一种高强度精轧钢筋及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢材料技术领域，尤其涉及一种高强度精轧钢筋及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 精轧螺纹钢筋又叫预应力混凝土用螺纹钢筋，我国于20世纪80年代开始研发生 产，于2005年经国家标准化管理委员会审批发布了 GB/T 20065~2006《预应力混凝土用 螺纹钢筋》标准。精轧螺纹钢筋是在整根钢筋上轧有外螺纹的高强度、高精度直条钢筋。在 整根钢筋的任意截面都能旋上带有内螺纹的连接器进行连结，或旋上螺纹帽进行锚固，具 有连接、锚固简便，粘着力强，施工方便等优点，又因省掉焊接工艺，避免了由于焊接而造成 的内应力及组织不稳定等引起的断裂，因此被广泛应用于大型水利工程、公路、铁路、大中 跨桥梁等工程。
[0003] 随着国家加大基础设施投资力度，国内高铁项目对精轧螺纹钢的需求用量逐年递 增。精轧螺纹钢筋的合金含量高、强度高、成形较困难，属钢筋中附加值高的高端产品，为各 钢企竞相研发的对象，国内具备供货能力的厂家寥寥无几。
[0004] 现有技术公开了一种高强度精轧螺纹钢筋，其化学成分按重量百分比为： C:0. 36-0. 46 %、Si :1. 4-1.8 %、Mn :0.7-1. 0 %、V :0.08-0. 15 %、P 彡 0.045 %、 S < 0. 045%、铌+钛〈0. 10%、余量为Fe。其工艺流程为转炉冶炼一钢包钒微合金化一LF 炉精炼一全保护浇铸一钢坯检查一加热炉加热一控制轧制一轧后控制冷却；其中连铸过程 采用130mm2小方坯全保护浇铸；乳制过程开轧温度950-1100°C，精轧入口温度800-950°C; 轧后采用两段式或三段式分级控制冷却方式，出一冷段温度控制在700-850°C之间，出二冷 段或三冷段上冷床回火温度控制在570-700 °C之间。
[0005] 由于上述钢筋的合金成分高，导致该钢筋的成本较高。
【发明内容】
[0006] 本申请提供一种高强度精轧钢筋及其生产方法，解决了现有技术中由于上述钢筋 的合金成分高，导致该钢筋的成本较高的技术问题。
[0007] 本申请提供一种高强度精轧钢筋，所述钢筋的质量百分比包括：C 0.42~ 0· 46 %、Si 0· 3 ~0· 60 %、Mn L 2 ~L 4 %、P 刍 0· 035 %、S 刍 0· 035 %、Cr 0· 010 ~ 0· 020%、B 0· 0010~0· 0020%，其余为Fe和杂质元素。
[0008] 优选地，所述钢筋的金相组织包括索氏体。
[0009] 本申请还提供一种钢筋的生产方法，用于生产所述的钢筋，其特征在于，所述方法 包括：
[0010] 冶炼并浇铸成铸坯；
[0011] 对所述铸坯进行自然冷却；
[0012] 对铸坯进行加热，加热时的均热温度为1050~1150°C，加热时间为IlOmin~ 120min ；
[0013] 对铸坯进行轧制，乳制时的开轧温度为950~1050°C，进行轧制道次开坯2道、粗 中精轧共10-16个道次，总压缩比25-156 ;
[0014] 以5~8°C /s的速度冷却到560°C~670°C范围内。
[0015] 优选地，所述冶炼并浇铸成铸坯包括：铁水脱硫；转炉顶底吹炼；氩站吹氩；浇铸 成铸坯。
[0016] 优选地，所述转炉顶底吹炼包括：
[0017] 出钢1/4左右时，吨钢随钢流加入硅锰铁、碳化硅等合金脱氧，然后加入铬铁、硼 铁和碳粉；
[0018] 钢水出至3/4时合金、增碳剂必须全部加入，C、Si、Mn、Cr、B成分按内控范围的下 限控制。
[0019] 优选地，所述浇铸成铸坯包括：中包钢水温度在液相线15~25°C，拉速控制目标 L 6 ~L 8m/min〇
[0020] 本申请有益效果如下：
[0021] 所述钢筋的各元素的作用如下：
[0022] C :C是扩大和稳定奥氏体元素，提高钢材强度最有效的元素，但是当其含量低 于0. 42 %时，会导致力学性能不足而增加合金添加量从而增加了生产成本，当其含量高 0. 46%，会导致塑性和韧性下降，因此，本发明C选择在0. 42~0. 46%。
[0023] Si :是一种廉价的置换强化元素，可以显著提高钢的屈服强度，其含量过高则会导 致残余奥氏体含量过高，使钢的强度下降，所以选择Si的范围在0. 3~0. 6%。
[0024] Mn :主要是固溶于铁素体中提高材料的强度，其又是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有 一定量的锰可以消除或减弱因硫引起的脆性，从而改善钢的加工性能，锰还能显著提高钢 的淬透性，使得转变时易于向索氏体转变，但锰含量过高时会使晶粒粗化的倾向，连铸和轧 后控冷不当时容易产生白点，所以选择Mn的范围在1. 2~1. 4% ;
[0025] P、S :作为有害元素，其含量越低越好。S含量过高，会形成大量的MnS夹杂，降低 钢材的机械性能，因此含量越低越好，但为了降低生产成本，在不影响正常性能的情况下， 越高越好，所以选择S的范围在S 0. 035% ;P易在晶界偏析，增加钢的脆性，因此含量越低 越好，但为了降低生产成本，在不影响正常性能的情况下，越高越好，所以选择P的范围在 刍 0. 035%。
[0026] Cr :络能显著提高钢的强度、硬度和淬透性，但同时会降低塑性和韧性；当其含量 高低于0. 01 %时，其淬透性效果不明显，但含量高于0. 02 %时，由于出现马氏体或者其他 异常组织导致塑性变差，所以选择Cr的范围在0. 01~0. 02%。
[0027] 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，提高了钢的淬透 性，随着含量的增加其淬透性成直线增加，但超过0. 0020%时，其效果不再明显的增加，反 而增加了成本，硼的控制量在〇. 001~〇. 002%范围。
[0028] 本申请的高强度的精轧钢筋的合金成分较现有技术低，因此，该钢筋的合金成本 降低，解决了现有技术由于上述钢筋的合金成分高，导致该钢筋的成本较高的技术问题。
[0029] 本发明针对现有工艺控制难度大并且易造成性能不稳定的问题，提供了一种Cr-B 微合金强化技术来生产的精轧预应力钢筋的方法，该方法在控制冷却速度时简单易操作， 生产出来的钢筋性能稳定，富余量足，各种性能优于市场上精轧螺纹钢筋。
[0030] 本发明的生产方法与现有工艺依靠控制淬硬层深度相比，在合金大幅降低的前提 下，利用组织相变来提高钢筋强度，而且本方法控制更简单，在现有生产设备无需改造就可 进行批量生产。
【附图说明】
[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例。
[0032] 图1为本申请较佳实施方式一种高强度精轧钢筋的金相组织图；
[0033] 图2为本申请另一较佳实施方式一种钢筋的生产方法流程图。
【具体实施方式】
[0034] 为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上 述技术方案进行详细的说明。
[0035] 本申请提供一种高强度精轧钢筋，所述钢筋的质量百分比包括：C 0.42~ 0· 46 %、Si 0· 3 ~0· 60 %、Mn L 2 ~L 4 %、P 刍 0· 035 %、S 刍 0· 035 %、Cr 0· 010 ~ 0· 020%、B 0· 0010~0· 0020%，其余为Fe和杂质元素。
[0036] 所述钢筋的金相组织包括索氏体。该钢筋具体为PSB830预应力精轧钢筋。
[0037] 需要说明的是，在本说明书中，式中的元素符号表示表示钢中该元素的含量（质 量％ )。
[0038] 所述锚钢筋的各元素的作用如下：
[0039] C :C是扩大和稳定奥氏体元素，提高钢材强度最有效的元素，但是当其含量低 于0. 42 %时，会导致力学性能不足而增加合金添加量从而增加了生产成本，当其含量高 0. 46%，会导致塑性和韧性下降，因此，本发明C选择在0. 42~0. 46%。
[0040] Si :是一种廉价的置换强化元素，可以显著提高钢的屈服强度，其含量过高则会导 致残余奥氏体含量过高，使钢的强度下降，所以选择Si的范围在0. 3~0. 6%。
[0041] Mn:主要是固溶于铁素体中提高材料的强度，其又是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有 一定量的锰可以消除或减弱因硫引起的脆性，从而改善钢的加工性能，锰还能显著提高钢 的淬透性，使得转变时易于向索氏体转变，但锰含量过高时会使晶粒粗化的倾向，连铸和轧 后控冷不当时容易产生白点，所以选择Mn的范围在1. 2~1. 4% ;
[0042] P、S :作为有害元素，其含量越低越好。S含量过高，会形成大量的MnS夹杂，降低 钢材的机械性能，因此含量越低越好，但为了降低生产成本，在不影响正常性能的情况下， 越高越好，所以选择S的范围在S 0. 035% ;P易在晶界偏析，增加钢的脆性，因此含量越低 越好，但为了降低生产成本，在不影响正常性能的情况下，越高越好，所以选择P的范围在 刍 0. 035%。
[0043] Cr :铬能显著提高钢的强度、硬度和淬透性，但同时会降低塑性和韧性；当其含量 高低于0. 01 %时，其淬透性效果不明显，但含量高于0. 02 %时，由于出现马氏体或者其他 异常组织导致塑性变差，所以选择Cr的范围在0. 01~0. 02%。
[0044] 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，提高了钢的淬透 性，随着含量的增加其淬透性成直线增加，但超过0. 0020%时，其效果不再明显的增加，反 而增加了成本，硼的控制量在〇. 001~〇. 002%范围。
[0045] 本申请的高强度的精轧钢筋的合金成