专利名称：Hrb500e铌硼复合微合金高性能抗震钢筋及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种高强度抗震钢筋及其生产方法，尤其是一种低成本的HRB500E铌 硼复合微合金高性能抗震钢筋及其生产方法，属于金属材料加工与成型技术领域。
背景技术：
随着城市建设的不断发展和社会进步，目前世界各国的建筑已向大型化发展，为 提高大型建筑物的安全性，国外建筑行业已普遍采用焊接性能好、强度高的热轧带肋钢筋， 如欧盟各国、北美基本采用500MPa及以上级别钢筋。相比335MPa、400MPa级别钢筋，500MPa 钢筋具有强度高、安全储备量大、抗震性能好、节省钢材用量、施工方便等优越性，更适用于 高层、大跨度和抗震建筑结构，是一种更节约、更高效的新型建筑材料。为了适应建筑业飞 速发展的需求，加快建筑用钢材的更新换代，近年来国内一些钢厂开展了 HRB500高强度钢 筋的研制和推广应用。 目前国内生产HRB500E抗震钢筋主要以VN微合金化热轧方式进行，该工艺加入大 量的VN微合金化强化元素，利用V元素在钢中形成和析出的碳氮化物，起到沉淀析出强化 和细化晶粒的作用，从而进一步提高钢的强度，达到500MPa钢筋强度级别要求。但现有生 产工艺由于炼钢过程中钒氮合金加入量较多，导致其生产成本过高，不利于提高企业的竞 争力；此外，由于生产成本过高，企业生产动力不足，产量无法规模化，不利于HRB500E高性 能抗震钢筋的推广和应用；最后，作为国家重要战略储备物资的钒氮合金矿产资源储量有 限，若大量采用钒氮微合金化热轧工艺生产HRB500E，将造成钒氮合金消耗量大幅度增加， 不利于稀有矿产资源的保护。
发明内容
为降低HRB500E高强度抗震钢筋生产成本，更好地促进高强度热轧带肋钢筋推广 及应用，本发明提供了一种低成本的HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋及其控轧控 冷生产方法。 本发明提供的HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋具有下列质量含量的化 学成分 C :0. 20 0. 25wt% ， Si :0. 25 0. 45wt% ，Mn : 1. 35 1. 57wt % ， Nb :0. 035 0. 050wt % ， B :0. 0008 0. 0025wt% ， S《0. 045wt% ， P《0. 045wt%， 其余为Fe及不可避免的不纯物。 本发明提供的控轧控冷工艺生产低成本HRB500E铌硼高强度抗震钢筋的方法，是 将炼钢工序加入适量铌铁和极少量硼铁的铸坯，送入轧钢过程中，控制合适的开轧温度、终 轧温度、轧制速度、轧制道次和时间，最后采用轧后快速冷却控冷工艺，使钢筋组织晶粒细 化，充分发挥细晶强化和微合金强化双重效果，使钢筋强度明显提高，同时，保持原有的韧 性和塑性不变。
本发明提供的HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋的生产方法经过下列工 艺步骤 A、取下列化学成分的钢坯 C :0. 20 0. 25wt% ， Si :0. 25 0. 45wt% ，Mn :1. 35 1. 57wt%， Nb :0. 035 0. 050wt%，B :0. 0008 0. 0025wt% ， S《0. 045wt% ， P《0. 045wt%， 其余为Fe及不可避免的不纯物； B、将A步骤的钢坯送入均热段炉温为1130 1200。C的加热炉中，加热70 90分 钟，使钢坯开轧温度为1060 IIO(TC，在速度为0. 7 1. 3m/s的轧制条件下粗轧6个道 次，共轧制50 70秒；之后在速度为3. 7 4. 5m/s的轧制条件下中轧6个道次，共轧制 60 80秒；最后在速度为8. 0 15. Om/s的轧制条件下精轧2 6个道次，共轧制55 75秒，控制终轧温度为940 970°C ;C、将B步骤的精轧钢材在冷却水量为250 350mVh、冷却水压力为1. 2 2. 2MPa
的条件下，冷却0. 8 2. 0秒，使温度降为700°C 80(TC，送冷床自然空冷至室温，即获得
HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋，该钢筋的化学成分为 C :0. 20 0. 25wt% 、 Si :0. 25 0. 45wt% 、Mn : 1. 35 1. 57wt % 、 Nb :0. 035 0. 050wt % 、B :0. 0008 0. 0025wt % 、 S《0. 045wt % 、 P《0. 045wt%， 其余为Fe及不可避免的不纯物。 所述B步骤的各道次轧制速度和轧制时间视不同规格要求具体确定。 所述B步骤的钢坯是用现有技术的炼钢方法得到的，其中的Nb、B及其它化学成分
含量是在炼钢过程中加入及控制得到的。 所述C步骤的精轧钢材冷却水量、冷却水压力和冷却时间视不同规格要求具体确定。 本发明具有下列优点和效果采用上述方案，只需在炼钢过程中加入少量铌铁和 硼铁，使其化学成分及微量元素含量达到要求后，再通过轧钢工序控制开轧温度、终轧温 度、轧制速度、轧制道次和时间及轧后的快速冷却控冷，即可充分发挥Nb、 B微合金强化作 用和控冷细晶强化双重作用，使钢筋强度明显提高，同时保持较好的塑韧性；该工艺生产 的钢筋具有工艺力学性能稳定，延伸性、可焊性、低应变时效性良好等优点，抗震合格率达 99.0%，吨材成本和钒氮微合金化热轧工艺相比降低了 IOO元，经济效益显著；该工艺从根 本上解决了现有热轧工艺生产高强度钢筋存在的生产成本高，企业生产动力不足，产量无 法规模化等问题，对HRB500E高强度抗震钢筋的推广和应用起到了较好的促进作用。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1 A、取下列质量化学成分的钢坯C:0.20%、 Si :0.25% Mn : 1. 35% 、 Nb :0. 035% 、 B :0. 0008%、 S :0. 021%、P :0. 025%，
其余为Fe以及不可避免的不纯物； B、将上述钢坯送入均热段炉温为113(TC的加热炉内，加热70分钟，使钢坯开轧温 度为106(TC，在速度为1. 3m/s的轧制条件下粗轧6个道次，共轧制50秒；之后在速度为 4. 5m/s的轧制条件下中轧6个道次，共轧制60秒；最后在速度为15. Om/s的轧制条件下精 轧6个道次，共轧制55秒，控制终轧温度为970°C ; C、将B步骤的精轧钢材在冷却水量为250mVh、冷却水压力为1. 2MPa的条件下，快 速冷却0. 8秒，得温度为80(TC的钢材，之后上冷床自然空冷至室温，即获得规格为①12mm 的HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋，该钢筋的化学成分为
C:0.20%、 Si :0. 25%、Mn :1. 35%、Nb :0. 035%、 B :0. 0008%、 S :0. 021%、 P :0. 025%，其余为Fe以及不可避免的不纯物。
实施例2 A、取下列化学成分的钢坯C :0. 25%、 Si :0. 45%、Mn :1. 57%、Nb :0. 050%、
B :0. 0025% S :0. 016%、P :0. 024%，
其余为Fe以及不可避免的不纯物； B、将上述钢坯送入均热段炉温为120(TC的加热炉内，加热90分钟，使钢坯开轧温 度为IIO(TC，在速度为0. 7m/s的轧制条件下粗轧6个道次，共轧制70秒；之后在速度为 3. 7m/s的轧制条件下中轧6个道次，共轧制80秒；最后在速度为8. Om/s的轧制条件下精 轧2个道次，共轧制75秒，控制终轧温度为940°C ; C、将B步骤的精轧钢材在冷却水量为350mVh、冷却水压力为2. 2MPa的条件下，快 速冷却2. 0秒，得温度为70(TC的钢材，之后上冷床自然空冷至室温，即获得规格为①32mm 的HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋，该钢筋的化学成分为
C:0.25%、 Si :0. 45%、Mn :1. 57%、Nb :0. 050%、 B :0. 0025%、 S :0. 016%、P :0. 024%，其余为Fe以及不可避免的不纯物。
实施例3 A、取下列化学成分的钢坯 C :0. 23wt% ， Si :0. 38wt% ， Mn : 1. 45wt % ， Nb :0. 040wt % ， B:0.0017wt%， S《0.025wt%， P《0. 035wt%， 其余为Fe及不可避免的不纯物； B、将A步骤的钢坯送入均热段炉温为116(TC的加热炉中，加热80分钟，使钢坯开 轧温度为108(TC，在速度为l.Om/s的轧制条件下粗轧6个道次，共轧制60秒；之后在速度 为4. Om/s的轧制条件下中轧6个道次，共轧制70秒；最后在速度为11. Om/s的轧制条件下 精轧4个道次，共轧制60秒，控制终轧温度为960°C ; C、将B步骤的精轧钢材在冷却水量为300mVh、冷却水压力为1. 8MPa的条件下，快 速冷却1. 5秒，使温度降为76(TC，送冷床自然空冷至室温，即获得HRB500E铌硼复合微合金 高性能抗震钢筋，该钢筋的化学成分为C:0.23wt%、 Si :0. 38wt%、Mn :1. 45wt%、Nb :0. 04wt%、 B :0. 0017wt%、S《0. 025wt%、P《0. 035wt^，其余为Fe及不可避免的不纯物。
权利要求
一种HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋，其特征在于具有下列质量比的化学成分C0.20～0.25wt％，Si0.25～0.45wt％，Mn1.35～1.57wt％， Nb0.035～0.050wt％，B0.0008～0.0025wt％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％， 其余为Fe及不可避免的不纯物。
2. —种如权利要求1所述HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋的生产方法，其特 征在于经过下列工艺步骤A、 取下列质量化学成分的钢坯C :0. 20 0. 25wt% 、 Si :0. 25 0. 45wt% 、Mn :1. 35 1. 57wt%、 Nb :0. 035 0. 050wt%、B :0. 0008 0. 0025wt % 、 S《0. 045wt % 、P《0. 045wt%， 其余为Fe及不可避免的不纯物；B、 将A步骤的钢坯送入均热段炉温为1130 120(TC的加热炉中，加热70 90分钟， 使钢坯开轧温度为1060 IIO(TC，在速度为0. 7 1. 3m/s的轧制条件下粗轧6个道次， 共轧制50 70秒；之后在速度为3. 7 4. 5m/s的轧制条件下中轧6个道次，共轧制60 80秒；最后在速度为8. 0 15. Om/s的轧制条件下精轧2 6个道次，共轧制55 75秒， 控制终轧温度为940 970°C ;C、 将B步骤的精轧钢材在冷却水量为250 350mVh、冷却水压力为1. 2 2. 2MPa的 条件下，快速冷却0. 8 2. 0秒，得温度为700°C 800°C的钢材，之后上冷床自然空冷至室 温，即可获得HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋，该钢筋的化学成分为C :0. 20 0. 25wt% 、 Si :0. 25 0. 45wt% 、Mn :1. 35 1. 57wt%、 Nb :0. 035 0. 050wt%、B :0. 0008 0. 0025wt % 、 S《0. 045wt % 、 P《0. 045wt%， 其余为Fe及不可避免的不纯物。
3. 如权利要求2所述的HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋的生产方法，其特征 在于所述B步骤的各道次轧制速度和轧制时间视不同规格要求具体确定。
4. 如权利要求2所述的HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋的生产方法，其特征 在于所述C步骤的精轧钢材冷却水量、冷却水压力和冷却时间视不同规格要求具体确定。
全文摘要
本发明提供一种HRB500E铌硼复合微合金高性能抗震钢筋及其控轧控冷生产方法，由下列质量比的化学成分组成C0.20～0.25wt％、Si0.25～0.45wt％、Mn1.35～1.57wt％、Nb0.035～0.050wt％、B0.0008～0.0025wt％、S≤0.045wt％、P≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。该工艺只需在炼钢过程中加入少量铌铁和硼铁得到钢坯后，通过轧钢工序控制开轧温度、终轧温度、轧制速度、轧制道次和时间及轧后的快速冷却控冷，即可充分发挥Nb、B微合金强化作用和控冷细晶强化双重作用，使钢筋强度明显提高，同时保持较好的韧性和塑性，抗震合格率达99.0％，吨材成本和VN微合金化热轧工艺相比降低了100元，经济效益显著；该工艺对HRB500E高性能抗震钢筋的推广和应用起到了较好的促进作用。
文档编号B21B37/74GK101717898SQ20091021824
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月25日 优先权日2009年11月25日
发明者庾郁梅, 张卫强, 李恒云, 李金柱, 汪涛, 王斌, 赵宇, 陈伟 申请人:武钢集团昆明钢铁股份有限公司