抗拉强度700Mpa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋的制作方法

抗拉强度700mpa以上的hrb400e普速热轧带肋钢筋
1.本发明是：申请日：2021年6月10日，申请号：2021106484836，发明名称：抗拉强度700mpa以上的hrb400e普速热轧带肋钢筋及其生产方法，的分案申请。
技术领域
2.本发明属于钢铁生产制造领域，涉及一种抗拉强度700mpa以上的普通hrb400e热轧带肋钢筋或者是一种抗拉强度700mpa以上的普速hrb400e热轧带肋钢筋。


背景技术：

3.hrb400e抗震钢筋由于强度高、抗震性能好而得到广泛应用，gb/t 1499.2-2018《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》中对hrb400e抗震钢筋的塑性指标(如：最大力总延伸率a
gt
、强屈比r
°m/r
°
el
、r
°
el
/r
el
等指标)均有明确要求。常规的hrb400e抗震钢筋抗拉强度在600mpa左右，在满足国标中塑性指标的前提下抗拉强度越高，则意味着钢筋在拉断前可承受更大的拉力，抗震性能更优良。现有的用普速(非高棒)hrb400e抗震钢筋，抗拉强度较低，强屈比较低。
4.综上所述，现有技术中存在以下问题：现有的普速(非高棒)hrb400e抗震钢筋，抗拉强度较低，强屈比较低。


技术实现要素：

5.本发明提供一种抗拉强度700mpa以上的hrb400e普速热轧带肋钢筋，以解决现有的普速(非高棒)hrb400e抗震钢筋，抗拉强度较低，强屈比较低的问题。
6.为此，本发明提出一种抗拉强度700mpa以上的hrb400e普速热轧带肋钢筋的生产方法，所述抗拉强度700mpa以上的hrb400e普速热轧带肋钢筋的生产方法包括：
7.以下依次进行的工艺阶段：高炉铁水冶炼
→
铁水脱硫预处理
→
转炉钢水冶炼
→
lf精炼
→
方坯连铸
→
热连轧
→
定尺剪切；
8.热连轧的精轧机组出口速度不大于18m/s。
9.所述hrb400e普速热轧带肋钢筋的成分按重量百分比为：c：0.19-0.25％，si：0.60-0.80％，mn：1.45～1.60％，p≤0.040％，s≤0.035％，v：0.065～0.10％，nb：0.010～0.022％，n：0.008～0.020％，b：0.0020～0.0050％；。
10.进一步地，转炉钢水冶炼中：入炉铁水要求s≤0.040wt％；冶炼过程采用全程底吹氩气，吹炼后期加大气体流量，加强熔池搅拌；转炉终点控制c≤0.15wt％，p≤0.037wt％。
11.进一步地，方坯连铸:采用钢包下渣检测控制，中间包浇注温度为1525～1545℃，铸坯单流拉速为2.5～3.5m/min。
12.进一步地，控制铸坯加热温度为1150～1200℃，钢坯加热时间60～90分钟，开轧温度1000～1060℃，采用18机架热连轧机组。
13.进一步地，对于规格为28mm以上的hrb400e普速热轧带肋钢筋，冷床冷却方式为使用风机风冷。
14.进一步地，对于规格为10至25mm的hrb400e普速热轧带肋钢筋，成分按重量百分比为：c：0.19-0.25％，si：0.60-0.80％，mn：1.45～1.60％，p≤0.040％，s≤0.035％，v：0.065～0.085％，nb：0.010～0.022％，n：0.008～0.017％，b：0.0020～0.0035％。
15.进一步地，对于规格为28至40mm的hrb400e普速热轧带肋钢筋，成分按重量百分比为：c：0.19-0.25％，si：0.60-0.80％，mn：1.45～1.60％，p≤0.040％，s≤0.035％，v：0.08～0.10％，nb：0.010～0.022％，n：0.01～0.02％，b：0.0036～0.0050％。
16.进一步地，对于规格为10至16mm的hrb400e普速热轧带肋钢筋，进精轧温度为880
±
20℃，上冷床温度为900
±
20℃。
17.进一步地，对于规格为18至25mm的hrb400e普速热轧带肋钢筋，进精轧温度为950
±
20℃，上冷床温度为950
±
20℃。
18.本发明还提出一种抗拉强度700mpa以上的hrb400e普速热轧带肋钢筋，
19.所述抗拉强度700mpa以上的hrb400e普速热轧带肋钢筋的成分按重量百分比为：c：0.19-0.25％，si：0.60-0.80％，mn：1.45～1.60％，p≤0.040％，s≤0.035％，v：0.065～0.10％，nb：0.010～0.022％，n：0.008～0.020％，b：0.0020～0.0050％；并采用前面所述的抗拉强度700mpa以上的hrb400e普速热轧带肋钢筋的生产方法。
20.本发明成分设计上提高钢淬透性使钢的cct曲线右移，并在生产小规格时使用控轧、控冷工艺细化晶粒，大规格则加速冷却，可在钢中产生含量合理的贝氏体组织，使钢筋处于无屈服状态但又不会降低塑性，保证塑性指标合格。如此可得到10～40mm规格抗拉强度700mpa以上的hrb400e热轧带肋钢筋。运用本发明可将φ10～40mm规格hrb400e直条热轧带肋钢筋抗拉强度提高到700mpa以上、强屈比r
°m/r
°
el
大于等于1.45，获得比常规hrb400e抗震性能更优良的热轧带肋钢筋产品。
具体实施方式
21.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明。
22.本技术适用于普通棒材，终轧速度较慢，根据规格不同，其终轧速度(热连轧的精轧机组出口速度)只有高速棒材的1/3～1/2。同时由于产线的不同，达到同样的性能要加入更多的合金，规格生产的比高速棒材多。
23.(1)成分设计：提高钢中si、mn含量并加入v元素与钢中的n结合提高强度，控制钢中的n元素在合理区间，使大部分n均与v结合减少钢中的游离n。加入b元素，由于钢中的n大部分与v结合生产了化合物，因此钢中的b多为固溶态，并在钢中加入nb元素，高mn含量、固溶态b、加入nb共同作用显著提高了钢的淬透性使钢的cct曲线右移，在同样的冷却条件下会生产贝氏体组织。
24.(2)轧制工艺：10～40mm使用不同成分及轧钢生产工艺，小规格由于在冷床上冷却速度快，易形成贝氏体组织，因此小规格应使用控轧、控冷工艺细化晶粒，抑制贝氏体组织的形成；中等规格自然冷却，形成贝氏体组织；大规格应在冷床使用风机或水炮加速冷却。控制钢筋组织横截面的边部贝氏体含量为0％，1/4处贝氏体含量为1～10％，横截面中心处贝氏体含量为5～20％。
25.(3)检验：由于该工艺生产的钢筋无屈服平台，因此屈服强度在力学检验时按rp0.2取值，同时必须经自然或人工时效后再检验，保证agt合格。
26.其工艺路线为：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、lf精炼、方坯连铸、热连轧、定尺剪切、检验包装入库；其中，各阶段的工艺特点为：
27.转炉钢水冶炼：入炉铁水要求s≤0.040wt％；冶炼过程采用全程底吹氩气，吹炼后期加大气体流量，加强熔池搅拌；转炉终点控制c≤0.15wt％，p≤0.037wt％；
28.方坯连铸:采用钢包下渣检测控制，中间包浇注温度为1525～1545℃，中间包使用普通覆盖剂，使用普通方坯保护渣，铸坯单流拉速为2.5～3.5m/min。
29.棒材热连轧：控制铸坯加热温度为1150～1200℃，钢坯加热时间60～90分钟，开轧温度1000～1060℃，采用18机架热连轧机组，精轧前使用控冷设备。
30.为实现上述目的，本发明具体技术措施包括：
31.1、合理的成分：
32.(1)si、mn含量。si、mn起固溶强化作用，而锰在钢中溶于铁素体和渗碳体中，提高过冷奥氏体的稳定性，提高淬透性。因此si、mn含量按国标允许的上限控制。
33.(2)v、n、b含量。v元素和钢中微量的b争夺钢中的n，v与n结合生产vn提高钢的强度，并使b较难与n结合形成bn。b存在于奥氏体的晶界上，降低了奥氏体晶界能量，提高了奥氏体在马氏体以上温度区间的稳定性，因此微量的b可明显提高钢的淬透性。
34.(3)nb元素。固溶在奥氏体中的微量铌，可以推迟先共析铁素体的析出，加大奥氏体开始分解析出珠光体的时间，但对贝氏体的转变几乎没有影响，同时提高贝氏体转变温度，是形成贝氏体的有利元素，因此加入nb控制贝氏体组织，并形成碳氮化物提高强度。本发明的成分设计如表1
35.表1hrb400e成分(wt％)
[0036][0037]
2、轧制工艺。10～40mm使用不同成分及轧钢生产工艺，小规格由于在冷床上冷却速度快，易形成过多贝氏体组织，导致钢筋塑性指标不合，因此小规格应使用控轧、控冷工艺细化晶粒，抑制贝氏体组织的形成；中等规格在冷床上冷却速度居中，应适当控轧、控冷工艺，控制贝氏体组织在合理范围；大规格在冷床上冷却速度慢，不易形成贝氏体组织，不使用控轧、控冷工艺，并在冷床使用风机加速冷却。控制钢筋组织横截面的边部贝氏体含量为0％，1/4处贝氏体含量为1～10％，横截面中心处贝氏体含量为5～20％。相关轧制参数如表2
[0038]
表2轧制参数表
[0039]
规格进精轧温度上冷床温度冷床冷却方式φ10～16螺880
±
20℃900
±
20℃自然冷却φ18～25螺950
±
20℃950
±
20℃自然冷却φ28～40螺不做控制980
±
20℃使用风机风冷
[0040]
3、检验：由于该工艺生产的钢筋含有一定量的贝氏体组织，力学曲线无屈服平台，因此下屈服强度特征值rel在力学检验时按rp0.2取值，同时必须经5天自然时效或人工时
效后再检验，可保证agt合格。
[0041]
人工时效操作为：在150℃
±
10℃温度下保温不少于30min，经自然冷却后再检验。
[0042]
本发明的技术特点包括：
[0043]
1.合理的成分：提高钢中si、mn含量并加入v元素与钢中的n结合提高强度，控制钢中的n元素在合理区间，使大部分n均与v结合减少钢中的游离n。加入b元素，由于钢中的n大部分与v结合生产了化合物，因此钢中的b多为游离态，并在钢中加入nb元素，高mn含量、游离态b、加入nb共同作用显著提高了钢的淬透性使钢的cct曲线右移，在同样的冷却条件下会生产贝氏体组织。
[0044]
2.轧制工艺：10～40mm使用不同成分及轧钢生产工艺,控制钢筋组织横截面的边部贝氏体含量为0％，1/4处贝氏体含量为1～10％，横截面中心处贝氏体含量为5～20％。
[0045]
3.检验：由于该工艺生产的钢筋无屈服平台，因此屈服强度在力学检验时按rp0.2取值，同时必须经自然或人工时效后再检验，保证agt合格。
[0046]
以下是本发明“一种φ10～40mm规格抗拉强度700mpa以上的hrb400e热轧带肋钢筋”采用下述成分配比和具体工艺。其中，表3是各实施例钢的成分(按重量百分比计)。表4是与表3所述实施例钢对应的生产规格、工艺参数、力学性能。
[0047]
表3：产品化学成分(wt％)
[0048]
实例csimnpsvnbnb实例10.230.671.500.0310.0230.0720.0170.01100.0030实例20.220.681.530.0220.0250.0730.0180.00980.0028实例30.250.701.550.0200.0220.0890.0150.01350.0039实例40.200.721.520.0270.0300.0910.0170.01170.0046
[0049]
表4：各实施例具体的工艺参数与力学性能
[0050][0051][0052]
运用本发明可将φ10～40mm规格hrb400e直条热轧带肋钢筋抗拉强度提高到700mpa以上、强屈比r
°
m/r
°
el大于等于1.45，获得比常规hrb400e抗震性能更优良的热轧带肋钢筋产品。
[0053]
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。