Hrb500鋼筋及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種HRB500鋼筋及其生產(chǎn)方法，該鋼筋按化學(xué)成分重量百分比為：C：0.10~0.18%、Si：0.2~0.8%、Mn：1.2~1.6%、P：≤0.04%、S：≤0.04%、B：0.001~0.005%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該制備方法；將鋼坯在爐內(nèi)加熱到1150~1250℃范圍內(nèi)保溫100~120min，出爐后，開軋溫度1050~1150℃在范圍內(nèi)，進(jìn)行軋制道次開坯2道、粗中精軋共14~18個(gè)道次，且總壓縮比64~156，精軋后以8~12℃/s的速度冷卻到600℃~680℃，最后空冷到室溫。本發(fā)明是利用組織相變來提高鋼筋強(qiáng)度。與現(xiàn)有一些工藝不同，本發(fā)明用普通鋼種的冶煉方法冶煉后連鑄成鋼坯，同時(shí)降低了合金含量，從而降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】HRB500鋼筋及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低合金鋼的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)，具體涉及到一種HRB500鋼筋及其生產(chǎn)方法。技術(shù)背景
[0002]目前我國主要在碳錳鋼系成分設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，采用錳系和硅系鐵合金進(jìn)行錳和硅元素的合金化，采用釩鐵或釩氮合金進(jìn)行釩微合金化，采用鈮鐵合金進(jìn)行鈮微合金化等技術(shù)，依靠碳、錳和硅固溶強(qiáng)化和釩、鈮析出強(qiáng)化來生產(chǎn)HRB500級(jí)鋼筋。該技術(shù)存在以下幾個(gè)問題:
[0003]i硅錳及碳含量較高，合金成本高；
[0004]ii在連鑄時(shí)容易產(chǎn)生元素偏析；
[0005]iii碳當(dāng)量偏高焊接性能較差，鈮或釩的含量高，合金成本高；
[0006]iv成分控制按照下限控制，利用控冷技術(shù)軋制，鋼筋性能波動(dòng)大，時(shí)效現(xiàn)象嚴(yán)重，而且鋼筋容易生銹。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供了一種HRB500鋼筋及其制備方法。其工藝簡單、能耗較低、適合現(xiàn)有工業(yè)裝備水平的生產(chǎn)技術(shù)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種HRB500鋼筋，該鋼筋的化學(xué)成分重量百分比為 C:0.10~0.18%,Si:0.2~0.8%、Mn:1.2~1.6%、P ( 0.04%,S ( 0.04%,B:0.ΟΟ1-Ο.005%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0009]且其碳當(dāng)量=[C+Mn/6+(0+]\10+￥)/5+(祖+(:11)/15]*100%，V含量為零。
[0010]進(jìn)一步地，所述鋼筋的化學(xué)成分重量百分比為C:0.12~0.18%、S1:0.4-0.8%、Mn:
1.4~1.6%、P≤0.04%、S ( 0.04%、B:0.002~0.005%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0011]再進(jìn)一步地，所述鋼筋的化學(xué)成分重量百分比為C:0.15%、S1:0.6%、Mn:1.5%、P≤0.04%、S≤0.04%、B:0.004%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0012]本發(fā)明還提供了一種所述HRB500鋼筋的制備方法，按上述化學(xué)成分的重量百分比稱取原料，通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外脫氧、吹氬、方坯保護(hù)澆注、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入庫，得到HRB500鋼筋；其中:
[0013]I)方坯保護(hù)澆注過程中，控制鋼水過熱度為15~35°C，采用鎂質(zhì)中包，中包水口侵入深度12(Tl40mm ;拉坯速度為1.2~1.5m/min，鑄坯連鑄矯直溫度為95(Tl000°C ；
[0014]2)方坯加熱過程中:將鋼坯在爐內(nèi)加熱到115(Tl250°C保溫10(Tl20min ；
[0015]3)軋制過程中:開軋溫度為105(Tll50°C，軋制道次開坯2~4道、粗中精軋共14-18個(gè)道次，且總壓縮比64~156 ；
[0016]4)冷床空冷；以8~12°C /s的速度冷卻到600°C~680°C，最后空冷到室溫。
[0017]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下:
[0018]1、本發(fā)明根據(jù)Mn為擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，Mn原子在界面富集，對(duì)界面遷移產(chǎn)生釘扎作用即溶質(zhì)拖拽作用，是鐵素體生長顯著減緩?fù)瑫r(shí)也降低了相界附近奧氏體機(jī)體內(nèi)碳的濃度及濃度梯度，導(dǎo)致碳在奧氏體中擴(kuò)散速度降低，進(jìn)一步抑制鐵素體的生長，使鋼的共析轉(zhuǎn)變溫度下降，并推遲過冷奧氏體的珠光體轉(zhuǎn)變，從而能顯著提高鋼的淬透性。
[0019]2、本發(fā)明的方法利用Si阻止貝氏體相變過程中碳化物的析出，Mn推遲過冷奧氏體的高溫轉(zhuǎn)變，以及微量硼提高鋼的淬透性，促使珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分離，開發(fā)出Mn-B貝氏體鋼筋。通過該生產(chǎn)方法，可以得到全貝氏體組織，力學(xué)性能滿足的HRB500MPa鋼筋。
[0020]3、本發(fā)明根據(jù)微量的B在奧氏體晶界上有偏聚作用，可有效地抑制先析鐵素體析出，提高了貝氏體淬透性。從圖2所示的HRB500鋼筋的生產(chǎn)方法用鋼CCT曲線示意圖，從而制定出冷卻速度范圍，使得軋后組織得到完全貝氏體。其作用機(jī)制主要有:
[0021](I)硼偏聚在奧氏體晶界，降低了晶界能并減少了鐵素體優(yōu)先形核的位置。
[0022](2)硼減少了鐵在晶界上的自身擴(kuò)散系數(shù)，降低了鐵素體的形核速度。
[0023](3)由于晶界是鐵素體優(yōu)先形核的位置，所以當(dāng)硼偏聚于晶界后，這些優(yōu)先形核的位置將要消失。
[0024](4)沿晶界形成細(xì)小的硼化物并且與基體是相關(guān)的(連貫的、粘著的)，在這種情況下，鐵素體很難在硼化物與基體之間的界面上形核。
[0025]4、本發(fā)明利用組織相變來提高鋼筋強(qiáng)度。與現(xiàn)有一些工藝不同，本發(fā)明用普通鋼種的冶煉方法冶煉后連鑄成鋼坯，同時(shí)降低了合金含量，從而降低了生產(chǎn)成本。而且本發(fā)明能在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備，無需改造就可進(jìn)行批量生產(chǎn)。本發(fā)明生產(chǎn)的HRB 500鋼筋，性能穩(wěn)定，焊接性能良好。
[0026]5、本發(fā)明中碳含量低，且沒有加V，而目前HRB500鋼筋的V含量在0.1%左右，其碳當(dāng)量比其他HRB500鋼筋平均小0.1，可以大大減輕對(duì)焊接性能的影響。
[0027]6、國家標(biāo)準(zhǔn)要求:冷彎半徑，直徑6-25mm為6d，直接28-40mm為7d，d是鋼筋直徑。彎芯越小，塑性越好，本發(fā)明的HRB500鋼筋在彎芯4d時(shí)彎曲時(shí)合格，而目前的鋼筋不合格，
表面存在微裂紋。
[0028]7、本發(fā)明的HRB500鋼筋沖擊性能良好，_20°C下平均夏比沖擊值在10(Tl27J/cm2之間，而目前的HRB500鋼筋沒有這個(gè)性能要求，在_20°C下夏比沖擊值不高，平均不到50J/cm2。
[0029]圖1為HRB500鋼筋的生產(chǎn)方法工藝示意圖；
[0030]圖2為HRB500鋼筋的生產(chǎn)方法用鋼CCT曲線示意圖；
[0031]圖3為實(shí)施例3控冷后鋼筋的顯微組織。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0033]實(shí)施例1
[0034]按化學(xué)成分重量百分比C:0.15%, Si:0.49%, Mn:1.5%, P:0.025%, S:0.015%, B:0.0024%稱取原料，通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外脫氧、吹氬、方坯保護(hù)澆注、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入庫，得到HRB500鋼筋；其中:
[0035]I)方坯保護(hù)澆注過程中，控制鋼水過熱度為35°C，采用鎂質(zhì)中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度為1.2m/min，鑄坯連鑄矯直溫度為950°C ；
[0036]2)方坯加熱過程中:將鋼坯在爐內(nèi)加熱到1150°C保溫120min ；
[0037]3)軋制過程中:開軋溫度為1050°C，軋制道次開坯2道、粗中精軋共18個(gè)道次，且總壓縮比156 ；
[0038]4)冷床空冷；以12°C /s的速度冷卻到680°C，最后空冷到室溫。
[0039]實(shí)施例2
[0040]按化學(xué)成分重量百分比C:0.13%, Si:0.45%, Mn:1.35%, P:0.028%, S:0.018%, B:0.0019%稱取原料，通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外脫氧、吹氬、方坯保護(hù)澆注、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入庫，得到HRB500鋼筋；其中: [0041 ] I)方坯保護(hù)澆注過程中，控制鋼水過熱度為15°C，采用鎂質(zhì)中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度為1.5m/min，鑄坯連鑄矯直溫度為1000°C ；
[0042]2)方坯加熱過程中:將鋼坯在爐內(nèi)加熱到1250°C保溫IOOmin ；
[0043]3)軋制過程中:開軋溫度為1150°C，軋制道次開坯2道、粗中精軋共14個(gè)道次，且總壓縮比82 ；
[0044]4)冷床空冷；以9.6°C /s的速度冷卻到620°C，最后空冷到室溫。
[0045]實(shí)施例3
[0046]按化學(xué)成分重量百分比C:0.15%, Si:0.6%, Mn:1.6%, P:0.023%, S:0.028%, B:0.004%稱取原料，通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外脫氧、吹氬、方坯保護(hù)澆注、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入庫，得到HRB500鋼筋；其中:
[0047]I)方坯保護(hù)澆注過程中，控制鋼水過熱度為20°C，采用鎂質(zhì)中包，中包水口侵入深度130_ ;拉坯速度為1.4m/min，鑄坯連鑄矯直溫度為980°C ；
[0048]2)方坯加熱過程中:將鋼坯在爐內(nèi)加熱到1200°C保溫IOOmin ；
[0049]3)軋制過程中:開軋溫度為1050°C，軋制道次開坯2道、粗中精軋共16個(gè)道次，且總壓縮比108 ；
[0050]4)冷床空冷；以10.5V /s的速度冷卻到650°C，最后空冷到室溫。
[0051]如圖3所示，該組織具有較高的強(qiáng)韌性配合。
[0052]實(shí)施例4
[0053]按化學(xué)成分重量百分比C:0.15%, Si:0.6%, Mn:1.6%, P:0.023%, S:0.028%, B:0.004%稱取原料，通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外脫氧、吹氬、方坯保護(hù)澆注、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入庫，得到HRB500鋼筋；其中:
[0054]I)方坯保護(hù)澆注過程中，控制鋼水過熱度為25°C，采用鎂質(zhì)中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度為1.3m/min，鑄坯連鑄矯直溫度為950°C ；
[0055]2)方坯加熱過程中:將鋼坯在爐內(nèi)加熱到1250°C保溫IOOmin ；
[0056]3)軋制過程中:開軋溫度為1050°C，軋制道次開坯2道、粗中精軋共16個(gè)道次，且總壓縮比100 ；
[0057]4)冷床空冷；以10°C /s的速度冷卻到645°C，最后空冷到室溫。
[0058]實(shí)施例5
[0059]按化學(xué)成分重量百分比C:0.18%, Si:0.2%, Mn:1.2%, P:0.0015%, S:0.04%, B:0.005%稱取原料，通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外脫氧、吹氬、方坯保護(hù)澆注、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入庫，得到HRB500鋼筋；其中:
[0060]I)方坯保護(hù)澆注過程中，控制鋼水過熱度為25°C，采用鎂質(zhì)中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度為1.3m/min，鑄坯連鑄矯直溫度為950°C ；
[0061]2)方坯加熱過程中:將鋼坯在爐內(nèi)加熱到1150°C保溫120min ；
[0062]3)軋制過程中:開軋溫度為1050°C，軋制道次開坯2道、粗中精軋共14個(gè)道次，且總壓縮比64 ；
[0063]4)冷床空冷；以8°C /s的速度冷卻到600°C，最后空冷到室溫。
[0064]實(shí)施例6
[0065]按化學(xué)成分重量百分比C:0.12%, Si:0.4%, Mn:1.4%, P:0.0039%, S:0.0028%, B:0.0034%稱取原料，通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外脫氧、吹氬、方坯保護(hù)澆注、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷 、定尺剪切、打捆入庫，得到HRB500鋼筋；其中:
[0066]I)方坯保護(hù)澆注過程中，控制鋼水過熱度為25°C，采用鎂質(zhì)中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度為1.3m/min，鑄坯連鑄矯直溫度為950°C ；
[0067]2)方坯加熱過程中:將鋼坯在爐內(nèi)加熱到1120°C保溫120min ；
[0068]3)軋制過程中:開軋溫度為1080°C，軋制道次開坯2道、粗中精軋共18個(gè)道次，且總壓縮比120 ；
[0069]4)冷床空冷；以11°C /s的速度冷卻到660°C，最后空冷到室溫。
[0070]實(shí)施例7
[0071]按化學(xué)成分重量百分比:C:0.15%, Si:0.65%, Mn:1.6%, P:0.008%, S:0.0045%, B:0.0022%稱取原料，通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外脫氧、吹氬、方坯保護(hù)澆注、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入庫，得到HRB500鋼筋；其中:
[0072]I)方坯保護(hù)澆注過程中，控制鋼水過熱度為25°C，采用鎂質(zhì)中包，中包水口侵入深度120_ ;拉坯速度為1.3m/min，鑄坯連鑄矯直溫度為950°C ；
[0073]2)方坯加熱過程中:將鋼坯在爐內(nèi)加熱到1120°C保溫120min ；
[0074]3)軋制過程中:開軋溫度為1080°C，軋制道次開坯2道、粗中精軋共16個(gè)道次，且總壓縮比96 ；
[0075]4)冷床空冷；以9.5°C /s的速度冷卻到635°C，最后空冷到室溫。
[0076]以實(shí)施例f 7制得的HRB500鋼筋與現(xiàn)有的HRB500鋼筋進(jìn)行對(duì)比。試樣I成分為，C:0.225%, Si:0.681%, Mn:1.55%, P:0.009%, S:0.0035%, V:0.10%, N:0.0102% ;試樣 2成分為，C:0.245%, Si:0.685%, Mn:1.58%, P:0.010%, S:0.0025%, V:0.10%，N:0.0112%。對(duì)比結(jié)果見下表I。
[0077]表I
【權(quán)利要求】
1.一種HRB500鋼筋，其特征在于:該鋼筋的化學(xué)成分重量百分比為C:0.10-θ.18%、Si:0.2-0.8%, Mn:1.2-1.6%、P ≤0.04%、S ( 0.04%、B:0.001 -0.005%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)； 且其碳當(dāng)量=[0+]?11/6+(0+]\10+￥)/5+(祖+(:11)/15]*100%，其中 V 含量為 O。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HRB500鋼筋，其特征在于:所述鋼筋的化學(xué)成分重量百分比為 C:0.12-0.18%、Si:0.4-0.8%、Mn:1.4-1.6%、P ≤ 0.04%、S ≤ 0.04%、B:0.002-0.005%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的HRB500鋼筋，其特征在于:所述鋼筋的化學(xué)成分重量百分比為 C:0.15%、Si:0.6%、Mn:1.5%、P ≤ 0.04%、S ≤0.04%、B:0.004%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
4.一種權(quán)利要求1所述HRB500鋼筋的制備方法，按上述化學(xué)成分的重量百分比稱取原料，通過鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外脫氧、吹氬、方坯保護(hù)澆注、方坯加熱、軋制、軋后控冷、冷床空冷、定尺剪切、打捆入庫，得到HRB500鋼筋；其特征在于: 1)方坯保護(hù)澆注過程中，控制鋼水過熱度為15-35°C，采用鎂質(zhì)中包，中包水口侵入深度12(Tl40mm ;拉坯速度為1.2-1.5m/min，鑄坯連鑄矯直溫度為95(Tl000°C ； 2)方坯加熱過程中:將鋼坯在爐內(nèi)加熱到115(Tl250°C保溫10(Tl20min； 3)軋制過程中:開軋溫度為105(Tll5(TC，軋制道次開坯2-4道、粗中精軋共14-18個(gè)道次，且總壓縮比64-156 ； 4)冷床空冷；以8-12°C/s的速度冷卻到600°C-680°C，最后空冷到室溫。
【文檔編號(hào)】C21D8/08GK103451516SQ201310388838
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】徐志東, 范植金, 徐志, 吳杰, 周新龍, 羅國華, 張帆, 丁禮權(quán), 王瑞敏 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司