专利名称：美标混凝土用变形钢筋及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种钢筋及其生产方法，特别是一种美标混凝土用变形钢筋及生产方法，该钢筋是中碳、铬铁合金化美标混凝土用系列变形钢筋。
背景技术：
美标混凝土用变形钢筋在世界上100多个国家和地区得到广泛的应用，随着美国经济的不断复苏和中国公司在海外工程量的增多，美标混凝土用系列变形钢筋的需求量逐年增加。目前，生产美标混凝土用变形钢筋主要采用低碳、钒氮微合金化工艺，该工艺由于钒氮合金加入量较多，合金化成本较高，严重的压缩了生产企业的利润空间，降低了企业的生产积极性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种美标混凝土用变形钢筋，该钢筋是中碳、铬铁合金化美标混凝土用变形钢筋。该钢筋生产成本低。本发明的另一目的在于提供一种上述美标混凝土用变形钢筋的生产方法，采用本发明的生产方法降低了生产成本，增加企业效益，增强产品的市场竞争力。本发明提供的美标混凝土用变形钢筋按重量百分比由以下元素组成C 0. 35 O. 45%, Si 0. 20 0· 40%, Mn 1. 20 1· 60%, Cr :0 0· 45%, P 彡 O. 045%,S^O. 045%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明提供的美标混凝土用变形钢筋的生产方法的技术方案如下包括转炉冶炼工序、钢包吹氩工序、连铸工序和轧制工序，在所述转炉冶炼工序中，采用合金对钢包中的钢水进行合金化，并控制钢水中的成分按重量百分比由以下元素组成C 0. 35 O. 45% ；Si :0· 20 0· 40% ；Μη :1· 20 1· 60% ；Cr :0 0· 45% ；Ρ ( O. 045% ；S彡O. 045% ;其余为Fe和不可避免的杂质。在所述Cr的重量百分比为O时，所述合金是指高碳锰铁和硅铁合金；在所述Cr的重量百分比大于O时，所述合金是指高碳锰铁和硅铁合金以及铬铁合金。优选地，在所述转炉冶炼工序中，采用高拉补吹，控制终点C含量为O. 20wt%-0. 30wt% ;采用钡系合金脱氧，钡系合金加入量为O. 9-1. 2kg/t钢，并在放钢过程对准钢流均匀加入。优选地，在所述钢包吹氩工序中，钢包底吹氩总时间为7min-9min，软吹时间为3min-6min，优选为4min_6min ;吹氩后连铸第一炉钢包温度控制为1570°C 1580°C，连浇炉次温度控制为1540°C 1546°C。优选地，在所述连铸工序中，采用全保护浇铸，中间包温度控制为第一炉15200C 1540°C，连拉炉次 1505°C 1520°C，拉速控制为1. 8m/mirT2. 8m/min。优选地，在所述轧制工序中，将坯料加热至1120°C 1170°C，开轧温度为10500C 1100°C，终轧温度为870°C 950°C，轧后空冷至室温。本发明的有益效果本发明采用中碳、铬铁合金化成分设计，铬元素能抑制先共析铁素体的析出，减小珠光体片层间距，有效提高钢的强度。采用中碳、铬铁合金化工艺生产的美标混凝土用变形钢筋的各项性能指标满足ASTM A615/A615M-09b标准要求，根据铬元素和其他元素的加入量可以生产出级别为60级[420]、75级[520]和80级[550]的钢筋。不加铌铁、钒氮合金，从而节约了钒氮等贵重合金的使用量，有利于稀有矿藏资源的保护，与传统钒氮微合金化生产美标混凝土用系列变形钢筋相比，该工艺合金化成本降低了12(Γ170元/吨钢，降低了生产成本，增加企业效益，增强产品的市场竞争力，本发明的钢筋可广泛应用于高层、大型建筑工程，社会效益显著。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明做出详细说明，但本发明并不限于此。 本发明提供的美标混凝土用变形钢筋，按重量百分比由以下元素组成C :
O.35 O. 45% ；Si 0. 20 0· 40% ；Μη :1· 20 1· 60% ；Cr :0 0· 45% ；Ρ ( O. 045% ；S ( O. 045% ;其余为Fe和不可避免的杂质。优选地，上述美标混凝土用变形钢筋，按重量百分比由以下元素组成C:
O.35 O. 43%, Si 0. 23 O. 35%, Mn 1. 30 1· 50%, Cr :0 0· 45%, P 彡 O. 035%, S 彡 O. 040%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明根据铬元素和其他元素加入量的不同可以生产出不同级别的钢筋，即60级[420]、75级[520]和80级[550]的钢筋。其中，60级[420]钢筋，按重量百分比化学成分可控制为 C 0. 35 O. 41% ；Si 0. 20 0· 30% ；Μη :1· 30 1· 40% ；Cr :0 0· 35% ；Ρ ( O. 045% ；S彡O. 045%;其余为Fe和不可避免的杂质。75级[520]钢筋，按重量百分比化学成分可控制为 C 0. 38 O. 43% ；Si :0. 25 O. 35% ；Mn :1. 35 I. 50% ；Cr :0. 25 O. 40% ；P ( O. 045% ；
S< 0.045%;其余为Fe和不可避免的杂质。80级[550]钢筋，按重量百分比化学成分可控制为 C 0. 40 0· 45% ；Si 0. 30 0· 40% ；Μη :1· 40 1· 60% ；Cr :0· 30 0· 45% ；Ρ ( O. 045% ；S^O. 045% ;其余为Fe和不可避免的杂质。本发明生产的60级[420]美标混凝土用变形钢筋的屈服强度σ s彡420Mpa ;抗拉强度σ b彡620Mpa，不同规格钢筋的延伸率满足ASTMA615/A615M_09b标准要求。本发明生产的75级[520]美标混凝土用变形钢筋的屈服强度σ s彡520Mpa ;抗拉强度σ b彡690Mpa，不同规格钢筋的延伸率满足ASTMA615/A615M_09b标准要求。本发明生产的80级[550]美标混凝土用变形钢筋的屈服强度σ s彡550Mpa ;抗拉强度％彡725Mpa，不同规格钢筋的延伸率满足ASTMA615/A615M-09b标准要求。本发明提供的美标混凝土用变形钢筋的生产方法的具体技术方案如下包括转炉冶炼工序、钢包吹氩工序、连铸工序和轧制工序。根据本发明的示例性实施例，上述美标混凝土用变形钢筋经转炉冶炼、钢包吹氩、连铸成150mmX 150mm或160mmX 160mm的方坯，通过连续式棒材轧机轧制成材，其中，在转炉冶炼工序中，采用合金对钢包中的钢水进行合金化，并控制钢水化学成分如下c 0. 35 O. 45wt% ；Si :0· 20 0· 40wt% ；Mn :1. 20 1· 60wt% ；Cr :0 0. 45wt% ；P ^ 0. 045wt% ；S ( 0. 045wt% ;其余为Fe和不可避免的杂质；优选钢水化学成分为C O.35、· 43wt%, Si 0. 23、· 35wt%, Mn :1. 3(Tl. 50wt%, Cr :(Γθ· 45wt%, P ^ 0. 035wt%,S ^ 0. 040wt%，其余为Fe和不可避免的杂质。在所述Cr的重量百分比为O时，所述合金是指高碳锰铁和硅铁合金；在所述Cr的重量百分比大于O时，所述合金是指高碳锰铁和硅铁合金以及铬铁合金。优选地，将铬铁合金在高碳锰铁、硅铁合金加入后期随钢流加入钢包钢流冲击区。当生产60级[420]的钢筋时，如Cr的含量为0%即不含有Cr元素时，则不需加入
铬铁合金。优选地，在转炉冶炼工序中，冶炼过程采用高拉补吹，以尽量减少钢水过氧化，控制终点C含量为O. 20wt%-0. 30wt%,采用钡系合金如硅钙钡脱氧，钡系合金加入量为
O.9-1. 2kg/t钢，在放钢过程对准钢流均匀加入。
优选地，在钢包吹氩工序中，确保钢包底吹氩总时间为7min_9min，成分温度合适后，进行“软吹”操作，软吹时间要在3分钟以上，优选为4min-6min。吹氩后连铸第一炉钢包温度控制为1570°C 1580°C，连浇炉次温度控制为1540°C 1546°C。优选地，在连铸工序中，采用全保护浇铸，中间包温度控制为第一炉15200C 1540°C，连拉炉次 1505°C 1520°C ;拉速控制为1. 8m/mirT2. 8m/min。优选地，在轧制工序中，轧制工艺参数控制为将方坯加热至1120°C 1170°C，开轧温度为1050°C 1100°C，终轧温度为870°C、50°C，轧后空冷至室温。从而得到各项性能指标满足ASTM A615/A615M-09b标准要求的混凝土用系列变形钢筋。下面列举几个实施例。实施例I本发明美标混凝土用变形钢筋的生产包括如下转炉冶炼、钢包吹氩、连铸、轧制工序。其中在转炉冶炼工序中，采用高碳锰铁、硅铁合金对钢水进行脱氧合金化，不加入铬铁合金，冶炼过程采用高拉补吹，控制终点[C]为O. 23wt%，采用钡系合金脱氧、钡系合金加入量为I. 15kg/t钢，在放钢过程对准钢流均匀加入；并控制该工序中钢水的化学成分为C
O.40wt%, Si 0. 29wt%, Mn :1. 38wt%, Cr 0wt%, P :0. 025wt%, S :0. 024wt%，其余为 Fe 和不可避免的杂质；在钢包吹気工序中成分温度合适后，进行“软吹”操作，软吹时间为5min,总吹気时间8. 5min，吹氩后钢水温度为1543°C ；在连铸工序中中间包温度平均值为1511 °C，平均拉速为2. 3m/min ；在轧制工序中方坯加热至1150°C，开轧温度为1060°C，终轧温度为920°C，轧后空冷至室温。从而得到含有表I成分的美标混凝土用变形钢筋，其具体性能参数见表2。实施例2本发明美标混凝土用变形钢筋的生产包括如下转炉冶炼、钢包吹氩、连铸、轧制工序。其中在转炉冶炼工序中采用高碳锰铁、硅铁合金以及铬铁合金进行合金化，其中，铬铁合金在高碳锰铁、硅铁合金加入后期随钢流加入钢包钢流冲击区，冶炼过程采用高拉补吹，控制终点[C]为O. 25wt%，采用钡系合金脱氧，钡系合金加入量为1.05kg/t钢，在放钢过程对准钢流均匀加入；并控制该工序中钢水的化学成分为C 0. 39wt%, Si 0. 28wt%, Mn I.40wt%, Cr 0. 36wt%, P :0. 021wt%, S :0. 026wt%，其余为 Fe 和不可避免的杂质；在钢包吹氩工序中成分温度合适后，进行“软吹”操作，软吹时间4min，总吹氩时间8min，吹氩后温度1545°C ；在连铸工序中控制中间包温度平均值为1513 °C，平均拉速为2. 5m/min ；在轧制工序中方坯加热至1159°C，开轧温度1080°C，终轧温度930°C，轧后空冷至室温。从而得到含有表I成分的美标混凝土用变形钢筋，其具体性能参数见表2。实施例3本发明美标混凝土用变形钢筋的生产包括如下转炉冶炼、钢包吹氩、连铸、轧制工序。其中 在转炉冶炼工序中采用高碳锰铁、硅铁合金以及铬铁合金进行合金化，其中，铬铁合金在高碳锰铁、硅铁合金加入后期随钢流加入钢包钢流冲击区，冶炼过程采用高拉补吹，控制终点[C]为O. 29wt%，采用钡系合金脱氧、钡系合金加入量为O. 9kg/t钢，在放钢过程对准钢流均匀加入；并控制该工序中钢水的化学成分为C 0. 42wt%, Si 0. 32wt%, Mn
I.44wt%, Cr 0. 42wt%, P :0. 017wt%, S :0. 023wt%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。在钢包吹氩工序中成分温度合适后，进行“软吹”操作，软吹时间6min，总吹氩时间9min，吹氩后温度1541。。;在连铸工序中控制中间包温度平均值为1509 °C，平均拉速为2. 2m/min ；在轧制工序中方坯加热至1170°C，开轧温度1095°C，终轧温度942°C，轧后空冷至室温。从而得到含有表I成分的美标混凝土用变形钢筋，其具体性能参数见表2。实施例4本发明美标混凝土用变形钢筋的生产包括如下转炉冶炼、钢包吹氩、连铸、轧制工序。其中在转炉冶炼工序中，采用高碳锰铁、硅铁合金以及铬铁合金进行合金化，其中，铬铁合金在高碳锰铁、硅铁合金加入后期随钢流加入钢包钢流冲击区，冶炼过程采用高拉补吹，控制终点[C]为O. 21wt%，采用钡系合金脱氧、钡系合金加入量为I. 20kg/t钢，在放钢过程对准钢流均匀加入；并控制该工序中钢水的化学成分为C 0. 36wt%, Si 0. 27wt%, Mn
I.35wt%, Cr 0. 17wt%, P :0. 024wt%, S :0. 029wt%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。在钢包吹氩工序中成分温度合适后，进行“软吹”操作，软吹时间4. 5min，总吹氩时间8min，吹氩后温度1544°C ；在连铸工序中控制中间包温度平均值为1512 °C，平均拉速为2. 5m/min ；在轧制工序中方坯加热至1148°C，开轧温度1070°C，终轧温度932°C，轧后空冷至室温。从而得到含有表I成分的美标混凝土用变形钢筋，其具体性能参数见表2。实施例5在转炉冶炼工序中，采用高碳锰铁、硅铁合金以及铬铁合金进行合金化，其中，铬铁合金在高碳锰铁、硅铁合金加入后期随钢流加入钢包钢流冲击区，冶炼过程采用高拉补吹，控制终点[C]为O. 26wt%，采用钡系合金脱氧、钡系合金加入量为1.0kg/t钢，在放钢过程对准钢流均匀加入；并控制该工序中钢水的化学成分为C 0. 42wt%, Si 0. 33wt%, Mn
I.45wt%, Cr 0. 28wt%, P :0. 019wt%, S :0. 026wt%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。在钢包吹氩工序中成分温度合适后，进行“软吹”操作，软吹时间5min，总吹氩时间8. 5min,吹気后温度1542°C ；在连铸工序中控制中间包温度平均值为1509 °C，平均拉速为2. lm/min ；在轧制工序中方坯加热至1163°C，开轧温度1076°C，终轧温度940°C，轧后空冷至室温。从而得到含有表I成分的美标混凝土用变形钢筋，其具体性能参数见表2。实施例6本发明美标混凝土用变形钢筋的生产包括如下转炉冶炼、钢包吹氩、连铸、轧制工序。其中在转炉冶炼工序中，采用高碳锰铁、硅铁合金以及铬铁合金进行合金化，其中，铬铁合金在高碳锰铁、硅铁合金加入后期随钢流加入钢包钢流冲击区，冶炼过程采用高拉补
吹，控制终点[C]为O. 30wt%，采用钡系合金脱氧、钡系合金加入量为O. 9kg/t钢，在放钢过程对准钢流均匀加入；并控制该工序中钢水的化学成分为C 0. 45wt%, Si 0. 36wt%, Mn
I.49wt%, Cr 0. 33wt%, P :0. 023wt%, S :0. 026wt%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。在钢包吹氩工序中成分温度合适后，进行“软吹”操作，软吹时间4min，总吹氩时间7. 5min，吹氩后温度1546 °C ；在连铸工序中控制中间包温度平均值为1513 °C，平均拉速为2. 6m/min ；在轧制工序中方坯加热至1166°C，开轧温度1080°C，终轧温度927°C，轧后空冷至室温。从而得到含有表I成分的美标混凝土用变形钢筋，其具体性能参数见表2。表2中实施例1-6制得钢筋的性能参数的测定标准如下表2中钢筋强度性能参数是基于GB/T228. 1-2010标准测定，只是在做拉伸试验时，根据美标钢筋标准要求，标距为200mm，与国标钢筋5d的标距要求不同；除此以外，弯曲性能参数是基于GB/T232-2010标准测定。表I美标混凝土用变形钢筋中部分成分含量(质量，%)
实施例 |C [Si~[Mn~[Cr~fp fs
1O. 40 O. 29 I. 38 O O. 025 O. 024
2O. 39 O. 28 I. 40 O. 36 O. 021 O. 026
3O. 42 O. 32 I. 44 O. 42 O. 017 O. 023
4O. 36 O. 27 I. 35 O. 17 O. 024 O. 029
5O. 42 O. 33 I. 45 O. 28 O. 019 O. 026
6O. 45 O. 36 I. 49 O. 33 O. 023 O. 026表2美标混凝土用变形钢筋力学性能指标
实施例I钢筋级别I钢筋代号NO.~ O s/MPa O b/MPa | δ 5/% |冷弯
权利要求
1.一种美标混凝土用变形钢筋，其特征在于，按重量百分比由以下元素组成C 0. 35 O. 45%, Si 0. 2(Γθ· 40%, Mn :1· 2(Γ · 60%, Cr :(Γθ· 45% ； , P ^ O. 045%,S ^ O. 045%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求I所述的美标混凝土用变形钢筋，其特征在于，所述变形钢筋按重量百分比由以下元素组成C 0. 35 O. 43%, Si 0. 23 O. 35%, Mn 1. 30 1· 50%, Cr 0^0. 45%, P 彡 O. 035%,S彡O. 040%，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求I所述的美标混凝土用变形钢筋，其特征在于， 当所述变形钢筋为60级[420]的钢筋时，按重量百分比由以下元素组成C :O.35 O. 41% ；Si 0. 20 0· 30% ；Μη :1· 30 1· 40% ；Cr :0 0· 35% ；Ρ ( O. 045% ；S ( O. 045% ;其余为Fe和不可避免的杂质； 当所述变形钢筋为75级[520]的钢筋时，按重量百分比由以下元素组成C :O.38、· 43% ；Si 0. 25、· 35% ；Mn :1. 35^1. 50% ；Cr :0. 25、· 40% ；P ( 0. 045% ；S ( 0. 045% ；其余为Fe和不可避免的杂质； 当所述变形钢筋为80级[550]的钢筋时，按重量百分比由以下元素组成C :O.4(Γθ· 45% ；Si 0. 3(Γθ· 40% ；Μη :1· 4(Γ · 60% ；Cr :0· 3(Γθ· 45% ；Ρ ( O. 045% ；S ( O. 045% ；其余为Fe和不可避免的杂质。
4.一种权利要求I 3之任一所述的美标混凝土用变形钢筋的生产方法，包括转炉冶炼工序、钢包吹氩工序、连铸工序和轧制工序，其特征在于，在所述转炉冶炼工序中，采用合金对钢包中的钢水进行合金化，并控制钢水中的成分按重量百分比由以下元素组成C O.35 O. 45% ；Si 0. 20 0· 40% ；Μη :1· 20 1· 60% ；Cr :0 0· 45% ；Ρ ( O. 045% ；S ( O. 045% ;其余为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的美标混凝土用变形钢筋的生产方法，其特征在于，在所述Cr的重量百分比为O时，所述合金是指高碳锰铁和硅铁合金；在所述Cr的重量百分比大于O时，所述合金是指高碳锰铁和硅铁合金以及铬铁合金。
6.根据权利要求5所述的美标混凝土用变形钢筋的生产方法，其特征在于，所述铬铁合金是在高碳锰铁、硅铁合金加入后期随钢流加入到钢包钢流冲击区。
7.根据权利要求4 6之任一所述的美标混凝土用变形钢筋的生产方法，其特征在于，在所述转炉冶炼工序中，采用高拉补吹，控制终点[C] 0. 20wt% ^ [C] <0. 30wt%;采用钡系合金脱氧，钡系合金加入量为O. 9-1. 2kg/t钢，并在放钢过程对准钢流均匀加入。
8.根据权利要求4所述的美标混凝土用变形钢筋的生产方法，其特征在于，在所述钢包吹IS工序中，钢包底吹IS总时间为7min-9min,软吹时间为4min_6min ;吹11后连铸第一炉钢包温度控制为1570°C 1580°C，连浇炉次温度控制为1540°C 1546°C。
9.根据权利要求4所述的美标混凝土用变形钢筋的生产方法，其特征在于，在所述连铸工序中，采用全保护浇铸，中间包温度控制为第一炉1520°C 1540°C，连拉炉次15050C 1520°C，拉速控制为1. 8m/min"2. 8m/min。
10.根据权利要求4所述的美标混凝土用变形钢筋的生产方法，其特征在于，在所述轧制工序中，将坯料加热至1120°C 1170°C，开轧温度为1050°C 1100°C，终轧温度为8700C 950°C，轧后空冷至室温。
全文摘要
本发明提供了一种美标混凝土用变形钢筋及其生产方法，属于钢筋生产技术领域。该钢筋按重量百分比由以下元素组成C0.35~0.45%，Si0.20~0.40%，Mn1.20~1.60%，Cr0~0.45%，P≤0.045%，S≤0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质。上述钢筋的生产方法包括转炉冶炼工序、钢包吹氩工序、连铸工序和轧制工序，在转炉冶炼工序中，采用合金对钢包中的钢水进行合金化。本发明得到的钢筋的各项性能指标满足ASTMA615/A615M-09b标准要求，根据铬元素的加入量可以生产出级别为60级[420]、75级[520]和80级[550]的钢筋。另外，本发明生产成本低。
文档编号C22C38/38GK102888556SQ201210439030
公开日2013年1月23日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者李雪峰, 杜传治, 梁辉, 张华 , 徐尚富 申请人:莱芜钢铁集团有限公司