专利名称：铌钛硼微合金hrb600高强度抗震钢筋及其制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋及制备方法，属于建筑用钢制造技术领域。
背景技术：
高强度钢筋是现代建筑结构中钢筋混凝土的主要增强材料、骨架材料，在建筑结构中承载着各种应力和应变。随着建筑工业的迅速发展，大型公共建筑、高层建筑等复杂结构对钢筋承载能力的要求越来越高，要求钢筋具有更高的强度、韧性和较好的可焊性等综合性能。当前国外建筑行业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、600MPa钢筋。HRB600 (强度级别600MPa)高强钢筋具有强度高、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。相比目前国内主要使用的HRB335、HRB400、HRB500级钢筋，可分别节约用钢量73%、44%和19%，节能减排效果显著；另一方面，可以解决建筑结构中“肥梁胖柱”的问题，增加建筑使用面积，使结构设计更加灵活，提高建筑使用功倉泛。目前中国建筑用热轧带肋钢筋产量达I.6亿吨，占钢产量的20%。随着我国建筑向高层、大跨度发展方向的不断增加，开发HRB600高强钢筋，提高钢的档次、质量和稳定性，有利于推动钢铁“减量化”生产及应用，促进建筑业的转型升级；同时，缓解钢铁生产的资源、能源和环境制约，对我国钢铁工业实现由注重规模扩张向品质质量效益转变具有十分
重要意义。目前国内已有报道研发出600MPa高强钢筋，主要采用微合金化热轧工艺，钢中加入大量的氮化钒铁、铌铁、钒氮等微合金，工艺成本高，钢的抗震及焊接性能差，强屈比Rm3;/Re@〈l. 25，最大力总伸长率Agt偏低。例如河北钢铁股份有限公司承德分公司申请的“一种600MPa级含钒高强热钢筋及其生产”，化学成分控制V O. 08-0. 12wt%、N O. 005-0. 04wt%,钢的基体组织为铁素体+珠光体，25，未列出Agt;四川省达州钢铁集团有限责任公司申请的“一种微合金化生产HRB600高强钢的方法”，化学成分控制CS0. 30%、V彡O. 20%、Nb彡O. 10%、Ti彡O. 09%、Ceq ( O. 65%，微合金含量很高，此外钢中C及碳当量Ceq不满足钢筋混凝土用钢GB1499. 2标准，未列出工艺力学性能；首钢水城钢铁集团有限公司申请的“一种HRB600热轧带肋钢筋的方法”，化学成分控制V O. 05-0. 06wt%、Nb
O.03wt%、Cr O. 05-0. 06wt%，&实/1^实〈I. 25，未列出Agt。此外，清华大学申请的“高强度抗震钢筋及其生产方法”，化学成分控制C O. 08-0. 35wt%、Mn I. 8-3. 2wt%，钢筋组织中有马氏体，不能满足钢筋混凝土用钢GB1499. 2标准规定的化学成份及工艺使用性能要求。总体来看，国内尽管有600MPa或HRB600高强度钢筋研发报道，但存在钢中碳、微合金及合金含量偏高，碳当量不合格，工艺成本高，钢的抗震及焊接性能差，显微组织不符合GB1499. 2标准要求等缺点。针对上述情况，在钢筋混凝土用钢GB1499. 2标准范围内，采用低成本工艺路线开发出高强度、高塑韧性及良好焊接性能的HRB600高强抗震钢筋就显得尤为重要和迫切。
发明内容
本发明提供了一种铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋及制备方法，所生产的钢筋具有强度高、塑韧性及抗震性优异等特点，综合性能优异。本发明提供的铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋，经过下列工艺步骤
A、钢水冶炼将铁水、废钢及生铁加入LD氧气转炉后,进行常规顶底复合吹炼,按常规量加入石灰、白云石、菱镁球进行造渣；控制终点碳彡O. 05wt%,出钢温度小于1680°C ;出钢前，按2. 5kg/t钢的量，向钢包底部加入石灰，再按I. Okg/t钢的量，加入精炼渣；出钢时采用渣洗及全程底吹氩，控制氩气流量为20 40NL/min，当钢包钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质按I. O I. 5kg/t·的量，加入下列质量比的硅钙钡复合脱氧剂Si52. 5wt%, Ca 12. 3wt%, Ba 11. 5 wt% ;按 6· I 9. 5kg/t钢的量，加入Mn 含量为 76. 5wt% 的 高碳锰铁；按4. 9 7. 9kg/t钢的量，加入Si含量为73. 5wt%的硅铁；按8. 4 12. lkg/t钢的量，加入Cr含量为58. 5wt%的中碳铬铁，按O. 50 O. 82 kg/t钢的量，加入C含量为
2.5wt%、Nb含量为66. 3wt%的铌铁，并在钢包钢水量达到3/4时加完，以进行脱氧合金化；
B、钢水LF炉精炼出钢完毕后钢水送LF炉进行常规精炼，用流量为20 30NL/min的氩气吹氩2 3分钟，然后用电极化渣，按3. O 4. 5kg/tiH的量加入石灰、按O. 5kg/t钢的量加入电石调渣，控制渣碱度6. O 8. O ;精炼结束后，按I. O 2. Okg/t 的量加入Ti含量为31. 5wt%的钛铁，按O. 15 O. 30kg/t钢的量加入B含量为17. 5wt%的硼铁；用流量为20NL/min的氩气，对钢水吹氩8分钟；加热钢水至温度为1580 1600°C后，按I. Okg/t钢的量，加入常规覆盖剂，送连铸工序；
C、钢水浇铸在结晶器电磁搅拌电流强度为300A，运行频率为3HZ，中间包温度为1530 1550°C，拉速为2. 3 2. 5m/min，二冷比水量为I. 3 I. 6L/kg，铸坯矫直温度大于1000°C的条件下，将步骤B的钢水连铸成钢坯；
D、钢坯控轧控冷将C步骤的钢坯送入均热段温度为1080 1120°C的加热炉中，加热60 90分钟，在钢坯开轧温度为950 1000°C，速度为O. 8 I. 3m/s的轧制条件下，粗轧5 6个道次,再在速度为3. 5 4. 7 m/s的轧制条件下，中轧5 6个道次,之后,在冷却水量为40 60m3/h的条件下，控冷2 3秒；最后在速度为8. O 14. 5m/s，温度为850 900°C的轧制条件下精轧2 5个道次；在冷却速度为250 300°C /S，冷却水量为350 500mVh的条件下，对精轧钢材进行快速控冷，直至钢材终冷温度为600 650°C，让钢材自然空冷至室温，即获得化学成份如下的铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋
C O. 14 O. 18wt%，Si :0. 30 O. 50wt%，Mn :0. 50 O. 75 wt%,
Cr 0. 50 O. 70 wt%, Nb :0. 030 O. 050wt%,
B 0. 0015 O. 0030 wt%, Ti :0.020 O.040 wt%,
S 彡 O. 045 wt%, P 彡 O. 045 wt%,
其余为Fe及不可避免的不纯物。所述B步骤的二冷比水量是指连铸机二冷区单位时间内消耗的总水量与单位时间内通过二冷区铸坯质量的比值，单位为L/kg，它是连铸二次冷却喷水强度的指标。
本发明提供的铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋的力学性能及显微组织见表
Io表I铌钛硼微合金HRB600高强抗震钢筋力学性能及显微组织
权利要求
1. 一种铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋的制备方法，其特征在于经过下列工艺步骤 A、钢水冶炼将铁水、废钢及生铁加入LD氧气转炉后,进行常规顶底复合吹炼,按常规量加入石灰、白云石、菱镁球进行造渣；控制终点碳彡0. 05wt%,出钢温度小于1680°C ;出钢前，按2. 5kg/t钢的量，向钢包底部加入石灰，再按I. Okg/t钢的量，加入精炼渣；出钢时采用渣洗及全程底吹氩，控制氩气流量为20 40NL/min，当钢包钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质按I. 0 I. 5kg/t ■的量，加入下列质量比的硅钙钡复合脱氧剂Si.52. 5wt%, Ca 12. 3wt%, Ba 11. 5 wt% ;按 6. I 9. 5kg/t钢的量，加入Mn 含量为 76. 5wt% 的高碳锰铁；按4. 9 7. 9kg/t钢的量，加入Si含量为73. 5wt%的硅铁；按8. 4 12. lkg/t钢的量，加入Cr含量为58. 5wt%的中碳铬铁，按0.50 0.82 kg/t,H的量，加入C含量为.2.5wt%、Nb含量为66. 3wt%的铌铁，并在钢包钢水量达到3/4时加完，以进行脱氧合金化； B、钢水LF炉精炼出钢完毕后钢水送LF炉进行常规精炼，用流量为20 30NL/min的氩气吹氩2 3分钟，然后用电极化渣，按3. 0 4. 5kg/t钢的量加入石灰、按0. 5kg/t钢的量加入电石调渣，控制渣碱度6. 0 8. 0 ;精炼结束后，按I. 0 2. Okg/t-的量加入Ti含量为31. 5wt%的钛铁，按0. 15 0. 301^八钢的量加入B含量为17. 5wt%的硼铁；用流量为.20NL/min的氩气，对钢水吹氩8分钟；加热钢水至温度为1580 1600°C后，按I. Okg/t钢的量，加入常规覆盖剂，送连铸工序； C、钢水浇铸在结晶器电磁搅拌电流强度为300A，运行频率为3HZ，中间包温度为.1530 1550°C，拉速为2. 3 2. 5m/min，二冷比水量为I. 3 I. 6L/kg，铸坯矫直温度大于.1000°C的条件下，将步骤B的钢水连铸成钢坯； D、钢坯控轧控冷将C步骤的钢坯送入均热段温度为1080 1120°C的加热炉中，加热.60 90分钟，在钢坯开轧温度为950 1000°C，速度为0. 8 I. 3m/s的轧制条件下，粗轧.5 6个道次,再在速度为3. 5 4. 7 m/s的轧制条件下，中轧5 6个道次,之后,在冷却水量为40 60m3/h的条件下，控冷2 3秒；最后在速度为8. 0 14. 5m/s，温度为850 .900°C的轧制条件下精轧2 5个道次；在冷却速度为250 300°C /S，冷却水量为350 .500mVh的条件下，对精轧钢材进行快速控冷，直至钢材终冷温度为600 650°C，让钢材自然空冷至室温，即获得化学成份如下的铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋C 0. 14 0. 18wt%，Si :0. 30 0. 50wt%，Mn :0. 50 0. 75 wt%,Cr 0. 50 0. 70 wt%, Nb :0. 030 0. 050wt%,B 0. 0015 0. 0030 wt%, Ti :0.020 0. 040 wt%,S ≤ 0. 045 wt%, P ≤ 0. 045 wt%, 其余为Fe及不可避免的不纯物。
全文摘要
本发明提供了一种铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋及其制备，经过钢水冶炼、钢水浇涛、钢坯控轧控冷，得到具有下列质量比的化学成分的铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋C0.14～0.18wt%，Si0.30～0.50wt%，Mn0.50～0.75wt%，Cr0.50～0.70wt%，Nb0.030～0.050wt%，B0.0015～0.0030wt%，Ti0.020～0.040wt%，S≤0.045wt%，P≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。本发明具有生产成本低、工艺适用性及控制性强等特点，钢的显微组织形态好且分布均匀，细晶效果显著，具有良好的低应变时效性，高强度，高塑韧性，良好的焊接性，优异的抗震性，综合性能优异。
文档编号C22C33/04GK102796962SQ201210340408
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者严锡九, 赵宇, 陈伟, 张卫强, 李金柱, 庾郁梅, 吴光耀, 苏灿东, 邓家木 申请人:武钢集团昆明钢铁股份有限公司