Hrb500级热轧带肋抗震钢筋及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种HRB500级热轧带肋抗震钢筋及其制备方法。该钢的化学成分按重量百分比为：C：0.17～0.25%、Si：0.4～0.8%、Mn：1.2～1.5%、P≤0.045%、S≤0.045%、V：0.028～0.045%、N：0.008～0.014%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。其制备方法包括铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、连铸、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷的步骤。该钢具有强度高、韧性高、制造成本低廉的优点，而且，其制备工艺流程简单、生产成本低廉。
【专利说明】HRB500级热轧带肋抗震钢筋及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶炼【技术领域】，具体是指一种HRB500级热轧带肋抗震钢筋及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于地震等灾害的频发，特别是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，高强度、高屈服比的抗震钢筋将逐渐成为主流。目前市场上所生产的热轧带肋抗震钢筋，均是通过添加钒氮合金提高钢筋的屈服强度和延伸率，其存在的不足是:钒氮合金是一种复合合金，其制备复杂，价格昂贵。本发明之前，申请号为200910184824.8的中国专利，其公开了一种500MPa级的大规格热轧带肋钢筋用钢及其冶炼方法，该钢的化学成分重量百分比为:C:0.17 ~0.25%、Si:0.40 ~0.80%、Mn:1.40 ~1.60%、P≤ 0.045%、S ≤ 0.045%,V:0.06 ~0.10%、N:0.012 ~0.033%，且 V/N 比=3.0 ~5.0，其余为 Fe 和杂质元素，其冶炼方法为:在转炉冶炼出钢过程中，向钢包中每吨钢水加入含0.62~1.0lkg纯钒的钒合金，加入含0.09~0.32kg纯氮的增氮剂，将钢水的V/N比控制在3.0~5.0。该发明通过添加含钒合金和增氮剂，可将钢水的V/N比控制在3.0~5.0，利用廉价的氮元素充分发挥钒的强化效果，明显地减少钒的用量。但是其所使用的纯氮增氮剂昂贵，生产成本过高，完全挤占了企业的空间，不利于企业提高竞争力；N含量过高容易引起连铸坯皮下气泡过多，影响成品质量。申请号为201110350194.4的中国专利，公开了一种600MPa级含钒高强热轧钢筋及其生产方法:其公开的钢筋成分为:C:0.21~0.25%,S1:0.35~0.60%、Mn:1.30 ~1.55%、V:0.08 ~0.12%、N:0.005 ~0.04%、S ≤ 0.040%、P ≤ 0.040%。其制备方法采用转炉+LF精炼，冶炼过程中全程吹氮气，以及加入VN、氮化硅等含氮合金来增氮固氮，精轧过程中采用低温大压下量轧制，该专利在制备钢的过程中，精轧采用低温大压下量轧制，对轧机的性能要求较高，不适于普通连轧机，在现阶段难以大量应用；而且钒氮合金是一种复合合金，其制备复杂，价格昂贵，生产成本高，企业生产动力不足，产量无法规模化；N含量过高容易引起连铸坯皮下气泡过多，影响成品质量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是要针对现有技术存在的因加入过多合金引起的碳当量过高而带来的焊接性能变差问题，以及增氮过多而引起铸坯低倍缺陷增多带来轧钢时性能不合格的不足，提供一种HRB500级热轧带肋抗震钢筋及其制备方法，该钢具有强度高、韧性高、制造成本低廉的优点。
[0004]为了实现上述目的，本发明HRB500级热轧带肋抗震钢筋的化学成分按重量百分t匕为:C:0.17 ~0.25%、Si:0.4 ~0.8%、Mn:1.2 ~1.5%、P≤ 0.045%、S ≤0.045%、V:
0.028~0.045%、N:0.008~0.014%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0005] 进一步地，所述HRB500级热轧带肋抗震钢筋的化学成分，根据钢筋的直径不同分为如下两种:[0006]12mm≤直径≤ 18mm 规格的钢筋中，C:0.17 ~0.25%、Si:0.4 ~0.8%、Mn: 1.2 ~1.5%、P ≤ 0.045%、S ≤ 0.045%、V:0.028 ~0.045%、N:0.008 ~0.012% ；
[0007]20mm ≤直径≤ 25mm 规格的钢筋中，C:0.20 ~0.25%、Si:0.4 ~0.8%、Mn: 1.3 ~
1.5%、P ≤ 0.045%、S ≤ 0.045%、V:0.035 ~0.045%、N:0.010 ~0.014%。
[0008]本发明的HRB500热轧带肋抗震钢筋的制备方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、连铸、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷的步骤，其中:
[0009]所述铁水脱硫，控制出站铁水硫含量S≤0.030% ；
[0010]所述转炉冶炼时，出钢温度为1680~1700°C;出钢时间3~9min ;出钢1/5~1/3时，随钢流按照吨钢加入20~22kg硅锰铁，1.4~1.6kg碳化硅合金进行脱氧，然后按照吨钢加入0.45~0.75kg钒铁和0.2~0.3kg碳粉；钢水出至3/4时加入全部合金和增碳剂；
[0011]所述吹IS时，按吨钢加入1~1.3kg的MnSiN合金后吹気3~5min ；
[0012]所述连铸时，中包保护渣采用碱性保护渣，结晶器保护渣采用低碳钢保护渣；中包钢水温度为1530~1545°C ;铸坯拉速为1.6~1.8m/min ;铸坯采用自然堆垛空冷；
[0013]所述方坯加热时，控制均热段温度为1100~1200°C，保温100~120min ;这样设置温度以使钢充分奥氏体化，要确保钢中的合金元素完全固溶。
[0014]所述轧制时，开轧温度1050~1150°C，精轧后快速冷却到650°C~780°C，而后空
冷至室温。
[0015]进一步地,所述转炉冶炼时,废钢装入量占总装入量的10~15% ;终洛碱度目标为
2.8~3.8 ;转炉终点C控制为0.07~0.09%。
[0016]再进一步地，所述轧制时，开坯2道次，粗、中、精轧共16~18个道次，总压缩比为80 ~156。
[0017]本发明的HRB500级热轧带肋抗震钢筋与现有技术添加钒铌、钒氮微合金化技术相比，不仅没有添加贵重金属在成本大幅降低，而且，在氩站加入MnSiN合金，避免氮气的加入不易控制而引起N含量忽高忽低引起性能的不合格，使钢中钒氮比严格控制在3~5的范围内，充分发挥V钢中随着氮的含量增加，V (C，N)量增大且弥散度增加，强化效果更显著的特点，减少了 V合金的用量，实现低成本生产出力学性能稳定的小规格抗震HRB500E的热轧带肋钢筋。同时，本发明的钢筋碳当量低，焊接性能更加优良。实践证明，本发明的钢产品热轧态屈服强度在520MPa以上，延伸率A≥19%, Agt≥10%，具有优良的焊接性能。本发明的制备工艺流程简单、生产成本低廉，尤其适用于通过钒氮微合金强化技术来生产的热轧带肋抗震钢筋。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是HRB500级热轧带肋抗震钢筋的显微组织结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合具体实施例和附图对本发明的HRB500级热轧带肋抗震钢筋及其制备方法作进一步详细说明。
[0020]实施例1[0021]制备一种直径为12mm的HRB500级热轧带肋抗震钢筋，钢水化学成分按重量百分含量计为:c:0.17%、Si:0.45%、Mn:1.27%、P:0.031%、S:0.024%、V:0.029%、N:0.0087%。
[0022]其制备方法依次包括以下步骤:
[0023]铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、连铸、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷的步骤，其中，
[0024]铁水脱硫采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫含量S ( 0.030%，罐内脱硫渣扒干净;
[0025]转炉冶炼时，废钢装入量占总装入量的10% ;终渣碱度目标为2.8 ;转炉终点C控制为0.07% ;出钢温度为1700°C ;出钢时间8min ;出钢1/5~1/3时，随钢流按照吨钢加入20.5kg娃猛铁、1.47kg碳化娃合金进行脱氧,然后按照吨钢加入0.32kg I凡铁和0.2kg碳粉；钢水出至3/4时加入全部合金和增碳剂；
[0026]吹氩时，按照吨钢加入Ikg的MnSiN合金后吹氩3.5min，然后测温、取样，出站C、S1、Mn、V、N成分调整按目标值控制；
[0027]连铸时，采用大罐长水口和结晶器浸入式水口(浸入深度100~150mm)保护浇注；中包保护渣采用碱性保护渣，结晶器保护渣采用低碳钢保护渣；中包钢水温度1530°C;铸坯拉速应控制在1.8m/min ;铸坯冷却采用自然堆垛空冷，严禁向铸坯表面浇水；
[0028]方坯加热时，控制均热段温度为1100°C，保温lOOmin，这样以使钢充分奥氏体化；
[0029]轧制时，开轧温度1050°C，开坯2道次，粗、中、精轧共18个道次，总压缩比156，精轧后快速冷却到780°C，而后空冷至室温。
[0030]实施例2
[0031]制备一种直径为18mm的HRB500级热轧带肋抗震钢筋，钢水化学成分按照重量百分比计为:C:0.21%、Si:0.57%、Mn:1.36%、P:0.034%、S:0.027%、V:0.033%、N:0.0095% ；
[0032]其制备方法依次包括以下步骤:
[0033]铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、连铸、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷的步骤，其中，
[0034]铁水脱硫采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫含量S ( 0.030%，罐内脱硫渣扒干净;
[0035]转炉冶炼时，废钢装入量占总装入量的12% ;终渣碱度目标为3.0 ;转炉终点C控制为0.07% ;出钢温度为1695°C ;出钢时间5min ;出钢1/5~1/3时，随钢流按照吨钢加入21kg娃猛铁、1.5kg碳化娃合金进行脱氧,然后按照吨钢加入0.35kg f凡铁和0.25kg碳粉；钢水出至3/4时加入全部合金和增碳剂；
[0036]吹氩时，按照吨钢加入1.1kg的MnSiN合金后吹氩4min，然后测温、取样，出站C、S1、Mn、V、N成分调整按目标值控制；
[0037]连铸时，采用大罐长水口和结晶器浸入式水口(浸入深度100~150mm)保护浇注；中包保护渣采用碱性保护渣，结晶器保护渣采用低碳钢保护渣；中包钢水温度1535°C;铸坯拉速应控制在1.7m/min ;铸坯冷却采用自然堆垛空冷，严禁向铸坯表面浇水；
[0038]方坯加热时，控制均热段温度为1150°C，保温lOOmin，这样以使钢充分奥氏体化。
[0039]轧制时，开轧温度1100°C，开坯2道次，粗、中、精轧共18个道次，总压缩比120，精轧后快速冷却到730°C，而后空冷至室温。[0040]实施例3
[0041]制备一种直径为22mm的HRB500级热轧带肋抗震钢筋，按照钢成分要求，钢水化学成分为:C:0.23%、Si:0.65%、Mn:1.47%、P:0.034%、S:0.021%、V:0.045%、N:0.0129% ；
[0042]其制备方法依次包括以下步骤:
[0043]铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、连铸、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷的步骤，其中:
[0044]铁水脱硫采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫含量S ( 0.030%，罐内脱硫渣扒干净;
[0045]转炉冶炼时，废钢装入量占总装入量的12% ;终渣碱度目标为3.0 ;转炉终点C控制为0.07% ;出钢温度为1695°C ;出钢时间5min ;出钢1/5~1/3时，随钢流按照吨钢加入21.7kg娃猛铁、1.55kg碳化娃合金进行脱氧,然后按照吨钢加入0.75kg I凡铁和0.3kg碳粉；钢水出至3/4时加入全部合金和增碳剂；
[0046]吹氩时，按照吨钢加入1.3kg的MnSiN合金后吹氩3.5min，然后测温、取样，出站C、S1、Mn、V、N成分调整按目标值控制；
[0047]连铸时，中包保护渣采用碱性保护渣，结晶器保护渣采用低碳钢保护渣冲包钢水温度:1538°C ;铸坯拉速应控制在1.6m/min ;铸坯冷却采用自然堆垛空冷，严禁向铸坯表面浇水；
[0048]方坯加热时，控制均热段温度为1200°C，保温lOOmin，这样以使钢充分奥氏体化。
[0049]轧制时，开轧温度1150°C，开坯2道次，粗、中、精轧共16个道次，总压缩比96，精轧后快速冷却到680°C，而后空冷至室温。
[0050]实施例4
[0051]制备一种直径为25mm的HRB500级热轧带肋抗震钢筋，按照钢成分要求，钢水化学成分为:C:0.24%、Si:0.70%、Mn:1.43%、P:0.031%、S:0.018%、V:0.042%、N:0.0135% ；
[0052]其制备方法依次包括以下步骤:
[0053]铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、连铸、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷的步骤，其中:
[0054]铁水脱硫采用喷镁粉脱硫工艺，控制出站铁水硫含量S ( 0.030%，罐内脱硫渣扒干净;
[0055]转炉冶炼时，废钢装入量占总装入量的15% ;终渣碱度目标为3.0 ;转炉终点C控制为0.09% ;出钢温度为1680°C ;出钢时间3min ;出钢1/5~1/3时，随钢流按照吨钢加入
21.5kg娃猛铁、1.6kg碳化娃合金进行脱氧,然后按照吨钢加入0.75kg f凡铁和0.3kg碳粉；钢水出至3/4时加入全部合金和增碳剂；
[0056]吹氩时，按照吨钢加入1.1kg的MnSiN合金后吹氩4min，然后测温、取样，出站C、S1、Mn、V、N成分调整按目标值控制；
[0057]连铸时，中包保护渣采用碱性保护渣，结晶器保护渣采用低碳钢保护渣；中包钢水温度1545°C ;铸坯拉速应控制在1.6m/min ;铸坯采用自然堆垛空冷；
[0058]方坯加热时，控制均热段温度为1200°C，保温120min，这样以使钢充分奥氏体化。
[0059]轧制时，开轧温度1150°C，开坯2道次，粗、中、精轧共16个道次，总压缩比80，精轧后快速冷却到650°C，而后空冷至室温。[0060]比较例5
[0061 ] 市场上购买一种直径为18mm的HRB500级热轧带肋抗震钢筋其化学成分按重量百分比为:C:0.25%、Si:0.70%、Mn:1.43%、P:0.031%、S:0.018%、V:0.08%、N:0.0223%。
[0062]将本发明实施例1~4制得的HRB500级热轧带肋抗震钢筋与比较例5的现有HRB500抗震钢筋的各种力学性能进行对比，见下表1
[0063]表1
[0064]
【权利要求】
1.一种HRB500级热轧带肋抗震钢筋，其特征在于，它的化学成分按重量百分比为:C:0.17 ~0.25%、Si:0.4 ~0.8%、Mn: 1.2 ~1.5%、P ≤ 0.045%、S≤0.045%、V:0.028 ~.0.045%、N:0.008~0.014%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的HRB500级热轧带肋抗震钢筋，其特征在于:它的化学成分根据钢筋的直径不同分为如下两种: . 12mm ≤直径≤ 18mm 规格的钢筋中，C:0.17 ~0.25%、S1:0.4 ~0.8%、Mn:1.2 ~1.5%、P ≤ 0.045%、S≤ 0.045%、V:0.028 ~0.045%、N:0.008 ~0.012% ；
20mm ≤直径≤ 25mm 规格的钢筋中，C:0.20 ~0.25%、Si:0.4 ~0.8%、Mn:1.3 ~1.5%、P ≤ 0.045%、S≤ 0.045%、V:0.035 ~0.045%、N:0.010 ~0.014%。
3.—种HRB500热轧带肋抗震钢筋的制备方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、连铸、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷的步骤，其特征在于: 所述铁水脱硫时，控制出站铁水硫含量S≤0.030% ； 所述转炉冶炼时，出钢温度为1680~1700°C，出钢时间3~9min ;出钢1/5~1/3时，随钢流按照吨钢加入20~22kg硅锰铁、1.4~1.6kg碳化硅合金进行脱氧，然后按照吨钢加入0.45~0.75kg钒铁和0.2~0.3kg碳粉；钢水出至3/4时加入全部合金和增碳剂； 所述吹IS时，按吨钢加入I~1.3kg的MnSiN合金后吹IS 3~5min ； 所述连铸时，中包保护渣采用碱性保护渣，结晶器保护渣采用低碳钢保护渣；中包钢水温度为1530~1545°C ;铸坯拉速为1.6~1.8m/min ;铸坯采用自然堆垛空冷； 所述方坯加热时，控制均热段温度为1100~1200°C，保温100~120min ； 所述轧制时，开轧温度1050~1150°C，精轧后快速冷却到650°C~780°C，而后空冷至室温。
4.根据权利要求3所述HRB500热轧带肋抗震钢筋的制备方法，其特征在于:所述转炉冶炼时，废钢装入量占总装入量的10~15% ;终渣碱度目标为2.8~3.8 ;转炉终点C控制为 0.07 ~0.09%ο
5.根据权利要求3或4所述HRB500热轧带肋抗震钢筋的制备方法，其特征在于:所述轧制时，开坯2道次，粗、中、精轧共16~18个道次，总压缩比为80~156。
【文档编号】C22C38/12GK103898403SQ201410140848
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】徐志东, 范植金, 朱启铭, 徐志, 吴杰, 龙莉, 周新龙, 张帆 申请人:武汉钢铁(集团)公司