专利名称：高强抗震钢筋及其制造方法
技术领域：
本发明属于合金钢冶炼和加工技术领域。具体来说，本发明涉及一种建筑用抗震 钢筋及其制备方法。
背景技术：
预测到2010年末，我国建筑用钢材总消费量约19000万吨，占钢材总消费量的 53%，其中螺纹钢筋消费量7200万吨，占建筑用钢的38% ；线材消费量5200万吨，占建筑 用钢的27%;薄板消费量2400万吨，占建筑用钢的13%，在国民经济发展中占据重大作用。 建筑工程的质量和安全比任何时候都要放到十分重要的地位。越来越严格的工程结构抗震 设计规范对钢筋的屈服强度和塑性性能要求也越来越高，同时还要求钢筋有较高的强屈比 (Rm/Rel)和韧塑性。精轧螺纹钢筋是20世纪70年代原联邦德国开发并获专利权的产品， 具有连接、锚固简便安全，施工方便、节约等优点，较好地解决了钢筋焊接问题，已广泛应用 于建筑领域。微合金化、晶粒细化、控轧控冷、轧后余热处理等技术的发明应用极大的提高 了钢筋的性能，建筑用抗震钢筋的研制是现代冶金生产技术与物理冶金研究成果相结合的 产物。目前开发的抗震钢筋屈服强度主要集中在500MPa级，强度级别较低；含有Nb、V等 多种合金元素，合金成本高；且均采用控轧控冷方法，工艺复杂、能源消耗量大。例如武钢 集团昆明钢铁股份有限公司申请的“HRB500E高性能抗震钢筋及其生产方法”，"HRB500E钒 氮高强度抗震钢筋及其生产方法”、“HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋及其生产方 法”；中南大学申请的“一种500MPa级高强抗震钢筋生产工艺”；马鞍山钢铁股份有限公司申 请的“高强度抗震热轧钢筋用钢”，均需要较严格的控轧控冷工艺，且强度级别均在500MPa。 随着工程结构对建筑用钢筋强度要求的提高，如何制备屈服强度级别在500MPa以上且成 本低廉的建筑用超高强度抗震钢筋是目前需要解决的实际问题。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种HRB500以上的高强度抗震钢筋。该钢筋具有 仿晶 界型铁素体/粒状贝氏体、或贝氏体/马氏体的复相组织，通过控制复相组织中各相的比例 及大小，获得良好的强韧性配合，同时，该钢筋成分及制造工艺简单，抗拉强度与屈服强度 比值高，并具有良好的可焊接性和抗震性。本发明的另一目的是提供一种上述高强度抗震钢筋的制造方法，该方法工艺简 单，通过简单元素的添加以及特定的热处理方式，制造出了高强度，抗震性和焊接性均十分 良好的高强度抗震钢筋。为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案—种高强度抗震钢筋，用常规炼钢冶炼后，连铸成棒坯，钢中各成分的重量百分比 为C :0· 08 0. 15wt%
Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 2 1· 5wt%Cr:0 1.0wt%P 0 ~ 0. 02wt%S:0 0.01wt%其余为Fe，棒坯高温轧制得到钢筋，钢筋空冷到200 40(TC收集打捆后缓冷，或者空冷到 室温收集打捆后并在200 40(TC去应力处理得到高强度抗震钢筋，钢筋的显微组织为仿 晶界型铁素体和粒状贝氏体的复相组织，其强度在HRB500级以上，钢筋显微组织中各组分 为仿晶界型铁素体--------------10 40%粒状贝氏体-----------------------50 ~ 90% ο进一步地，钢筋截面的直径为25-50mm。优选地，所述钢的成分为C 0.08 0.15wt%Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 2 1. 5wt%Cr :0· 1 1. 20wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0. Olwt %其余为Fe。—种高强度抗震钢筋的制造方法，包括以下步骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成棒坯，使钢中各成分的重量百分比如上所述；(2)将所述棒坯加温至1200 1250°C，保温0. 5 2小时；(3)将所述棒坯冷却至1050 1100°C时，对棒坯进行轧制，至800 980°C时结束 轧制，得到钢筋；(4)将所述钢筋空冷至室温并将空冷后的钢筋在200 400°C去应力处理2 6 小时，或者将所述钢筋空冷至200 400°C时收集打捆并缓冷。一种高强度抗震钢筋，用常规炼钢冶炼后，连铸成棒坯，钢中各成分的重量百分比 为C 0.20 0.30wt%Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 5 1. 0wt%Cr :0· 1 1. 0wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0. Olwt %其余为Fe，棒坯高温轧制得到钢筋，钢筋空冷到200 400°C收集打捆后缓冷，或者空冷到室 温并在200 400°C去应力处理得到高强度抗震钢筋，钢筋的显微组织为贝氏体和马氏体的复相组织，其强度在HRB800级以上，钢筋显微组织中各组分为贝氏体--------------10 40%;马氏体---------------60 90%。优选地，所述钢筋的强度为HRB933以上。优选地，钢筋截面的直径为25_50mm。一种高强度抗震钢筋的方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成棒坯，使钢中各成分的重量百分比为C 0.20 0.30wt%Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 5 1. 0wt%Cr :0· 1 1. 2wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0. Olwt %其余为Fe，(2)将上述钢筋毛坯加温至1200 1250°C，保温0. 5 2小时；(3)将上述棒坯冷却至1050 1100°C时，对棒坯进行轧制，至900 980°C时结束 车L制，得到棒材；(4)将所述钢筋空冷至室温并将空冷后的钢筋在200 400°C去应力处理2 6 小时，或者将所述钢筋空冷至200 400°C时收集打捆并缓冷。—种高强度抗震钢筋，用常规炼钢冶炼后，连铸成棒坯，钢中各成分的重量百分比 为C 0. 20 0.3 Iwt %Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 5 1. 0wt%Cr:0 1.5wt%Ti :0. 005 ~ 0. 04wt%V 0 0.04wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0.0 Iwt %其余为Fe，棒坯高温轧制得到钢筋，钢筋空冷到200 400°C收集打捆后缓冷，或者空冷到室 温并在200 400°C去应力处理得到高强度抗震钢筋，其强度在HRB800 1200级之间，钢 筋的显微组织为包含仿晶界型铁素体、粒状贝氏体、下贝氏体、马氏体 中的两种或两种以上 的复相组织，钢筋显微组织中包括贝氏体---------------10 40%;马氏体---------------50 90%。优选地，钢筋的直径为20_50mm。进一步地，所述钢的成分为C 0. 20 0.3 Iwt %
Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 5 1· 0wt%Cr :0· 5 1. 0wt%Ti :0· 02 0. 03wt%V 0.02 0.04wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0. Olwt %其余为Fe。一种高强度抗震钢筋的方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成棒坯，使钢中各成分的重量百分比为C 0. 20 0.3 Iwt %Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 5 1. 0wt%Cr:0 1.5wt%Ti :0. 005 ~ 0. 04wt%V 0 0.04wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0.0 Iwt %其余为Fe，(2)将上述钢筋毛坯加温至1200 1250°C，保温0. 5 2小时；(3)将上述棒坯冷却至1050 1100°C时，对棒坯进行轧制，至900 980°C时结束 车L制，得到棒材；(4)将所述钢筋空冷至室温并将空冷后的钢筋在200 400°C去应力处理2 6 小时，或者将所述钢筋空冷至200 400°C时收集打捆并缓冷。与现有技术相比，本发明具有以下优点1)合金元素简单，价格低廉；2)工艺简 单；3)钢筋强屈比高，利于抗震。
具体实施例方式以下对本发明的方法进行详细说明，但这些实施例仅仅是例示的目的，并不旨在 对本发明的范围进行任何限定。1-1HRB500级以上的高强度抗震钢筋的制备本发明的HRB500级以上级高强度抗震钢筋，用常规炼钢冶炼后，钢中各 成分的重 量百分比为C 0.08 0.15wt%Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 2 1. 5wt%Cr:0 1.0wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0. 01wt%
其余为Fe。实施例1首先，用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成圆棒坯，使钢中各成分的重量百分比如表1所示；将上述钢坯加温至1200°C，保温45min ；将上述钢坯冷却至1000°C时进行轧制，至 850°C时结束轧制，得到直径45mm的钢筋，将上述钢筋空冷至室温。实施例2首先，用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成钢坯，使钢中各成分的重量百分比如表1所 示；将上述钢筋毛坯加温至1200°C，保温45min ；将上述钢筋毛坯冷却至1050°C时，对钢筋 毛坯进行轧制，至900°C时结束轧制，得到直径为40mm的钢筋，将上述钢筋空冷至30(TC收 集打捆，缓冷。表1、本发明实施例化学成分(wt % )
权利要求
一种高强度抗震钢筋，用常规炼钢冶炼后，连铸成棒坯，钢中各成分的重量百分比为C 0.08～0.15wt％Mn1.8～3.2wt％Si0.2～1.5wt％Cr0～1.0wt％P 0～0.02wt％S 0～0.01wt％其余为Fe，棒坯高温轧制得到钢筋，钢筋空冷到200～400℃收集打捆后缓冷，或者空冷到室温收集打捆后并在200～400℃去应力处理后得到高强度抗震钢筋，钢筋的显微组织为仿晶界型铁素体和粒状贝氏体的复相组织，其强度在HRB500级以上，钢筋显微组织中各组分为仿晶界型铁素体 10～40％；粒状贝氏体 60～90％。
2.如权利要求1所述的高强度抗震钢筋，其中所述钢筋截面的直径为25-50mm。
3.如权利要求1或2所述的高强度抗震钢筋，其中所述钢中的成分为 C 0. 08 0. 15wt%Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 2 1. 5wt% Cr :0. 25 0. 95wt% P 0 0. 02wt% S 0 0. 01wt% 其余为Fe。
4.如权利要求1-3任一项所述高强度抗震钢筋的制造方法，包括以下步骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成棒坯，使钢中各成分的重量百分比如权利要求1-3 中所述；(2)将所述棒坯加温至1200 1250°C，保温0.5 2小时；(3)将所述棒坯冷却至1050 1100°C时，对棒坯进行轧制，至800 980°C时结束轧 制，得到钢筋；(4)将所述钢筋空冷至室温并将空冷后的钢筋在200 400°C去应力处理2 6小时， 或者将所述钢筋空冷至200 400°C时收集打捆并缓冷。
5.一种高强度抗震钢筋，用常规炼钢冶炼后，连铸成棒坯，钢中各成分的重量百分比为C 0. 15 0. 30wt% Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 5 1. Owt% Cr :0. 05 1. Owt % P 0 0. 02wt% S 0 0. 01wt%其余为Fe，棒坯高温轧制得到钢筋，钢筋空冷到200 40(TC收集打捆后缓冷，或者空冷到室温并 在200 400°C去应力处理得到高强度抗震钢筋，钢筋的显微组织为贝氏体和马氏体的复 相组织，其强度在HRB800级以上，钢筋显微组织中各组分为贝氏体--------------10 40% ；马氏体---------------60 90%。
6.如权利要求5所述的高强度抗震钢筋，其中，所述钢筋的强度为HRB933以上。
7.如权利要求5或6所述的高强度抗震钢筋，其中，所述钢筋截面的直径为25-50mm。
8.如权利要求5-7任一项高强度抗震钢筋的制造方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成棒坯，使钢中各成分的重量百分比为 C 0. 15 0. 30wt%Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 5 1. Owt% Cr :0. 1 1. Owt% P 0 0. 02wt% S 0 0. 01wt% 其余为Fe，(2)将上述钢筋毛坯加温至1200 1250°C，保温0.5 2小时；(3)将上述棒坯冷却至1050 1100°C时，对棒坯进行轧制，至900 980°C时结束轧 制，得到棒材；(4)将所述钢筋空冷至室温并将空冷后的钢筋在200 400°C去应力处理2 6小时， 或者将所述钢筋空冷至200 400°C时收集打捆并缓冷。
9.一种高强度抗震钢筋，用常规炼钢冶炼后，连铸成棒坯，钢中各成分的重量百分比为C 0. 20 0. 35wt% Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 5 1. Owt% Cr 0 1. 5wt% Ti 0. 005 0. 04wt% V 0 0. 04wt% P 0 0. 02wt% S 0 0. 01wt% 其余为Fe，棒坯高温轧制得到钢筋，钢筋空冷到200 40(TC收集打捆后缓冷，或者空冷到室温并 在200 400°C去应力处理得到高强度抗震钢筋，钢筋的显微组织为贝氏体，马氏体的复相 组织，其强度在HRB1200级以上，钢筋显微组织中各组分为贝氏体--------------10 40% ；马氏体---------------60 90%。
10.如权利要求9所述的高强度抗震钢筋，其中，钢筋的直径为20-50mm。
11.如权利要求9或10所述的高强度抗震钢筋，其中，所述钢的成分为 C 0. 25 0. 31wt%Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 5 1. Owt % Cr :0. 5 1. Owt % Ti :0. 01 0. 04wt% V 0 0. 04wt% P 0 0. 02wt% S 0 0. 01wt% 其余为Fe。
12.如权利要求9-11任一项所述高强度抗震钢筋的方法，其特征在于该方法包括以下 步骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，连铸成棒坯，使钢中各成分的重量百分比为分别如权利要 求9-11任一项中所述；(2)将上述钢筋毛坯加温至1200 1250°C，保温0.5 2小时；(3)将上述棒坯冷却至1050 1100°C时，对棒坯进行轧制，至900 980°C时结束轧 制，得到棒材；(4)将所述钢筋空冷至室温并将空冷后的钢筋在200 400°C去应力处理2 6小时， 或者将所述钢筋空冷至200 400°C时收集打捆并缓冷。
全文摘要
本发明公开了一种高强抗震钢筋及其制造方法，该高强度抗震钢筋的屈服强度为500-1200MPa，其中在600MPa级别以下除Mn、Si外不需要添加合金元素。该钢筋只需要用常规炼钢冶炼后，连铸成坯，轧制空冷，钢中各成分的重量百分比为C0.08～0.35wt％；Mn1.8～3.2wt％；Si0.2～1.5wt％；Cr0～1.0wt％；P0～0.02wt％；S0～0.01wt％。在必要时添加少量V、Nb等微合金元素。该钢筋具有仿晶界型铁素体/粒状贝氏体、下贝氏体/马氏体等类型的复相组织，通过控制各相的比例、形态及分布，获得良好的强韧性配合。该钢筋具有超常的强屈比，与现有高强钢筋相比，抗拉强度余量高出50％。
文档编号C22C38/04GK101988172SQ20101055547
公开日2011年3月23日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者白秉哲 申请人:白秉哲