深度100~150mm)保護(hù)澆注；中包保護(hù)渣采用堿性保護(hù)渣，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼保護(hù)渣；中包鋼水溫度1530°C;鑄坯拉速應(yīng)控制在1.8m/min ;鑄坯冷卻采用自然堆垛空冷，嚴(yán)禁向鑄坯表面澆水；
[0028]方坯加熱時(shí)，控制均熱段溫度為1100°C，保溫lOOmin，這樣以使鋼充分奧氏體化；
[0029]軋制時(shí)，開軋溫度1050°C，開坯2道次，粗、中、精軋共18個(gè)道次，總壓縮比156，精軋后快速冷卻到780°C，而后空冷至室溫。
[0030]實(shí)施例2
[0031]制備一種直徑為18mm的HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋，鋼水化學(xué)成分按照重量百分比計(jì)為:C:0.21%、Si:0.57%、Mn:1.36%、P:0.034%、S:0.027%、V:0.033%、N:0.0095% ；
[0032]其制備方法依次包括以下步驟:
[0033]鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬、連鑄、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷的步驟，其中，
[0034]鐵水脫硫采用噴鎂粉脫硫工藝，控制出站鐵水硫含量S ( 0.030%，罐內(nèi)脫硫渣扒干凈;
[0035]轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，廢鋼裝入量占總裝入量的12% ;終渣堿度目標(biāo)為3.0 ;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C控制為0.07% ;出鋼溫度為1695°C ;出鋼時(shí)間5min ;出鋼1/5~1/3時(shí)，隨鋼流按照噸鋼加入21kg娃猛鐵、1.5kg碳化娃合金進(jìn)行脫氧,然后按照噸鋼加入0.35kg f凡鐵和0.25kg碳粉；鋼水出至3/4時(shí)加入全部合金和增碳劑；
[0036]吹氬時(shí)，按照噸鋼加入1.1kg的MnSiN合金后吹氬4min，然后測溫、取樣，出站C、S1、Mn、V、N成分調(diào)整按目標(biāo)值控制；
[0037]連鑄時(shí)，采用大罐長水口和結(jié)晶器浸入式水口(浸入深度100~150mm)保護(hù)澆注；中包保護(hù)渣采用堿性保護(hù)渣，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼保護(hù)渣；中包鋼水溫度1535°C;鑄坯拉速應(yīng)控制在1.7m/min ;鑄坯冷卻采用自然堆垛空冷，嚴(yán)禁向鑄坯表面澆水；
[0038]方坯加熱時(shí)，控制均熱段溫度為1150°C，保溫lOOmin，這樣以使鋼充分奧氏體化。
[0039]軋制時(shí)，開軋溫度1100°C，開坯2道次，粗、中、精軋共18個(gè)道次，總壓縮比120，精軋后快速冷卻到730°C，而后空冷至室溫。[0040]實(shí)施例3
[0041]制備一種直徑為22mm的HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋，按照鋼成分要求，鋼水化學(xué)成分為:C:0.23%、Si:0.65%、Mn:1.47%、P:0.034%、S:0.021%、V:0.045%、N:0.0129% ；
[0042]其制備方法依次包括以下步驟:
[0043]鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬、連鑄、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷的步驟，其中:
[0044]鐵水脫硫采用噴鎂粉脫硫工藝，控制出站鐵水硫含量S ( 0.030%，罐內(nèi)脫硫渣扒干凈;
[0045]轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，廢鋼裝入量占總裝入量的12% ;終渣堿度目標(biāo)為3.0 ;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C控制為0.07% ;出鋼溫度為1695°C ;出鋼時(shí)間5min ;出鋼1/5~1/3時(shí)，隨鋼流按照噸鋼加入21.7kg娃猛鐵、1.55kg碳化娃合金進(jìn)行脫氧,然后按照噸鋼加入0.75kg I凡鐵和0.3kg碳粉；鋼水出至3/4時(shí)加入全部合金和增碳劑；
[0046]吹氬時(shí)，按照噸鋼加入1.3kg的MnSiN合金后吹氬3.5min，然后測溫、取樣，出站C、S1、Mn、V、N成分調(diào)整按目標(biāo)值控制；
[0047]連鑄時(shí)，中包保護(hù)渣采用堿性保護(hù)渣，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼保護(hù)渣沖包鋼水溫度:1538°C ;鑄坯拉速應(yīng)控制在1.6m/min ;鑄坯冷卻采用自然堆垛空冷，嚴(yán)禁向鑄坯表面澆水；
[0048]方坯加熱時(shí)，控制均熱段溫度為1200°C，保溫lOOmin，這樣以使鋼充分奧氏體化。
[0049]軋制時(shí)，開軋溫度1150°C，開坯2道次，粗、中、精軋共16個(gè)道次，總壓縮比96，精軋后快速冷卻到680°C，而后空冷至室溫。
[0050]實(shí)施例4
[0051]制備一種直徑為25mm的HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋，按照鋼成分要求，鋼水化學(xué)成分為:C:0.24%、Si:0.70%、Mn:1.43%、P:0.031%、S:0.018%、V:0.042%、N:0.0135% ；
[0052]其制備方法依次包括以下步驟:
[0053]鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬、連鑄、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷的步驟，其中:
[0054]鐵水脫硫采用噴鎂粉脫硫工藝，控制出站鐵水硫含量S ( 0.030%，罐內(nèi)脫硫渣扒干凈;
[0055]轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，廢鋼裝入量占總裝入量的15% ;終渣堿度目標(biāo)為3.0 ;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C控制為0.09% ;出鋼溫度為1680°C ;出鋼時(shí)間3min ;出鋼1/5~1/3時(shí)，隨鋼流按照噸鋼加入
21.5kg娃猛鐵、1.6kg碳化娃合金進(jìn)行脫氧,然后按照噸鋼加入0.75kg f凡鐵和0.3kg碳粉；鋼水出至3/4時(shí)加入全部合金和增碳劑；
[0056]吹氬時(shí)，按照噸鋼加入1.1kg的MnSiN合金后吹氬4min，然后測溫、取樣，出站C、S1、Mn、V、N成分調(diào)整按目標(biāo)值控制；
[0057]連鑄時(shí)，中包保護(hù)渣采用堿性保護(hù)渣，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼保護(hù)渣；中包鋼水溫度1545°C ;鑄坯拉速應(yīng)控制在1.6m/min ;鑄坯采用自然堆垛空冷；
[0058]方坯加熱時(shí)，控制均熱段溫度為1200°C，保溫120min，這樣以使鋼充分奧氏體化。
[0059]軋制時(shí)，開軋溫度1150°C，開坯2道次，粗、中、精軋共16個(gè)道次，總壓縮比80，精軋后快速冷卻到650°C，而后空冷至室溫。[0060]比較例5
[0061 ] 市場上購買一種直徑為18mm的HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋其化學(xué)成分按重量百分比為:C:0.25%、Si:0.70%、Mn:1.43%、P:0.031%、S:0.018%、V:0.08%、N:0.0223%。
[0062]將本發(fā)明實(shí)施例1~4制得的HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋與比較例5的現(xiàn)有HRB500抗震鋼筋的各種力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比，見下表1
[0063]表1
[0064]
【權(quán)利要求】
1.一種HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋，其特征在于，它的化學(xué)成分按重量百分比為:C:0.17 ~0.25%、Si:0.4 ~0.8%、Mn: 1.2 ~1.5%、P ≤ 0.045%、S≤0.045%、V:0.028 ~.0.045%、N:0.008~0.014%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HRB500級(jí)熱軋帶肋抗震鋼筋，其特征在于:它的化學(xué)成分根據(jù)鋼筋的直徑不同分為如下兩種: . 12mm ≤直徑≤ 18mm 規(guī)格的鋼筋中，C:0.17 ~0.25%、S1:0.4 ~0.8%、Mn:1.2 ~1.5%、P ≤ 0.045%、S≤ 0.045%、V:0.028 ~0.045%、N:0.008 ~0.012% ；
20mm ≤直徑≤ 25mm 規(guī)格的鋼筋中，C:0.20 ~0.25%、Si:0.4 ~0.8%、Mn:1.3 ~1.5%、P ≤ 0.045%、S≤ 0.045%、V:0.035 ~0.045%、N:0.010 ~0.014%。
3.—種HRB500熱軋帶肋抗震鋼筋的制備方法，包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬、連鑄、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷的步驟，其特征在于: 所述鐵水脫硫時(shí)，控制出站鐵水硫含量S≤0.030% ； 所述轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，出鋼溫度為1680~1700°C，出鋼時(shí)間3~9min ;出鋼1/5~1/3時(shí)，隨鋼流按照噸鋼加入20~22kg硅錳鐵、1.4~1.6kg碳化硅合金進(jìn)行脫氧，然后按照噸鋼加入0.45~0.75kg釩鐵和0.2~0.3kg碳粉；鋼水出至3/4時(shí)加入全部合金和增碳劑； 所述吹IS時(shí)，按噸鋼加入I~1.3kg的MnSiN合金后吹IS 3~5min ； 所述連鑄時(shí)，中包保護(hù)渣采用堿性保護(hù)渣，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼保護(hù)渣；中包鋼水溫度為1530~1545°C ;鑄坯拉速為1.6~1.8m/min ;鑄坯采用自然堆垛空冷； 所述方坯加熱時(shí)，控制均熱段溫度為1100~1200°C，保溫100~120min ； 所述軋制時(shí)，開軋溫度1050~1150°C，精軋后快速冷卻到650°C~780°C，而后空冷至室溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述HRB500熱軋帶肋抗震鋼筋的制備方法，其特征在于:所述轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，廢鋼裝入量占總裝入量的10~15% ;終渣堿度目標(biāo)為2.8~3.8 ;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C控制為 0.07 ~0.09%ο
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述HRB500熱軋帶肋抗震鋼筋的制備方法，其特征在于:所述軋制時(shí)，開坯2道次，粗、中、精軋共16~18個(gè)道次，總壓縮比為80~156。
【文檔編號(hào)】C22C38/12GK103898403SQ201410140848
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】徐志東, 范植金, 朱啟銘, 徐志, 吳杰, 龍莉, 周新龍, 張帆 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司