專利名稱：一種600MPa級抗震螺紋鋼筋及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種600MPa級抗震螺紋鋼筋及其制造方法，屬于鋼鐵冶金和軋鋼領域。
背景技術：
螺紋鋼筋廣泛應用于大壩、廠房、道路橋梁等基礎建筑中，在相同的使用條件下，提高螺紋鋼屈服強度可以減少鋼筋直徑，節約鋼材用量，降低工程成本，同時也可降低鋼體結構自重，縮短工程周期。截止到2011年，我國400MPa及以上強度級別的鋼筋使用量僅占總量的40%。而國外大多采用的是400MPa及以上級別的鋼筋。近年來，國家出臺了一系列措施，大力推廣高強度螺紋鋼筋，如2011年7月I日新推出的《混凝土結構設計規范》明確要求建筑施工應優先使用400MPa級螺紋鋼筋；即將實施的螺紋鋼筋標準GB1499. 2的修訂 稿中也新增了 600MPa級螺紋鋼HRB600。螺紋鋼筋的高強度化已成為未來鋼筋發展的一種趨勢。以600MPa級螺紋鋼替代400MPa級螺紋鋼，可節約用鋼量44. 4%，節能減排效果顯著。開發600MPa級螺紋鋼筋有利于促進產品的升級換代。目前已有600MPa級螺紋鋼筋專利，如專利公開號為102383033A，專利名稱為“一種600MPa級含釩高強熱軋鋼筋及其生產方法”專利文獻，提供了一種600MPa級高強熱軋鋼筋制備方法采用轉爐+LF精煉，冶煉過程中全程吹氮氣，以及加入VN、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。其公開的鋼筋成分為C:0.21 0. 25%,Si :0. 35 0. 60%,Mn :1. 35 I. 55%,V :0. 08 0. 12%,N :0. 005 0. 04%,S < 0. 040%、P 0. 040%。其存在以下局限I、精軋采用低溫大壓下量軋制，對軋機性能要求較高，不適于老式軋機生產，在現階段難以大量應用；2、全程吹氮氣以及N含量過高容易造成坯料皮下氣泡過多，影響成品質量。
發明內容
本發明的目的在于通過合金成分和工藝優化設計，提供一種適于廣泛生產的600MPa級抗震螺紋鋼筋及其制造方法。該高強鋼筋的屈服強度R&大于600MPa，抗拉強度Rm大于730MPa，斷后伸長率A大于14%，最大力總伸長率Agt大于9%，強屈比大于I. 25。該鋼不僅能夠滿足新標準GB1499. 2征求意見稿對600MPa級螺紋鋼筋的性能要求，而且還能夠滿足新標準對抗震鋼筋性能的要求。為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案一種600MPa級抗震螺紋鋼筋，其特征在于，它包含的化學成分及其重量百分比為基本成分C0. 21 0. 26%, SiO. 61 0. 80%, Mnl. 30 I. 60%, V0. 15 0. 21%，可選成分Nb0. 001 0. 050%,TiO. 001 0. 050%,CrO. 10 0. 50%,B0. 0001 0. 0050%,MoO. 001 0. 010%中的任意一種或兩種以上的組合；其余為Fe和不可避免的雜質。本發明中各組分的機理及作用
C是鋼中最經濟的提高螺紋鋼強度的元素，增加碳含量能夠顯著提高強度，但同時也降低鋼的塑性和韌性，惡化鋼的焊接性能，為保證鋼筋具有較高強韌性、良好的焊接性能，C含量的范圍設為0.21 0. 26%。Si是煉鋼常用的脫氧劑，能夠固溶于鐵素體中，提高鋼的彈性極限和屈服極限，但Si也會降低鋼的塑性和韌性，惡化焊接性能，Si含量的范圍設為0. 61 0. 80%。Mn在鋼中起固溶強化作用，可以提高鋼的強度，但含量過高會使鋼中出現貝氏體，降低鋼的塑性，因此，Mn含量的范圍設為I. 30 1.60%。V是鋼中重要的合金化元素，能夠與C、N結合形成V(C，N)化合物，在熱軋過程中阻止奧氏體晶粒長大，具有較強的析出強化和細晶強化作用，可以顯著提高螺紋鋼筋的強度；當V含量過低時，強化效果不明顯，含量過高時會增加淬透性，促進貝氏體的產生，因此，V含量的范圍設為0. 15 0. 21%。Nb與C、N都有較強的結合能力，形成穩定的化合物，能夠細化晶粒，提高鋼的強度，但Nb是一種比較昂貴的合金元素，因此，Nb可作為輔助元素添加。Ti很容易與C、N結合，形成穩定的化合物，Ti的碳氮化物通常在1400°C以上的高溫狀態下析出，冶煉過程中難以控制，并且，Ti含量較高時易形成粗大的TiN顆粒，惡化性能，因此，Ti僅可作為輔助元素添加。Cr的加入可以細化珠光體組織，提高鋼的強度，但其含量過高會降低塑性和韌性。B的加入可有效改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強度。Mo有細化珠光體的作用，從而提高鋼的強度和延展性。本發明鋼的碳當量在0.54以下，具有良好的焊接性能。本發明制造600MPa級高強度抗震螺紋鋼筋的方法為采用“轉爐或電爐冶煉+小方坯連鑄連軋+冷床冷卻”短流程工藝，冶煉過程中以釩鐵和釩氮合金形式加入釩，釩鐵(FeV50)和釩氮合金(V78N15)加入量比為4 7 I ;采用熱裝熱送工藝，將連鑄坯加熱至1050 1150°C，開軋溫度為900 1100°C，終軋溫度為950 1050°C ;軋制后不穿水冷卻，軋件上冷床溫度為950 1050°C，在冷床上自然冷卻至室溫。 本發明的有益效果至少在于(I)軋制過程中采用常規軋制工藝，對精軋機性能無特殊要求，適用于廣泛生產；(2)冶煉全程不吹氮氣，可有效控制坯料的皮下氣泡；(3)本發明鋼成分設計合理，碳當量小于0. 54，軋制后不進行穿水冷卻，因而獲得的產品組織均勻、力學性能穩定，具有良好的加工性能和焊接性能。
具體實施例方式以下結合若干較佳實施例對本發明的技術方案作進一步闡述，但這些實施例絕非對本發明有任何限制。本領域技術人員在本說明書的啟示下對本發明實施中所作的任何變動都將落在權利要求書的范圍內。根據表I成分及下述工藝制造了 600MPa級高強度抗震螺紋鋼筋。采用轉爐冶煉，在吹氬站加入釩鐵(FeV50)和VN(V78N15)合金，兩者加入量比為4 7 1，之后連鑄成150_X 150mm小方還；還料采用熱裝熱送工藝，加熱溫度為1100°C ;采用連續式棒線材軋機進行軋制，軋制規格為# 20mm和# 32mm，開軋溫度為1050°C，終軋溫度為1020°C ;軋制后不穿水，軋件上冷床溫度為1040C，在冷床上自然冷卻至室溫。實際檢驗的化學成分及其重量比如表I所示。顯微組織為鐵素體+珠光體組織，未觀察到貝氏體，鐵素體晶粒度在10級以上。表2為力學性能，抗拉強度Rm大于730MPa，屈服強度Ri在600MPa以上，伸長率A在14%以上，最大力總伸長率Agt大于9%，強屈比大于1.25。所制造的600MPa級螺紋鋼筋既能滿足新標準對HRB600的性能要求，又能滿足抗震性能要求。表1600MPa級高強度抗震螺紋鋼筋化學成分，wt. %
權利要求
1.ー種600MPa級抗震螺紋鋼筋，其特征在于，它包含按照重量百分比計算的如下組分C0. 21 0. 26%, SiO. 61 0. 80%,Mnl. 30 I. 60%, V0. 15 0. 21%，以及余量的鐵和雜質。
2.根據權利要求I所述的600MPa級抗震螺紋鋼筋，其特征在干，它還包含按照重量百分比計算的如下組分NbO. 001 0. 050 %, TiO. 001 0. 050 %, CrO. 10 0. 50 %，B0. 0001 0. 0050%, MoO. 001 0. 010%中的任意ー種或兩種以上的組合。
3.根據權利要求I或2所述的600MPa級抗震螺紋鋼筋，其特征在于，該鋼筋碳當量在0. 54以下， 碳當量的計算公式為Ceq=C+Mn/6+ (Cr+V+Mo) /5+ (Cu+Ni) /15。
4.ー種600MPa級抗震螺紋鋼筋的制造方法，包括依次進行的電爐或者轉爐冶煉、小方坯連鑄連軋、冷床冷卻，其特征在于冶煉過程中以釩鐵和釩氮合金形式添加釩，釩鐵FeV50與釩氮合金V78N15加入量比為4 7 I。
全文摘要
本發明公開了一種600MPa級抗震螺紋鋼筋及其制造方法。該螺紋鋼筋包含如下組分基本成分C0.21～0.26％，Si0.61～0.80％，Mn1.30～1.60％，V0.15～0.21％；可選成分Nb0.001～0.050％，Ti0.001～0.050％，Cr0.10～0.50％，B0.0001～0.0050％，Mo0.001～0.010％中的任意一種或兩種以上的組合；其余為Fe和不可避免的雜質。該螺紋鋼筋的制造方法采用“轉爐或電爐冶煉+小方坯連鑄連軋+冷床冷卻”短流程工藝。采用上述成分和方法生產的螺紋鋼筋抗拉強度＞730MPa，屈服強度＞600MPa，斷后伸長率＞14％，最大力總伸長率＞9％，強屈比＞1.25，滿足國標對螺紋鋼筋抗震性能的要求。
文檔編號C22C38/24GK102732787SQ20121025210
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者李旋, 李陽, 麻晗, 黃文克 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司