本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种500mpa级抗震钢筋及其减量化生产方法。
背景技术：
热轧带肋钢筋是钢筋混凝土建筑结构的主要增强材料，在结构中承载着拉、压应力和应变等负载的应力应变，尤其是随着国民经济的发展，高层、大跨度、抗震、耐低温、耐火等多功能建筑结构的出现，要求钢筋具有更高的强度、韧性和较好的焊接性能等综合性能。目前，世界主要工业国家多采用屈服强度级别在400mpa以上的钢筋，而欧美各国基本上都采500mpa级钢筋。另外，近年来国家积极倡导建设节约型社会，十分重视低成本高强度级别钢筋的研发及应用推广。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种500mpa级抗震钢筋；本发明还提供一种500mpa级抗震钢筋的减量化生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种500mpa级抗震钢筋，所述钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.22～0.25%、mn：1.30～1.50%、si：0.40～0.50%、v：0.055～0.065%、cr：0.20～0.25%、s≤0.030%、p≤0.035%、n：0.022～0.025%，其余为fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢筋的屈服强度rel≥500mpa，抗拉强度rm≥630mpa，强屈比≥1.25，实标比≤1.30，断后伸长率a≥15%，最大伸长率agt≥10%。
本发明还提供了一种500mpa级抗震钢筋的减量化生产方法，所述减量化生产方法包括冶炼、lf精炼、连铸和轧制工序；所述lf精炼工序，钢包全程底吹氮气。
本发明所述冶炼工序，转炉冶炼铁水或半钢，终点碳含量0.06～0.10%，出钢温度控制在1620～1640℃，出钢过程全程吹氮，加入增碳剂、硅锰合金、铬铁、硅铁、氮化钒铁（fev55n11）合金化。
本发明所述冶炼工序，钢水化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.16～0.22%、mn：1.20～1.30%、si：0.35～0.45%、v：0.045～0.055%、cr：0.15～0.20%、s≤0.030%、p≤0.035%、n：0.015～0.018%，其余为fe和不可避免的杂质。
本发明所述lf精炼工序，钢水进站温度为1540～1560℃，采用硅铁粉或碳化硅造黄白渣保持。
本发明所述lf精炼工序，整个精炼周期为35～45min，钢水出站温度1585～1600℃，钢水窄成分控制为：c：0.22～0.25%、mn：1.30～1.50%、si：0.40～0.50%、v：0.055～0.065%、cr：0.20～0.25%、s≤0.030%、p≤0.035%、n：0.022～0.025%，其余为fe和不可避免的杂质。
本发明所述连铸工序，中间包钢水温度为1520～1540℃，拉速1.9～2.1m/min，中间包液面高度为≥600mm，连铸机实行大、中包保护浇铸。
本发明所述轧制工序，开轧温度1020～1080℃，轧后自然冷却。
本发明设计思路：
本发明对钢种成分进行了优化设计。一方面对钢中碳、硅、锰主要元素进行合理调整，实现优化配置；另一方面采用微合金化技术，向钢中加入适量钒氮合金，充分利用钒的沉淀强化作用提高钢筋的强度和韧性。钒在钢中主要以氮化钒、碳化钒、碳氮化钒和固溶钒形式存在。钒微合金化钢的强韧化机理主要是靠晶粒细化、沉淀析出强化和固溶强化实现的。高强钢中通过增氮来优化v(c，n)铁素体中的析出强化作用，当钢中的氮含量较低时，几乎可以肯定添加v没有作用，发现要充分利用v的析出强化作用，必须增加氮含量，而且通过对氮含量的调整可有效控制析出物的数量，实现强度保持在一定范围。氮强化机理：在有氮化物形成元素存在的条件下，钢在高温下溶入的氮，再加入增氮剂即微氮合金来适当提高钢水中n含量，增加细小弥散的v(cn)析出项充分发挥微合金第二相析出强化作用，钢水必须有充足的氮含量才能达到高强度、高塑性的目的。
本发明500mpa级抗震钢筋产品标准参考gb/t1.1-2009中hrb500(e）牌号；性能检测标准参考gb/t1.1-2009中hrb500(e）牌号。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过精炼全程底吹氮，通过钢水富氮化处理生产出了高屈服强度、高抗拉强度、高延伸率的高强度热轧钢筋，用于建筑工程可以节省钢材，降低建造成本，增加结构强度、加大安全储备量，增加建筑安全性。2、本发明微合金元素v的用量少，大幅度地降低了生产成本，在其余合金元素成分不变的条件下可节约v≥0.015%，降低氮化钒铁（fev55n11）加入量≥0.3kg/t钢，降低成本≥29元/吨钢。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例500mpa级抗震钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.24%、mn：1.35%、si：0.45%、v：0.058%、cr：0.20%、s：0.025%、p：0.035%、n：0.022%，其余为fe和不可避免的杂质。
本实施例500mpa级抗震钢筋的减量化生产方法包括冶炼、lf精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：转炉冶炼铁水，终点碳含量为0.10%，出钢温度控制在1620℃，出钢过程全程吹氮，加入增碳剂、硅锰合金、铬铁、硅铁、氮化钒铁（fev55n11）合金化，钢水成分：c：0.22%、mn：1.30%、si：0.35%、v：0.055%、cr：0.15%、s：0.025%、p：0.035%、n：0.015%，其余为fe和不可避免的杂质；
（2）lf精炼工序：钢包到精炼位后，钢包全程底吹氮气，钢水进站温度为1540℃，采用硅铁粉造黄白渣保持；根据转炉成分进行成分调整，整个精炼周期为35min，钢水出站温度1590℃，钢水成分控制在：c：0.24%、mn：1.35%、si：0.45%、v：0.058%、cr：0.20%、s：0.025%、p：0.035%、n：0.022%，其余为fe和不可避免的杂质；
（3）连铸工序：在整个过程中间包液面稳定，中间包液面高度600mm，中间包钢水温度1527℃，拉速稳定在2.1m/min，连铸机实行大、中包保护浇铸；
（4）轧制工序：开轧温度1020℃，轧制∮18螺，轧后自然冷却。
钢筋取样做力学分析：屈服强度rel：585mpa，抗拉强度rm：760mpa，强屈比：1.30，实标比：1.17，断后伸长率a：17%，最大伸长率agt：12%。
本实施例可节约v：0.015%，降低氮化钒铁（fev55n11）加入量为0.3kg/t钢，降低成本为29元/吨钢。
实施例2
本实施例500mpa级抗震钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.25%、mn：1.50%、si：0.50%、v：0.065%、cr：0.25%、s：0.025%、p：0.035%、n：0.024%，其余为fe和不可避免的杂质。
本实施例500mpa级抗震钢筋的减量化生产方法包括冶炼、lf精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：转炉冶炼半钢，终点碳含量为0.06%，出钢温度控制在1640℃，出钢过程全程吹氮，加入增碳剂、硅锰合金、铬铁、硅铁、氮化钒铁（fev55n11）合金化，钢水成分：c：0.16%、mn：1.20%、si：0.45%、v：0.055%、cr：0.20%、s：0.025%、p：0.030%、n：0.018%，其余为fe和不可避免的杂质；
（2）lf精炼工序：钢包到精炼位后，钢包全程底吹氮气，钢水进站温度为1560℃，采用碳化硅造黄白渣保持；根据转炉成分进行成分调整，整个精炼周期为40min，钢水出站温度1585℃，钢水成分控制在：c：0.25%、mn：1.50%、si：0.50%、v：0.065%、cr：0.25%、s：0.025%、p：0.035%、n：0.024%，其余为fe和不可避免的杂质；
（3）连铸工序：在整个过程中间包液面稳定，中间包液面高度700mm，中间包钢水温度1540℃，拉速稳定在2.0m/min，连铸机实行大、中包保护浇铸；
（4）轧制工序：开轧温度1080℃，轧制∮20螺，轧后自然冷却。
钢筋取样做力学分析：屈服强度rel：620mpa，抗拉强度rm：780mpa，强屈比：1.26，实标比：1.24，断后伸长率a：15%，最大伸长率agt：10%。
本实施例可节约v：0.016%，降低氮化钒铁（fev55n11）加入量为0.32kg/t钢，降低成本为30.91元/吨钢。
实施例3
本实施例500mpa级抗震钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.23%、mn：1.40%、si：0.40%、v：0.060%、cr：0.25%、s：0.015%、p：0.027%、n：0.025%，其余为fe和不可避免的杂质。
本实施例500mpa级抗震钢筋的减量化生产方法包括冶炼、lf精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：转炉冶炼铁水，终点碳含量为0.08%，出钢温度控制在1630℃，出钢过程全程吹氮，加入增碳剂、硅锰合金、铬铁、硅铁、氮化钒铁（fev55n11）合金化，钢水成分：c：0.18%、mn：1.28%、si：0.35%、v：0.045%、cr：0.15%、s：0.020%、p：0.025%、n：0.015%，其余为fe和不可避免的杂质；
（2）lf精炼工序：钢包到精炼位后，钢包全程底吹氮气，钢水进站温度为1560℃，采用硅铁粉造黄白渣保持；根据转炉成分进行成分调整，整个精炼周期为45min，钢水出站温度1600℃，钢水成分控制在：c：0.23%、mn：1.40%、si：0.40%、v：0.060%、cr：0.25%、s：0.015%、p：0.027%、n：0.025%，其余为fe和不可避免的杂质；
（3）连铸工序：在整个过程中间包液面稳定，中间包液面高度700mm，中间包钢水温度1520℃，拉速稳定在2.1m/min，连铸机实行大、中包保护浇铸；
（4）轧制工序：开轧温度1060℃，轧制∮28螺，轧后自然冷却。
钢筋取样做力学分析：屈服强度rel：590mpa，抗拉强度rm：770mpa，强屈比：1.30，实标比：1.18，断后伸长率a：16%，最大伸长率agt：11%。
本实施例可节约v：0.020%，降低氮化钒铁（fev55n11）加入量为0.4kg/t钢，降低成本为38.66元/吨钢。
实施例4
本实施例500mpa级抗震钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.22%、mn：1.30%、si：0.45%、v：0.055%、cr：0.22%、s：0.030%、p：0.035%、n：0.022%，其余为fe和不可避免的杂质。
本实施例500mpa级抗震钢筋的减量化生产方法包括冶炼、lf精炼、连铸和轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：转炉冶炼半钢，终点碳含量为0.09%，出钢温度控制在1630℃，出钢过程全程吹氮，加入增碳剂、硅锰合金、铬铁、硅铁、氮化钒铁（fev55n11）合金化，钢水成分：c：0.22%、mn：1.30%、si：0.45%、v：0.045%、cr：0.17%、s：0.030%、p：0.035%、n：0.018%，其余为fe和不可避免的杂质；
（2）lf精炼工序：钢包到精炼位后，钢包全程底吹氮气，钢水进站温度为1540℃，采用碳化硅造黄白渣保持；根据转炉成分进行成分调整，整个精炼周期为40min，钢水出站温度1595℃，钢水成分控制在：c：0.22%、mn：1.30%、si：0.45%、v：0.055%、cr：0.22%、s：0.030%、p：0.035%、n：0.022%，其余为fe和不可避免的杂质；
（3）连铸工序：在整个过程中间包液面稳定，中间包液面高度650mm，中间包钢水温度1530℃，拉速稳定在1.9m/min，连铸机实行大、中包保护浇铸；
（4）轧制工序：开轧温度1020℃，轧制∮16螺，轧后自然冷却。
钢筋取样做力学分析：屈服强度rel：575mpa，抗拉强度rm：730mpa，强屈比：1.27，实标比：1.15，断后伸长率a：15%，最大伸长率agt：13%。
本实施例可节约v：0.018%，降低氮化钒铁（fev55n11）加入量为0.36kg/t钢，降低成本为34.77元/吨钢。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。