专利名称：一种hrbf500e高性能抗震钢筋的生产方法
技术领域：
本发明型涉及一种钢材生产方法，尤其是一种HRBF500E高性能抗震钢筋的生产方法。
背景技术：
随着世界建筑行业的迅猛发展，建筑行业用钢的需求量逐步增加，对建筑用螺纹 钢筋，抗拉强度，抗震性能，焊接性能，失效敏感性等要求逐年提高，如西欧、北美主要使用 400Mpa,500Mpa级钢筋，甚至达到600Mpa级。为了与世界发达国家接轨，我国于2007年修 改发布了新的热轧带肋钢筋标准《GB1499. 2-2007》，并将HRB500等级钢筋纳入其中，细化 为HRB500、HRB500E、HRBF500E三个牌号。并计划10-15年逐步取消HRB3;35级，以HRB400 级为主体，辅以HRB500级的设计标准。尤其5. 12汶川地震后，建筑行业用钢的抗震性能 指标得到广泛关注，并且随着近年来我国建筑业的跳跃式发展，大跨度，超高层建筑频频出 现，高等级高强度抗震钢筋将逐步成为主流，为此尽快掌握500Mpa级全规格的抗震钢筋的 生产应用技术，抢占国内甚至国际建筑业的高端市场，是使企业在未来此类产品竞争中得 以制胜的根本。
发明内容
一种HRBF500E高性能抗震钢筋及其生产方法，适用于Φ 12mm Φ 50mm规格热轧 带肋钢筋。生产过程中，只需在炼钢过程中加入少量钒铁、铌铁进行复合强化，根据不同规 格，使其化学成分及微量元素含量达到要求后，再通过轧钢生产工艺中的控轧控冷方法，进 一步细化晶粒，晶粒度达到9. 5级以上，使钢筋力学性能稳定，一级抗震合格率> 99%,本发明解决其技术问题的技术方案是一种HRBF500E高性能抗震钢筋及生产方 法,其特征是化学成分配比如下:C :0. 20 0. 25wt %, Si :0. 40 0. 7wt%, Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb :0. 010 0. 045wt%, V :0. 05 0. 11 %，S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%，其 余为Fe及不可避免的不纯物上述HRBF500E高性能抗震钢筋钢，各规格优选化学成分配比如下Φ12-Φ18 规格；C 0. 20 0. 25wt%,Si :0. 40 0. 7wt%,Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb :0. 010 0. 020wt%, V :0. 05 0. 07%, S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%Φ20-Φ32 规格；C 0. 20 0. 25wt%,Si :0. 40 0. 7wt%,Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb :0. 02 0. 03wt%, V :0. 07 0. 09%, S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%Φ36-Φ50 规格；C 0. 20 0. 25wt%,Si :0. 40 0. 7wt%,Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb :0. 03 0. 045wt%, V :0. 09 0. 11 %，S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%力学性能指标如下屈服强度Rel520 630Mpa抗拉强度Rm> 650Mpa断后延伸率A彡17%
最大力总伸长率实测抗拉强度与实测屈服强度之比实测屈服强度与屈服强度特征值之比晶粒度
Agt ^ 10%
彡 1. 25 彡 1. 30 彡9. 5级控制方法主要工序如下A转炉吹炼转炉吹炼过程采用顶、底复吹方式，顶吹氧气工作氧压0.85
0.95Mpa ；氧气流量16000 17000m3/h ；供氧强度3. 5 3. 8Nm3/ (t. min)；纯供氧时间13 16分钟，底吹氩气压力0. 3 1. 3Mpa、底吹流量50 120m3/h ；B出钢过程出钢过程中加入硅锰合金、复合脱氧剂、碳化硅进行脱氧合金化。全 程吹氩均勻成分，促进夹杂物上浮；C LF精炼炉通过电极加热升温3 5°C /Min,吹氩搅拌0. 3 1. 3Mpa,加精炼渣
1.5 2. Okg/t、石灰 2. 0 3. Okg/t、SiCO. 3 0. 5kg/t、电石 0. 2 0. 3kg/t 造白渣，加 入钒铁、铌铁进行微合金调控，进行精炼脱硫，最终使钢水中的硫含量< 0. 006% ；再进行钢 水钙处理，硅钙线加入量2. 67m/t，硅钙线加完后软吹6 10分钟，通过钙处理保证钙铝比 在0. 1 0. 15、钙硫比> 0.3，D连铸采用钢包保护浇注，以降低酸溶铝损失确保钢水质量。E控轧控冷工艺工艺(I)轧制规格为Φ 12 Φ 18规格炼钢熔炼成分:C:0. 20 0. 25wt%, Si :0. 40 0. 7wt%, Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb :0. 010 0. 020wt%, V :0. 05 0. 06%，S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%，小方坯连铸， 热送温度750°C 士50°C。轧钢控制；加热温度1050士50°C，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在 9000C 士50°C终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800°C 士20°C，自然冷却至室温。工艺(II)轧制规格为Φ 20 Φ 32规格。炼钢熔炼成分:C:0. 20 0. 25wt%, Si :0. 40 0. 7wt%, Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb :0. 020 0. 030wt%, V :0. 06 0. 08%，S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%，小方坯连铸， 热送温度750°C 士50°C。轧钢控制；加热温度1050士50°C，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在 9000C 士50°C终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800°C 士20°C，自然冷却至室温。工艺(III)轧制规格为Φ36-Φ50规格炼钢熔炼成分:C:0. 20 0. 25wt%, Si :0. 40 0. 7wt%, Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb :0. 03 0. 045wt%,V :0. 09 0. 11 %，S 彡 0. 045wt%,P 彡 0. 045wt%，小方坯连铸，热 送温度 750°C 士50°C。轧钢控制；加热温度1050士50°C，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在 8500C 士50°C终轧，轧制完成后，自然冷却至室温。本实用新型的有益效果是，本实用发明的有益效果是，本发明提供的用于制造 HRBF500E高性能抗震钢筋及生产方法，在严格控制碳、硅、锰、磷、硫含量的基础上，合理控 制钒铌含量，提高奥氏体再结晶温度，从而细化方坯晶粒。通过再结晶控轧控冷，进一步细 化晶粒，提高并优化各项力学性能指标。检测指标表明，按照本发明配方及生产工艺控制的HRBF500E高性能抗震钢筋，其力学性能指标完全满足相关产品要求，采用上述方法生产的 HRBF500E高性能抗震钢筋，应用于现代高层建筑，尤其是具有抗震要求的超高层设计建筑， 从性能指标上分析均优于现有产品，并且在满足强度设计要求的前提下，与HRB335级相比 可以节省工程钢筋用量23%，与HRB400级相比可以节省工程钢筋用量7%。此外，本发明 所提供的HRBF500E高性能抗震钢筋及生产方法，经过转炉吹炼、出钢后氩站脱氧合金化、 LF精炼处理、钢包保护浇注、再结晶控轧控冷等工序的过程控制，可以完全满足国标现有全 部规格产品的力学性能等各项技术指标。
具体实施例方式本发明提供HRBF500E高性能抗震钢筋生产方法，为确保屈服强度、抗拉强度、延 伸率、强屈比、晶粒度等性能指标，采用在20MnSi钢中采用钒、铌复合强化，并辅以控轧控 冷工艺。配方中炼钢主要元素控制及轧钢控轧控冷方法如下炼钢控制方法主要工序如下转炉吹炼转炉吹炼过程采用顶、底复吹方式，顶吹氧气工作氧压0.85
0.95Mpa ；氧气流量16000 17000m3/h ；供氧强度3. 5 3. 8Nm3/ (t. min)；纯供氧时间13 16分钟，底吹氩气压力0. 3 1. 3Mpa、底吹流量50 120m3/h ；顶吹氧气采用恒压变枪操 作，合理控制顶吹氧气压力和氧枪枪位以有效地调节于控制熔池的搅拌效果，以达到吹炼 平稳、冶炼时间短、脱碳、降硅，并去除钢中有害成分和杂物，保证钢水洁净。出钢过程出钢过程中加入硅锰合金、复合脱氧剂、碳化硅进行脱氧合金化。全程 吹氩均勻成分，促进夹杂物上浮；LF精炼炉通过电极加热升温3 5°C /Min,吹氩搅拌0. 3 1. 3Mpa,加精炼渣
1.5 2. Okg/t、石灰 2. 0 3. Okg/t、SiCO. 3 0. 5kg/t、电石 0. 2 0. 3kg/t 造白渣，加 入钒铁、铌铁进行微合金调控，进行精炼脱硫，最终使钢水中的硫含量< 0. 006% ；再进行钢 水钙处理，硅钙线加入量2. 67m/t，硅钙线加完后软吹6 10分钟，通过钙处理保证钙铝比 在0. 1 0. 15、钙硫比> 0. 3，使夹杂物充分上浮，改变夹杂物的存在形态，降低钢渣熔点， 提高钢水流动性，改善钢水的浇注性能，提高钢水的质量，连铸采用钢包保护浇注，以降低 酸溶铝损失确保钢水质量。轧钢控轧控冷分规格控制如下工艺(I)轧制规格为Φ 12 Φ 18规格炼钢熔炼成分C:0. 20 0. 25wt%, Si :0. 40 0. 7wt%, Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb :0. 010 0. 020wt%, V :0. 05 0. 06%，S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%，小方坯连铸， 热送温度750°C 士50°C。轧钢控制；加热温度1050士50°C，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在 9000C 士50°C终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800°C 士20°C，自然冷却至室温。工艺(II)轧制规格为Φ 20 Φ 32规格。炼钢熔炼成分C:0. 20 0. 25wt%, Si :0. 40 0. 7wt%, Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb :0. 020 0. 030wt%, V :0. 06 0. 08%，S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%，小方坯连铸， 热送温度750°C 士50°C。轧钢控制；加热温度1050士50°C，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在9000C 士50°C终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800°C 士20°C，自然冷却至室温。工艺(III)轧制规格为Φ36-Φ50规格炼钢熔炼成分C:0. 20 0. 25wt%, Si :0. 40 0. 7wt%, Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb :0. 030 0. 045wt%, V :0. 09 0. 11 %，S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%，小方坯连铸， 热送温度750°C 士50°C。轧钢控制；加热温度1050士50°C，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在 8500C 士50°C终轧，轧制完成后，自然冷却至室温。其各规格化学成分含量如下表
牌号试样规 格mm熔炼成分CSiMnPSVNb ；:HRBF500EΦ 160. 210. 611. 450. 0260. 0150. 0590. 0170. 48HRBF500EΦ 200. 220. 601. 400. 0290. 0150. 0860. 0240. 48HRBF500EΦ 250. 220.601.430. 0250. 0130. 0830. 0240. 49HRBF500EΦ 280. 200. 561. 390. 0270. 0160. 0850. 0270. 48HRBF500EΦ 500. 230. 651. 490. 0240. 0100. 0920. 0270. 50其各规格力学性能如下表；
牌号试样 规格 mm屈服强 度ReL N/rnm"抗拉强 度Rm N/ram2断后伸 长率A%最大力 总伸长 率％实测 强屈 比实测屈 服与屈 服特征 值之比晶粒度冷弯/ 反弯彡5005^63015%559%1.25sSl. 30>9级HRBF500EΦ 1653067523. 5161. 271. 0610完好5256702415. δ1.2^11. 05HRBF500EΦ 2053567522. 5151. 261. 0710宂好5256702415. 51. 281. 0553567521. 515. 51. 261. 07HRBF500EΦ 2553068523.5151.291. 0610完好5356852415. 51. 281. 0752067522. 5151.301. 04HRBF500EΦ 2855571023. 515. 51.281. 119. 5完好56572020. 5161. 271. 13HRBF500EΦ 5052066019. 5131. 271. 049. 5完好525 ι 68018丄11. 301. 05(上述实施例中化学成分余量为Fe)
权利要求
1.一种HRBF500E高性能抗震钢筋和生产方法，其特征是化学成分配比如下C 0. 20 0. 25wt%, Si :0. 40 0. 7wt%,Mn :1. 30 1. 55wt%,Nb :0. 010 0. 045wt%, V 0. 05 0. 11%，S < 0. 035wt%, PO ^ 0. 035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物上述HRBF500E高性能抗震钢筋钢，各规格优选化学成分配比如下 Φ12-Φ18 规格；C 0. 20 0. 25wt%,Si :0. 40 0. 7wt%,Mn :1. 30 1. 55wt%,Nb 0. 010 0. 020wt%, V :0. 05 0. 07%, S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%Φ20-Φ32 规格；C 0. 20 0. 25wt%,Si :0. 40 0. 7wt%,Mn :1. 30 1. 55wt%,Nb 0. 02 0. 03wt%, V :0. 07 0. 09%, S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%Φ36-Φ50 规格；C 0. 20 0. 25wt%,Si :0. 40 0. 7wt%,Mn :1. 30 1. 55wt%,Nb 0. 03 0. 045wt%, V :0. 09 0. 11%，S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%
2.根据权利要求1所述的一种HRBF500E高性能抗震钢筋和生产方法，其特征是，力学 性能指标如下屈服强度Rel520 630Mpa抗拉强度Rm> 650Mpa断后延伸率A彡17%最大力总伸长率Agt ^ 10%实测抗拉强度与实测屈服强度之比 》1. 25 实测屈服强度与屈服强度特征值之比<1.30 晶粒度彡9. 5级
3.根据权利要求1所述的一种HRBF500E高性能抗震钢筋和生产方法，其特征是，控制 方法主要工序如下A转炉吹炼转炉吹炼过程采用顶、底复吹方式，顶吹氧气工作氧压0. 85 0. 95Mpa ； 氧气流量16000 17000m3A ；供氧强度3. 5 3. 8Nm3/ (t. min)；纯供氧时间13 16分钟， 底吹氩气压力0. 3 1. 3Mpa、底吹流量50 120m3/h ；B出钢过程出钢过程中加入硅锰合金、复合脱氧剂、碳化硅进行脱氧合金化。全程吹 氩均勻成分，促进夹杂物上浮；CLF精炼炉通过电极加热升温3 5°C /Min,吹氩搅拌0. 3 1. 3Mpa,加精炼渣1. 5 2. Okg/t、石灰2. 0 3. 0kg/t、SiC0. 3 0. 5kg/t、电石0. 2 0. 3kg/t造白渣，加入钒铁、铌 铁进行微合金调控，进行精炼脱硫，最终使钢水中的硫含量< 0. 006% ；再进行钢水钙处理， 硅钙线加入量2. 67m/t，硅钙线加完后软吹6 10分钟，通过钙处理保证钙铝比在0. 1 0. 15、钙硫比> 0. 3，D连铸采用钢包保护浇注，以降低酸溶铝损失确保钢水质量。 E控轧控冷工艺工艺(I)轧制规格为Φ 12 Φ 18规格炼钢熔炼成分C :0. 20 0. 25wt%, Si :0. 40 0. 7wt%, Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb 0. 010 0. 020wt%,V 0. 05 0. 06%，S 彡 0. 045wt%,P ^ 0. 045wt%，小方坯连铸，热送 温度 750°C 士50°C。轧钢控制；加热温度1050 士 50°C，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在 9000C 士50°C终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800°C 士20°C，自然冷却至室温。工艺(II)轧制规格为Φ20 Φ32规格。炼钢熔炼成分C :0. 20 0. 25wt%, Si :0. 40 0. 7wt%, Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb 0. 020 0. 030wt%,V 0. 06 0. 08%，S < 0. 045wt%,P ^ 0. 045wt%，小方坯连铸，热送 温度 750°C 士50°C。轧钢控制；加热温度1050 士 50°C，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在 9000C 士50°C终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800°C 士20°C，自然冷却至室温。工艺(III)轧制规格为Φ36-Φ50规格炼钢熔炼成分C :0. 20 0. 25wt%, Si :0. 40 0. 7wt%, Mn :1. 30 1. 55wt%, Nb 0. 03 0. 045wt%, V :0. 09 0. 11%，S 彡 0. 045wt%, P 彡 0. 045wt%，小方坯连铸，热送 温度 750°C 士50°C。轧钢控制；加热温度1050 士 50°C，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在 8500C 士50°C终轧，轧制完成后，自然冷却至室温。
全文摘要
一种HRBF500E高性能抗震钢筋的生产方法，化学成分配比如下C0.20～0.25wt％，Si0.40～0.7wt％，Mn1.30～1.55wt％，Nb0.010～0.045wt％，V0.05～0.11％，S≤0.035wt％，P≤0.035wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物，适用规格范围Φ12～Φ50。生产过程中，只需在炼钢过程中加入少量钒铁、铌铁进行复合强化，根据不同规格，使其化学成分及微量元素含量达到要求后，再通过轧钢生产工艺中的控轧控冷方法，进一步细化晶粒，晶粒度达到9.5级以上，使钢筋力学性能稳定，一级抗震合格率≥99％，解决了钢筋焊接效应等问题，同时降低成本，使生产规模化。
文档编号C22C38/60GK102061427SQ20091007324
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者于勇, 姚本金, 张勇, 张玉才, 杨宪礼, 矫宏伟, 郭殿锋 申请人:黑龙江建龙钢铁有限公司