Hrb500钢筋及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种HRB500钢筋及其生产方法，该钢筋按化学成分重量百分比为：C：0.10~0.18%、Si：0.2~0.8%、Mn：1.2~1.6%、P：≤0.04%、S：≤0.04%、B：0.001~0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质。该制备方法；将钢坯在炉内加热到1150~1250℃范围内保温100~120min，出炉后，开轧温度1050~1150℃在范围内，进行轧制道次开坯2道、粗中精轧共14~18个道次，且总压缩比64~156，精轧后以8~12℃/s的速度冷却到600℃~680℃，最后空冷到室温。本发明是利用组织相变来提高钢筋强度。与现有一些工艺不同，本发明用普通钢种的冶炼方法冶炼后连铸成钢坯，同时降低了合金含量，从而降低了生产成本。
【专利说明】HRB500钢筋及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于低合金钢的生产技术领，具体涉及到一种HRB500钢筋及其生产方法。技术背景
[0002]目前我国主要在碳锰钢系成分设计基础上，采用锰系和硅系铁合金进行锰和硅元素的合金化，采用钒铁或钒氮合金进行钒微合金化，采用铌铁合金进行铌微合金化等技术，依靠碳、锰和硅固溶强化和钒、铌析出强化来生产HRB500级钢筋。该技术存在以下几个问题:
[0003]i硅锰及碳含量较高，合金成本高；
[0004]ii在连铸时容易产生元素偏析；
[0005]iii碳当量偏高焊接性能较差，铌或钒的含量高，合金成本高；
[0006]iv成分控制按照下限控制，利用控冷技术轧制，钢筋性能波动大，时效现象严重，而且钢筋容易生锈。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服上述不足之处，提供了一种HRB500钢筋及其制备方法。其工艺简单、能耗较低、适合现有工业装备水平的生产技术。
[0008]为实现上述目的，本发明所设计的一种HRB500钢筋，该钢筋的化学成分重量百分比为 C:0.10~0.18%,Si:0.2~0.8%、Mn:1.2~1.6%、P ( 0.04%,S ( 0.04%,B:0.ΟΟ1-Ο.005%,其余为Fe和不可避免的杂质；
[0009]且其碳当量=[C+Mn/6+(0+]\10+￥)/5+(祖+(:11)/15]*100%，V含量为零。
[0010]进一步地，所述钢筋的化学成分重量百分比为C:0.12~0.18%、S1:0.4-0.8%、Mn:
1.4~1.6%、P≤0.04%、S ( 0.04%、B:0.002~0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0011]再进一步地，所述钢筋的化学成分重量百分比为C:0.15%、S1:0.6%、Mn:1.5%、P≤0.04%、S≤0.04%、B:0.004%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0012]本发明还提供了一种所述HRB500钢筋的制备方法，按上述化学成分的重量百分比称取原料，通过铁水脱硫、转炉冶炼、炉外脱氧、吹氩、方坯保护浇注、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入库，得到HRB500钢筋；其中:
[0013]I)方坯保护浇注过程中，控制钢水过热度为15~35°C，采用镁质中包，中包水口侵入深度12(Tl40mm ;拉坯速度为1.2~1.5m/min，铸坯连铸矫直温度为95(Tl000°C ；
[0014]2)方坯加热过程中:将钢坯在炉内加热到115(Tl250°C保温10(Tl20min ；
[0015]3)轧制过程中:开轧温度为105(Tll50°C，轧制道次开坯2~4道、粗中精轧共14-18个道次，且总压缩比64~156 ；
[0016]4)冷床空冷；以8~12°C /s的速度冷却到600°C~680°C，最后空冷到室温。
[0017]本发明优点如下:
[0018]1、本发明根据Mn为扩大奥氏体区的元素，Mn原子在界面富集，对界面迁移产生钉扎作用即溶质拖拽作用，是铁素体生长显著减缓同时也降低了相界附近奥氏体机体内碳的浓度及浓度梯度，导致碳在奥氏体中扩散速度降低，进一步抑制铁素体的生长，使钢的共析转变温度下降，并推迟过冷奥氏体的珠光体转变，从而能显著提高钢的淬透性。
[0019]2、本发明的方法利用Si阻止贝氏体相变过程中碳化物的析出，Mn推迟过冷奥氏体的高温转变，以及微量硼提高钢的淬透性，促使珠光体和贝氏体转变曲线分离，开发出Mn-B贝氏体钢筋。通过该生产方法，可以得到全贝氏体组织，力学性能满足的HRB500MPa钢筋。
[0020]3、本发明根据微量的B在奥氏体晶界上有偏聚作用，可有效地抑制先析铁素体析出，提高了贝氏体淬透性。从图2所示的HRB500钢筋的生产方法用钢CCT曲线示意图，从而制定出冷却速度范围，使得轧后组织得到完全贝氏体。其作用机制主要有:
[0021](I)硼偏聚在奥氏体晶界，降低了晶界能并减少了铁素体优先形核的位置。
[0022](2)硼减少了铁在晶界上的自身扩散系数，降低了铁素体的形核速度。
[0023](3)由于晶界是铁素体优先形核的位置，所以当硼偏聚于晶界后，这些优先形核的位置将要消失。
[0024](4)沿晶界形成细小的硼化物并且与基体是相关的(连贯的、粘着的)，在这种情况下，铁素体很难在硼化物与基体之间的界面上形核。
[0025]4、本发明利用组织相变来提高钢筋强度。与现有一些工艺不同，本发明用普通钢种的冶炼方法冶炼后连铸成钢坯，同时降低了合金含量，从而降低了生产成本。而且本发明能在现有生产设备，无需改造就可进行批量生产。本发明生产的HRB 500钢筋，性能稳定，焊接性能良好。
[0026]5、本发明中碳含量低，且没有加V，而目前HRB500钢筋的V含量在0.1%左右，其碳当量比其他HRB500钢筋平均小0.1，可以大大减轻对焊接性能的影响。
[0027]6、国家标准要求:冷弯半径，直径6-25mm为6d，直接28-40mm为7d，d是钢筋直径。弯芯越小，塑性越好，本发明的HRB500钢筋在弯芯4d时弯曲时合格，而目前的钢筋不合格，
表面存在微裂纹。
[0028]7、本发明的HRB500钢筋冲击性能良好，_20°C下平均夏比冲击值在10(Tl27J/cm2之间，而目前的HRB500钢筋没有这个性能要求，在_20°C下夏比冲击值不高，平均不到50J/cm2。
[0029]图1为HRB500钢筋的生产方法工艺示意图；
[0030]图2为HRB500钢筋的生产方法用钢CCT曲线示意图；
[0031]图3为实施例3控冷后钢筋的显微组织。
【具体实施方式】
[0032]下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0033]实施例1
[0034]按化学成分重量百分比C:0.15%, Si:0.49%, Mn:1.5%, P:0.025%, S:0.015%, B:0.0024%称取原料，通过铁水脱硫、转炉冶炼、炉外脱氧、吹氩、方坯保护浇注、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入库，得到HRB500钢筋；其中:
[0035]I)方坯保护浇注过程中，控制钢水过热度为35°C，采用镁质中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度为1.2m/min，铸坯连铸矫直温度为950°C ；
[0036]2)方坯加热过程中:将钢坯在炉内加热到1150°C保温120min ；
[0037]3)轧制过程中:开轧温度为1050°C，轧制道次开坯2道、粗中精轧共18个道次，且总压缩比156 ；
[0038]4)冷床空冷；以12°C /s的速度冷却到680°C，最后空冷到室温。
[0039]实施例2
[0040]按化学成分重量百分比C:0.13%, Si:0.45%, Mn:1.35%, P:0.028%, S:0.018%, B:0.0019%称取原料，通过铁水脱硫、转炉冶炼、炉外脱氧、吹氩、方坯保护浇注、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入库，得到HRB500钢筋；其中: [0041 ] I)方坯保护浇注过程中，控制钢水过热度为15°C，采用镁质中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度为1.5m/min，铸坯连铸矫直温度为1000°C ；
[0042]2)方坯加热过程中:将钢坯在炉内加热到1250°C保温IOOmin ；
[0043]3)轧制过程中:开轧温度为1150°C，轧制道次开坯2道、粗中精轧共14个道次，且总压缩比82 ；
[0044]4)冷床空冷；以9.6°C /s的速度冷却到620°C，最后空冷到室温。
[0045]实施例3
[0046]按化学成分重量百分比C:0.15%, Si:0.6%, Mn:1.6%, P:0.023%, S:0.028%, B:0.004%称取原料，通过铁水脱硫、转炉冶炼、炉外脱氧、吹氩、方坯保护浇注、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入库，得到HRB500钢筋；其中:
[0047]I)方坯保护浇注过程中，控制钢水过热度为20°C，采用镁质中包，中包水口侵入深度130_ ;拉坯速度为1.4m/min，铸坯连铸矫直温度为980°C ；
[0048]2)方坯加热过程中:将钢坯在炉内加热到1200°C保温IOOmin ；
[0049]3)轧制过程中:开轧温度为1050°C，轧制道次开坯2道、粗中精轧共16个道次，且总压缩比108 ；
[0050]4)冷床空冷；以10.5V /s的速度冷却到650°C，最后空冷到室温。
[0051]如图3所示，该组织具有较高的强韧性配合。
[0052]实施例4
[0053]按化学成分重量百分比C:0.15%, Si:0.6%, Mn:1.6%, P:0.023%, S:0.028%, B:0.004%称取原料，通过铁水脱硫、转炉冶炼、炉外脱氧、吹氩、方坯保护浇注、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入库，得到HRB500钢筋；其中:
[0054]I)方坯保护浇注过程中，控制钢水过热度为25°C，采用镁质中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度为1.3m/min，铸坯连铸矫直温度为950°C ；
[0055]2)方坯加热过程中:将钢坯在炉内加热到1250°C保温IOOmin ；
[0056]3)轧制过程中:开轧温度为1050°C，轧制道次开坯2道、粗中精轧共16个道次，且总压缩比100 ；
[0057]4)冷床空冷；以10°C /s的速度冷却到645°C，最后空冷到室温。
[0058]实施例5
[0059]按化学成分重量百分比C:0.18%, Si:0.2%, Mn:1.2%, P:0.0015%, S:0.04%, B:0.005%称取原料，通过铁水脱硫、转炉冶炼、炉外脱氧、吹氩、方坯保护浇注、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入库，得到HRB500钢筋；其中:
[0060]I)方坯保护浇注过程中，控制钢水过热度为25°C，采用镁质中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度为1.3m/min，铸坯连铸矫直温度为950°C ；
[0061]2)方坯加热过程中:将钢坯在炉内加热到1150°C保温120min ；
[0062]3)轧制过程中:开轧温度为1050°C，轧制道次开坯2道、粗中精轧共14个道次，且总压缩比64 ；
[0063]4)冷床空冷；以8°C /s的速度冷却到600°C，最后空冷到室温。
[0064]实施例6
[0065]按化学成分重量百分比C:0.12%, Si:0.4%, Mn:1.4%, P:0.0039%, S:0.0028%, B:0.0034%称取原料，通过铁水脱硫、转炉冶炼、炉外脱氧、吹氩、方坯保护浇注、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷 、定尺剪切、打捆入库，得到HRB500钢筋；其中:
[0066]I)方坯保护浇注过程中，控制钢水过热度为25°C，采用镁质中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度为1.3m/min，铸坯连铸矫直温度为950°C ；
[0067]2)方坯加热过程中:将钢坯在炉内加热到1120°C保温120min ；
[0068]3)轧制过程中:开轧温度为1080°C，轧制道次开坯2道、粗中精轧共18个道次，且总压缩比120 ；
[0069]4)冷床空冷；以11°C /s的速度冷却到660°C，最后空冷到室温。
[0070]实施例7
[0071]按化学成分重量百分比:C:0.15%, Si:0.65%, Mn:1.6%, P:0.008%, S:0.0045%, B:0.0022%称取原料，通过铁水脱硫、转炉冶炼、炉外脱氧、吹氩、方坯保护浇注、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入库，得到HRB500钢筋；其中:
[0072]I)方坯保护浇注过程中，控制钢水过热度为25°C，采用镁质中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度为1.3m/min，铸坯连铸矫直温度为950°C ；
[0073]2)方坯加热过程中:将钢坯在炉内加热到1120°C保温120min ；
[0074]3)轧制过程中:开轧温度为1080°C，轧制道次开坯2道、粗中精轧共16个道次，且总压缩比96 ；
[0075]4)冷床空冷；以9.5°C /s的速度冷却到635°C，最后空冷到室温。
[0076]以实施例f 7制得的HRB500钢筋与现有的HRB500钢筋进行对比。试样I成分为，C:0.225%, Si:0.681%, Mn:1.55%, P:0.009%, S:0.0035%, V:0.10%, N:0.0102% ;试样 2成分为，C:0.245%, Si:0.685%, Mn:1.58%, P:0.010%, S:0.0025%, V:0.10%，N:0.0112%。对比结果见下表I。
[0077]表I
【权利要求】
1.一种HRB500钢筋，其特征在于:该钢筋的化学成分重量百分比为C:0.10-θ.18%、Si:0.2-0.8%, Mn:1.2-1.6%、P ≤0.04%、S ( 0.04%、B:0.001 -0.005%，其余为 Fe 和不可避免的杂质； 且其碳当量=[0+]?11/6+(0+]\10+￥)/5+(祖+(:11)/15]*100%，其中 V 含量为 O。
2.根据权利要求1所述的HRB500钢筋，其特征在于:所述钢筋的化学成分重量百分比为 C:0.12-0.18%、Si:0.4-0.8%、Mn:1.4-1.6%、P ≤ 0.04%、S ≤ 0.04%、B:0.002-0.005%,其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的HRB500钢筋，其特征在于:所述钢筋的化学成分重量百分比为 C:0.15%、Si:0.6%、Mn:1.5%、P ≤ 0.04%、S ≤0.04%、B:0.004%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
4.一种权利要求1所述HRB500钢筋的制备方法，按上述化学成分的重量百分比称取原料，通过铁水脱硫、转炉冶炼、炉外脱氧、吹氩、方坯保护浇注、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入库，得到HRB500钢筋；其特征在于: 1)方坯保护浇注过程中，控制钢水过热度为15-35°C，采用镁质中包，中包水口侵入深度12(Tl40mm ;拉坯速度为1.2-1.5m/min，铸坯连铸矫直温度为95(Tl000°C ； 2)方坯加热过程中:将钢坯在炉内加热到115(Tl250°C保温10(Tl20min； 3)轧制过程中:开轧温度为105(Tll5(TC，轧制道次开坯2-4道、粗中精轧共14-18个道次，且总压缩比64-156 ； 4)冷床空冷；以8-12°C/s的速度冷却到600°C-680°C，最后空冷到室温。
【文档编号】C21D8/08GK103451516SQ201310388838
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】徐志东, 范植金, 徐志, 吴杰, 周新龙, 罗国华, 张帆, 丁礼权, 王瑞敏 申请人:武汉钢铁(集团)公司