專利名稱：Hrb500e鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強度抗震鋼筋及其生產(chǎn)方法，尤其是一種低成本的HRB500E鈮 硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋及其生產(chǎn)方法，屬于金屬材料加工與成型技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展和社會進步，目前世界各國的建筑已向大型化發(fā)展，為 提高大型建筑物的安全性，國外建筑行業(yè)已普遍采用焊接性能好、強度高的熱軋帶肋鋼筋， 如歐盟各國、北美基本采用500MPa及以上級別鋼筋。相比335MPa、400MPa級別鋼筋，500MPa 鋼筋具有強度高、安全儲備量大、抗震性能好、節(jié)省鋼材用量、施工方便等優(yōu)越性，更適用于 高層、大跨度和抗震建筑結(jié)構(gòu)，是一種更節(jié)約、更高效的新型建筑材料。為了適應(yīng)建筑業(yè)飛 速發(fā)展的需求，加快建筑用鋼材的更新?lián)Q代，近年來國內(nèi)一些鋼廠開展了 HRB500高強度鋼 筋的研制和推廣應(yīng)用。 目前國內(nèi)生產(chǎn)HRB500E抗震鋼筋主要以VN微合金化熱軋方式進行，該工藝加入大 量的VN微合金化強化元素，利用V元素在鋼中形成和析出的碳氮化物，起到沉淀析出強化 和細(xì)化晶粒的作用，從而進一步提高鋼的強度，達(dá)到500MPa鋼筋強度級別要求。但現(xiàn)有生 產(chǎn)工藝由于煉鋼過程中釩氮合金加入量較多，導(dǎo)致其生產(chǎn)成本過高，不利于提高企業(yè)的競 爭力；此外，由于生產(chǎn)成本過高，企業(yè)生產(chǎn)動力不足，產(chǎn)量無法規(guī)?；?，不利于HRB500E高性 能抗震鋼筋的推廣和應(yīng)用；最后，作為國家重要戰(zhàn)略儲備物資的釩氮合金礦產(chǎn)資源儲量有 限，若大量采用釩氮微合金化熱軋工藝生產(chǎn)HRB500E，將造成釩氮合金消耗量大幅度增加， 不利于稀有礦產(chǎn)資源的保護。

發(fā)明內(nèi)容
為降低HRB500E高強度抗震鋼筋生產(chǎn)成本，更好地促進高強度熱軋帶肋鋼筋推廣 及應(yīng)用，本發(fā)明提供了一種低成本的HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋及其控軋控 冷生產(chǎn)方法。 本發(fā)明提供的HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋具有下列質(zhì)量含量的化 學(xué)成分 C :0. 20 0. 25wt% ， Si :0. 25 0. 45wt% ，Mn : 1. 35 1. 57wt % ， Nb :0. 035 0. 050wt % ， B :0. 0008 0. 0025wt% ， S《0. 045wt% ， P《0. 045wt%， 其余為Fe及不可避免的不純物。 本發(fā)明提供的控軋控冷工藝生產(chǎn)低成本HRB500E鈮硼高強度抗震鋼筋的方法，是 將煉鋼工序加入適量鈮鐵和極少量硼鐵的鑄坯，送入軋鋼過程中，控制合適的開軋溫度、終 軋溫度、軋制速度、軋制道次和時間，最后采用軋后快速冷卻控冷工藝，使鋼筋組織晶粒細(xì) 化，充分發(fā)揮細(xì)晶強化和微合金強化雙重效果，使鋼筋強度明顯提高，同時，保持原有的韌 性和塑性不變。
本發(fā)明提供的HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋的生產(chǎn)方法經(jīng)過下列工 藝步驟 A、取下列化學(xué)成分的鋼坯 C :0. 20 0. 25wt% ， Si :0. 25 0. 45wt% ，Mn :1. 35 1. 57wt%， Nb :0. 035 0. 050wt%，B :0. 0008 0. 0025wt% ， S《0. 045wt% ， P《0. 045wt%， 其余為Fe及不可避免的不純物； B、將A步驟的鋼坯送入均熱段爐溫為1130 1200。C的加熱爐中，加熱70 90分 鐘，使鋼坯開軋溫度為1060 IIO(TC，在速度為0. 7 1. 3m/s的軋制條件下粗軋6個道 次，共軋制50 70秒；之后在速度為3. 7 4. 5m/s的軋制條件下中軋6個道次，共軋制 60 80秒；最后在速度為8. 0 15. Om/s的軋制條件下精軋2 6個道次，共軋制55 75秒，控制終軋溫度為940 970°C ;C、將B步驟的精軋鋼材在冷卻水量為250 350mVh、冷卻水壓力為1. 2 2. 2MPa
的條件下，冷卻0. 8 2. 0秒，使溫度降為700°C 80(TC，送冷床自然空冷至室溫，即獲得
HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋，該鋼筋的化學(xué)成分為 C :0. 20 0. 25wt% 、 Si :0. 25 0. 45wt% 、Mn : 1. 35 1. 57wt % 、 Nb :0. 035 0. 050wt % 、B :0. 0008 0. 0025wt % 、 S《0. 045wt % 、 P《0. 045wt%， 其余為Fe及不可避免的不純物。 所述B步驟的各道次軋制速度和軋制時間視不同規(guī)格要求具體確定。 所述B步驟的鋼坯是用現(xiàn)有技術(shù)的煉鋼方法得到的，其中的Nb、B及其它化學(xué)成分
含量是在煉鋼過程中加入及控制得到的。 所述C步驟的精軋鋼材冷卻水量、冷卻水壓力和冷卻時間視不同規(guī)格要求具體確定。 本發(fā)明具有下列優(yōu)點和效果采用上述方案，只需在煉鋼過程中加入少量鈮鐵和 硼鐵，使其化學(xué)成分及微量元素含量達(dá)到要求后，再通過軋鋼工序控制開軋溫度、終軋溫 度、軋制速度、軋制道次和時間及軋后的快速冷卻控冷，即可充分發(fā)揮Nb、 B微合金強化作 用和控冷細(xì)晶強化雙重作用，使鋼筋強度明顯提高，同時保持較好的塑韌性；該工藝生產(chǎn) 的鋼筋具有工藝力學(xué)性能穩(wěn)定，延伸性、可焊性、低應(yīng)變時效性良好等優(yōu)點，抗震合格率達(dá) 99.0%，噸材成本和釩氮微合金化熱軋工藝相比降低了 IOO元，經(jīng)濟效益顯著；該工藝從根 本上解決了現(xiàn)有熱軋工藝生產(chǎn)高強度鋼筋存在的生產(chǎn)成本高，企業(yè)生產(chǎn)動力不足，產(chǎn)量無 法規(guī)?；葐栴}，對HRB500E高強度抗震鋼筋的推廣和應(yīng)用起到了較好的促進作用。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。
實施例1 A、取下列質(zhì)量化學(xué)成分的鋼坯C:0.20%、 Si :0.25% Mn : 1. 35% 、 Nb :0. 035% 、 B :0. 0008%、 S :0. 021%、P :0. 025%，
其余為Fe以及不可避免的不純物； B、將上述鋼坯送入均熱段爐溫為113(TC的加熱爐內(nèi)，加熱70分鐘，使鋼坯開軋溫 度為106(TC，在速度為1. 3m/s的軋制條件下粗軋6個道次，共軋制50秒；之后在速度為 4. 5m/s的軋制條件下中軋6個道次，共軋制60秒；最后在速度為15. Om/s的軋制條件下精 軋6個道次，共軋制55秒，控制終軋溫度為970°C ; C、將B步驟的精軋鋼材在冷卻水量為250mVh、冷卻水壓力為1. 2MPa的條件下，快 速冷卻0. 8秒，得溫度為80(TC的鋼材，之后上冷床自然空冷至室溫，即獲得規(guī)格為①12mm 的HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋，該鋼筋的化學(xué)成分為
C:0.20%、 Si :0. 25%、Mn :1. 35%、Nb :0. 035%、 B :0. 0008%、 S :0. 021%、 P :0. 025%，其余為Fe以及不可避免的不純物。
實施例2 A、取下列化學(xué)成分的鋼坯C :0. 25%、 Si :0. 45%、Mn :1. 57%、Nb :0. 050%、
B :0. 0025% S :0. 016%、P :0. 024%，
其余為Fe以及不可避免的不純物； B、將上述鋼坯送入均熱段爐溫為120(TC的加熱爐內(nèi)，加熱90分鐘，使鋼坯開軋溫 度為IIO(TC，在速度為0. 7m/s的軋制條件下粗軋6個道次，共軋制70秒；之后在速度為 3. 7m/s的軋制條件下中軋6個道次，共軋制80秒；最后在速度為8. Om/s的軋制條件下精 軋2個道次，共軋制75秒，控制終軋溫度為940°C ; C、將B步驟的精軋鋼材在冷卻水量為350mVh、冷卻水壓力為2. 2MPa的條件下，快 速冷卻2. 0秒，得溫度為70(TC的鋼材，之后上冷床自然空冷至室溫，即獲得規(guī)格為①32mm 的HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋，該鋼筋的化學(xué)成分為
C:0.25%、 Si :0. 45%、Mn :1. 57%、Nb :0. 050%、 B :0. 0025%、 S :0. 016%、P :0. 024%，其余為Fe以及不可避免的不純物。
實施例3 A、取下列化學(xué)成分的鋼坯 C :0. 23wt% ， Si :0. 38wt% ， Mn : 1. 45wt % ， Nb :0. 040wt % ， B:0.0017wt%， S《0.025wt%， P《0. 035wt%， 其余為Fe及不可避免的不純物； B、將A步驟的鋼坯送入均熱段爐溫為116(TC的加熱爐中，加熱80分鐘，使鋼坯開 軋溫度為108(TC，在速度為l.Om/s的軋制條件下粗軋6個道次，共軋制60秒；之后在速度 為4. Om/s的軋制條件下中軋6個道次，共軋制70秒；最后在速度為11. Om/s的軋制條件下 精軋4個道次，共軋制60秒，控制終軋溫度為960°C ; C、將B步驟的精軋鋼材在冷卻水量為300mVh、冷卻水壓力為1. 8MPa的條件下，快 速冷卻1. 5秒，使溫度降為76(TC，送冷床自然空冷至室溫，即獲得HRB500E鈮硼復(fù)合微合金 高性能抗震鋼筋，該鋼筋的化學(xué)成分為C:0.23wt%、 Si :0. 38wt%、Mn :1. 45wt%、Nb :0. 04wt%、 B :0. 0017wt%、S《0. 025wt%、P《0. 035wt^，其余為Fe及不可避免的不純物。
權(quán)利要求
一種HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋，其特征在于具有下列質(zhì)量比的化學(xué)成分C0.20～0.25wt％，Si0.25～0.45wt％，Mn1.35～1.57wt％， Nb0.035～0.050wt％，B0.0008～0.0025wt％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％， 其余為Fe及不可避免的不純物。
2. —種如權(quán)利要求1所述HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋的生產(chǎn)方法，其特 征在于經(jīng)過下列工藝步驟A、 取下列質(zhì)量化學(xué)成分的鋼坯C :0. 20 0. 25wt% 、 Si :0. 25 0. 45wt% 、Mn :1. 35 1. 57wt%、 Nb :0. 035 0. 050wt%、B :0. 0008 0. 0025wt % 、 S《0. 045wt % 、P《0. 045wt%， 其余為Fe及不可避免的不純物；B、 將A步驟的鋼坯送入均熱段爐溫為1130 120(TC的加熱爐中，加熱70 90分鐘， 使鋼坯開軋溫度為1060 IIO(TC，在速度為0. 7 1. 3m/s的軋制條件下粗軋6個道次， 共軋制50 70秒；之后在速度為3. 7 4. 5m/s的軋制條件下中軋6個道次，共軋制60 80秒；最后在速度為8. 0 15. Om/s的軋制條件下精軋2 6個道次，共軋制55 75秒， 控制終軋溫度為940 970°C ;C、 將B步驟的精軋鋼材在冷卻水量為250 350mVh、冷卻水壓力為1. 2 2. 2MPa的 條件下，快速冷卻0. 8 2. 0秒，得溫度為700°C 800°C的鋼材，之后上冷床自然空冷至室 溫，即可獲得HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋，該鋼筋的化學(xué)成分為C :0. 20 0. 25wt% 、 Si :0. 25 0. 45wt% 、Mn :1. 35 1. 57wt%、 Nb :0. 035 0. 050wt%、B :0. 0008 0. 0025wt % 、 S《0. 045wt % 、 P《0. 045wt%， 其余為Fe及不可避免的不純物。
3. 如權(quán)利要求2所述的HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋的生產(chǎn)方法，其特征 在于所述B步驟的各道次軋制速度和軋制時間視不同規(guī)格要求具體確定。
4. 如權(quán)利要求2所述的HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋的生產(chǎn)方法，其特征 在于所述C步驟的精軋鋼材冷卻水量、冷卻水壓力和冷卻時間視不同規(guī)格要求具體確定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種HRB500E鈮硼復(fù)合微合金高性能抗震鋼筋及其控軋控冷生產(chǎn)方法，由下列質(zhì)量比的化學(xué)成分組成C0.20～0.25wt％、Si0.25～0.45wt％、Mn1.35～1.57wt％、Nb0.035～0.050wt％、B0.0008～0.0025wt％、S≤0.045wt％、P≤0.045wt％，其余為Fe及不可避免的不純物。該工藝只需在煉鋼過程中加入少量鈮鐵和硼鐵得到鋼坯后，通過軋鋼工序控制開軋溫度、終軋溫度、軋制速度、軋制道次和時間及軋后的快速冷卻控冷，即可充分發(fā)揮Nb、B微合金強化作用和控冷細(xì)晶強化雙重作用，使鋼筋強度明顯提高，同時保持較好的韌性和塑性，抗震合格率達(dá)99.0％，噸材成本和VN微合金化熱軋工藝相比降低了100元，經(jīng)濟效益顯著；該工藝對HRB500E高性能抗震鋼筋的推廣和應(yīng)用起到了較好的促進作用。
文檔編號B21B37/74GK101717898SQ20091021824
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者庾郁梅, 張衛(wèi)強, 李恒云, 李金柱, 汪濤, 王斌, 趙宇, 陳偉 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司