一種700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋及其加工方法，其重量百分比化學(xué)成分為：C:0.18﹣0.3%，Si:0.6﹣0.9%，Mn:1.3﹣1.9%；Cr:0.05﹣0.1%，Nb:0.01﹣0.05%，V:0.10﹣0.20%，Ni:0.01﹣0.03%，B：0.002﹣0.004%，P<0.023%，S<0.023%，余量為Fe。本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼筋屈服強(qiáng)度達(dá)到700MPa，有明顯的屈服平臺(tái)且屈服平臺(tái)不隨時(shí)間延長(zhǎng)而消失，抗滯后斷裂性強(qiáng)、塑性高且其加工方法工序簡(jiǎn)單易于操作，污染少，節(jié)省電能及鋼材資源，生產(chǎn)成本低。
【專利說(shuō)明】一種700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)鋼筋及其加工方法，具體涉及一種700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋及其加工方法。
【背景技術(shù)】[0002]目前，由于房產(chǎn)事業(yè)、機(jī)械事業(yè)等的發(fā)展，鋼鐵的需求量大大提高，對(duì)鋼鐵的要求也越來(lái)越高，現(xiàn)有的熱軋鋼筋的屈服強(qiáng)度都比較低，要讓熱軋鋼筋屈服強(qiáng)度達(dá)到630Mpa及以上如此高的強(qiáng)度是非常困難的事情，而且強(qiáng)度達(dá)到如此之高，難以保證出現(xiàn)屈服平臺(tái)，國(guó)家鋼鐵工業(yè)“十二五”規(guī)劃中就提出“加速淘汰335兆帕級(jí)螺紋鋼筋”、“加強(qiáng)高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能的研究，開(kāi)展600兆帕級(jí)及以上螺紋鋼筋產(chǎn)品研發(fā)”，現(xiàn)在很多大鋼廠試生產(chǎn)的HRB600級(jí)螺紋鋼主要通過(guò)添加“V”或“VN”合金來(lái)達(dá)到提高強(qiáng)度的目的，添加量達(dá)到0.15%左右，眾所周知，添加合金成本將提高300-400元，而大規(guī)?；a(chǎn)該品種鋼筋時(shí)，由于受合金成份變化、生產(chǎn)速度、冶煉及軋制工藝等因素的限制，所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)強(qiáng)度低、強(qiáng)屈比不合格的現(xiàn)象，特別是14mm以下規(guī)格的產(chǎn)品更嚴(yán)重。發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?201110086374.6)中公開(kāi)的鋼材經(jīng)過(guò)成份配比、加熱、冷卻、淬火、回火工藝生產(chǎn)，該工藝選擇了鋼材成份改變和經(jīng)過(guò)兩次升溫過(guò)程，一定程度上提高了冶煉成本和電耗成本，但是其塑性低且強(qiáng)屈比較小，易發(fā)生瞬間斷裂，造成整體斷裂等事故，此外，現(xiàn)有的熱處理高強(qiáng)度鋼筋加工方法存在嚴(yán)重環(huán)境污染、浪費(fèi)電能和鋼材資源、生產(chǎn)成本較高等缺點(diǎn)。一種達(dá)到克服以上缺陷的700MPa及以上高強(qiáng)度鋼筋及其加工方法成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋及其加工方法，所述的高強(qiáng)度鋼筋屈服強(qiáng)度達(dá)到700MPa，有明顯的屈服平臺(tái)且屈服平臺(tái)不隨時(shí)間延長(zhǎng)而消失，抗滯后斷裂性強(qiáng)、塑性高且加工制造污染少、成本低。
[0004]本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:
一種700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.18 - 0.3%，S1:0.6 - 0.9%, Mn: 1.3 - 1.9% ；Cr:0.05 - 0.1%, Nb:0.01 - 0.05%, V:0.10 - 0.20%,N1:0.01 - 0.03%, B:0.002 - 0.004%, P<0.023%，S〈0.023%，余量為 Fe。
[0005]700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋的加工方法，按以下步驟進(jìn)行:
(一)將含有上述比例的化學(xué)成份作為原料，經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉處理、連鑄后得到鋼坯，鋼坯入爐預(yù)熱段溫度控制在700°C以下，加熱溫度為950~1200°C，加熱I~3h，粗軋溫度為945~1220°C，粗軋完成溫度控制在950以上，終軋溫度為870~895°C，將鋼坯熱軋成表面帶有螺紋的鋼筋，熱軋后弱冷至830~940°C，再自然冷卻至室溫；
(二)將步驟一中軋制好的鋼筋送入加熱爐加熱到840-920°C，然后第一冷卻工序冷卻到室溫；
第一冷卻工序具體為:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以3.8-4.30C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至390-420°C，然后空冷至200-310°C，再采用水冷以2.7-3.5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至175-190°C，最后空冷至室溫；
(三)將步驟二中冷卻好的鋼筋經(jīng)過(guò)回火感應(yīng)加熱器加熱到550-610°C，然后保溫6-9秒后，通過(guò)第二冷卻工序冷卻到室溫；
第二冷卻工序具體為:在冷卻床上對(duì)鋼筋進(jìn)行空氣冷卻，先以每秒3-7°C的冷卻速度將鋼筋冷卻到490-560°C，然后再緩慢冷卻到室溫；
(四)將步驟三中冷卻后的鋼筋加熱到390-420°C保溫50分鐘以上，進(jìn)行晶粒穩(wěn)定化處
理；
(五)將經(jīng)穩(wěn)定化處理的鋼筋進(jìn)行加載冷卻。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:
前述的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.24%，Si:0.6%, Mn: 1.6%, Cr:0.08%, Nb:0.02%, V:0.10%, N1:0.03%, B:0.002%, P:0.020%, S:0.015%,
余量為Fe。
[0007]前述的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.18%，Si:0.8%, Mn:1.3%, Cr:0.1%，Nb:0.03%, V:0.15%, N1:0.02%, B:0.004%, P:0.018%, S:0.010%，余量為 Fe。
[0008]前述的700MPa級(jí)綠色熱處`理高強(qiáng)度鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.3%，Si:0.7%, Mn: 1.9%, Cr:0.06%, Nb:0.05%, V:0.20%, N1:0.01%, B:0.003%, P:0.021%, S:0.018%,
余量為Fe。
[0009]前述的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋，步驟(五)中的加載冷卻，在維持載荷恒定冷卻至100°C以下再卸載。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明成分中由于加入 Cr:0.05 - 0.1%, Nb:0.01 - 0.05%, V:0.10 - 0.20%,N1:0.01 - 0.03%, B:0.002 - 0.004%，從而可以提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的氣團(tuán)能與位錯(cuò)形成強(qiáng)烈的相互作用，釘扎位錯(cuò)，產(chǎn)生屈服平臺(tái)；其中:Cr，增加鋼的淬透性，顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，也增加了鋼的耐蝕性和抗氧化能力；Ni，提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力；Nb，細(xì)化晶粒和降低鋼的過(guò)熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，也可防止晶間腐蝕現(xiàn)象；B，可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度。
[0011](2)本發(fā)明加工方法中，鋼坯入爐預(yù)熱段溫度控制在700°C以下，加熱溫度為950~1200°C，加熱I~3h，粗軋溫度為945~1220°C，粗軋完成溫度控制在950以上，終軋溫度為870~895°C，熱軋后弱冷至830~940°C，再自然冷卻至室溫，有效保證軋制后的鋼筋的晶粒度達(dá)到9級(jí)以上，軋制后的鋼筋快速加熱阻止奧氏體晶粒度的長(zhǎng)大，保持細(xì)晶粒狀態(tài)，保證了后續(xù)熱處理后成品鋼筋的晶粒度達(dá)到11級(jí)以上，細(xì)晶化處理可迅速提高屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的同時(shí)保持超高塑性。
[0012](3)本發(fā)明加工方法中，步驟(二)中的第一冷卻工序采用水冷與空冷結(jié)合，依次為:水冷-空冷-水冷-空冷，這樣，可以使碳化物進(jìn)一步充分溶解，均勻擴(kuò)散，避免了碳化物在晶間的析出造成晶間腐蝕和點(diǎn)蝕超標(biāo)。
[0013](4)本發(fā)明加工方法步驟(三)中回火后的鋼筋再冷卻床上進(jìn)行空氣冷卻，冷卻效果好，減少污染，保護(hù)環(huán)境且成本低。
[0014](5)本發(fā)明加工方法中第一冷卻工序快速冷卻與后續(xù)第二冷卻工序緩慢冷卻相結(jié)合的技術(shù)方案，使原有軋制鋼筋中滲碳體明顯碎化，但保持一定的有序排列，同時(shí)讓鐵素體形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，使其在形變時(shí)位錯(cuò)滑移變得較容易，有利于提高塑性。
[0015](6)高溫回火降低強(qiáng)度，提高塑性，可促使熱處理鋼筋穩(wěn)定化，由于該工藝技術(shù)未形成高密度的位錯(cuò)，從而形成屈服平臺(tái)。
[0016](7)經(jīng)過(guò)后續(xù)的鋼筋晶粒穩(wěn)定化處理，可保持該鋼筋的屈服平臺(tái)不隨時(shí)間延長(zhǎng)而消失，起到碳再平衡的作用。
[0017](8)由于現(xiàn)有技術(shù)中，需要連續(xù)拉拔，為了便于連續(xù)拉拔就必須有酸洗磷化工序，而本申請(qǐng)無(wú)需連續(xù)拉拔，先冶煉后軋成帶有螺紋的鋼筋送入感應(yīng)器加熱，無(wú)需酸洗磷化工序，不使用鹽酸或硫酸進(jìn)行酸洗和磷化，避免污染具有綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的一種700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.24%, Si:0.6%, Mn: 1.6%, Cr:0.08%, Nb:0.02%, V:0.10%, N1:0.03%, B:0.002%, P:
0.020%, S:0.015%，余量為 Fe。
[0019]本實(shí)施例的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋的加工方法，按以下步驟進(jìn)行:
(一)將含有上述比例的化學(xué)成份作為原料，經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉處理、連鑄后得到鋼坯，鋼坯入爐預(yù)熱段溫度控制在660°C，加熱溫度為970°C，加熱2h，粗軋溫度為980°C，粗軋完成溫度控制在1000°C，終軋溫度為870°C，將鋼坯熱軋成表面帶有螺紋的鋼筋，熱軋后弱冷至850°C，再自然冷卻至室溫；
(二)將步驟一中軋制好的鋼筋送入加熱爐加熱到860°C，然后第一冷卻工序冷卻到室
溫；
第一冷卻工序具體為:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以4.30C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至400°C，然后空冷至220°C，再采用水冷以2.90C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至175 °C，最后空冷至室溫；
(三)將步驟二中冷卻好的鋼筋經(jīng)過(guò)回火感應(yīng)加熱器加熱到570°C，然后保溫7秒后，通過(guò)第二冷卻工序冷卻到室溫；
第二冷卻工序具體為:在冷卻床上對(duì)鋼筋進(jìn)行空氣冷卻，先以每秒4°C的冷卻速度將鋼筋冷卻到550°C，然后再緩慢冷卻到室溫；
(四)將步驟三中冷卻后的鋼筋加熱到400°C保溫60分鐘，進(jìn)行晶粒穩(wěn)定化處理；
(五)將經(jīng)穩(wěn)定化處理的鋼筋進(jìn)行加載冷卻，在維持載荷恒定冷卻至80°C再卸載。
[0020]實(shí)施例2
本實(shí)施例提供的一種700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.18%, Si:0.8%,Mn:1.3%, Cr:0.1%, Nb:0.03%, V:0.15%, N1:0.02%, B:0.004%, P:0.018%,S:0.010%，余量為 Fe。[0021]本實(shí)施例的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋的加工方法，按以下步驟進(jìn)行:
(一)將含有上述比例的化學(xué)成份作為原料，經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉處理、連鑄后得到鋼坯，鋼坯入爐預(yù)熱段溫度控制在620°C，加熱溫度為1200°C，加熱3h，粗軋溫度為1000°C，粗軋完成溫度控制在980°C，終軋溫度為890°C，將鋼坯熱軋成表面帶有螺紋的鋼筋，熱軋后弱冷至830°C，再自然冷卻至室溫；
(二)將步驟一中軋制好的鋼筋送入加熱爐加熱到890°C，然后第一冷卻工序冷卻到室
溫；
第一冷卻工序具體為:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以3.8°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至390°C，然后空冷至280°C，再采用水冷以3.TC /s的冷卻速率將鋼筋水冷至185°C，最后空冷至室溫；
(三)將步驟二中冷卻好的鋼筋經(jīng)過(guò)回火感應(yīng)加熱器加熱到550°C，然后保溫6秒后，通過(guò)第二冷卻工序冷卻到室溫；
第二冷卻工序具體為:在冷卻床上對(duì)鋼筋進(jìn)行空氣冷卻，先以每秒7°C的冷卻速度將鋼筋冷卻到490°C，然后再緩慢冷卻到室溫；
(四)將步驟三中冷卻后的鋼筋加熱到390°C保溫67分鐘，進(jìn)行晶粒穩(wěn)定化處理；
(五)將經(jīng)穩(wěn)定化處理的鋼筋進(jìn)行加載冷卻，在維持載荷恒定冷卻至60°C再卸載。
[0022]實(shí)施例3
本實(shí)施例提供的一種700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋，其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.3%, Si:0.7%,Mn:1.9%, Cr:0.06%, Nb:0.05%, V:0.20%, N1:0.01%, B:0.003%, P:0.021%,S:0.018%，余量為 Fe。
[0023]本實(shí)施例的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋的加工方法，按以下步驟進(jìn)行:
(一)將含有上述比例的化學(xué)成份作為原料，經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉處理、連鑄后得到鋼坯，鋼坯入爐預(yù)熱段溫度控制在500°c，加熱溫度為1000°C，加熱lh，粗軋溫度為1100°C，粗軋完成溫度控制在1200°c，終軋溫度為880°C，將鋼坯熱軋成表面帶有螺紋的鋼筋，熱軋后弱冷至840°C，再自然冷卻至室溫；
(二)將步驟一中軋制好的鋼筋送入加熱爐加熱到900°C，然后第一冷卻工序冷卻到室
溫；
第一冷卻工序具體為:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以4.(TC /s的冷卻速率將鋼筋水冷至420°C，然后空冷至300°C，再采用水冷以2.70C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至190°C，最后空冷至室溫；
(三)將步驟二中冷卻好的鋼筋經(jīng)過(guò)回火感應(yīng)加熱器加熱到600°C，然后保溫8秒后，通過(guò)第二冷卻工序冷卻到室溫；
第二冷卻工序具體為:在冷卻床上對(duì)鋼筋進(jìn)行空氣冷卻，先以每秒5°C的冷卻速度將鋼筋冷卻到520°C，然后再緩慢冷卻到室溫；
(四)將步驟三中冷卻后的鋼筋加熱到420°C保溫75分鐘，進(jìn)行晶粒穩(wěn)定化處理；
(五)將經(jīng)穩(wěn)定化處理的鋼筋進(jìn)行加載冷卻，在維持載荷恒定冷卻至35°C再卸載。
[0024]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋及其加工方法，其特征在于:其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.18 - 0.3%, S1:0.6 - 0.9%, Mn: 1.3 - 1.9% ；Cr:0.05 - 0.1%, Nb:0.01 -0.05%, V:0.10 - 0.20%, N1:0.01 - 0.03%, B:0.002 - 0.004%, P<0.023%，S〈0.023%，余量為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.24%, Si:0.6%, Mn: 1.6%, Cr:0.08%, Nb:0.02%, V:0.10%, N1:0.03%, B:0.002%, P:0.020%, S:0.015%，余量為 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.18%, Si:0.8%, Mn: 1.3%, Cr:0.1%，Nb:0.03%, V:0.15%, Ni:0.02%, B:0.004%, P:0.018%, S:0.010%，余量為 Fe。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋，其特征在于:其重量百分比化學(xué)成分為:C:0.3%, Si:0.7%, Mn: 1.9%, Cr:0.06%, Nb:0.05%, V:0.20%, N1:0.01%, B:0.003%, P:0.021%, S:0.018%，余量為 Fe。
5.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋的加工方法，其特征在于:按以下步驟進(jìn)行: (一)將含有上述比例的化學(xué)成份作為原料，經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉處理、連鑄后得到鋼坯，鋼坯入爐預(yù)熱段溫度控制在700°C以下，加熱溫度為950~1200°C，加熱I~3h，粗軋溫度為945~1220°C，粗軋完成溫度控制在950以上，終軋溫度為870~895°C，將鋼坯熱軋成表面帶有螺紋的鋼筋，熱軋后弱冷至830~940°C，再自然冷卻至室溫； (二)將步驟一中軋制好的鋼筋送入加熱爐加熱到840-920°C，然后第一冷卻工序冷卻到室溫； 所述第一冷卻工序具體為:采用水冷與空冷結(jié)合，先采用水冷以3.8-4.30C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至390-420°C，然后空冷至200-310°C，再采用水冷以2.7-3.5°C /s的冷卻速率將鋼筋水冷至175-190°C，最后空冷至室溫； (三)將步驟二中冷卻好的鋼筋經(jīng)過(guò)回火感應(yīng)加熱器加熱到550-610°C，然后保溫6-9秒后，通過(guò)第二冷卻工序冷卻到室溫； 所述第二冷卻工序具體為:在冷卻床上對(duì)鋼筋進(jìn)行空氣冷卻，先以每秒3-7°C的冷卻速度將鋼筋冷卻到490-560°C，然后再緩慢冷卻到室溫； (四)將步驟三中冷卻后的鋼筋加熱到390-420°C保溫50分鐘以上，進(jìn)行晶粒穩(wěn)定化處理； (五)將經(jīng)穩(wěn)定化處理的鋼筋進(jìn)行加載冷卻。
6.如權(quán)利要求5所述的700MPa級(jí)綠色熱處理高強(qiáng)度鋼筋的加工方法，其特征在于:所述步驟(五)中的加載冷卻，在維持載荷恒定冷卻至100°C以下再卸載。
【文檔編號(hào)】C22C38/54GK103643167SQ201310584550
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】吳海洋, 姚圣法 申請(qǐng)人:江蘇天舜金屬材料集團(tuán)有限公司