本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉，具體涉及一種公稱直徑18-25mm鐵路用500mpa級(jí)高強(qiáng)度抗震鋼筋及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、抗震鋼筋是公路、鐵路等交通基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)的主要增強(qiáng)材料，在結(jié)構(gòu)中承載著拉、壓應(yīng)力和應(yīng)變等負(fù)載的應(yīng)力應(yīng)變。隨著我國高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)向高抗震性、高強(qiáng)度及耐蝕性方向的不斷發(fā)展，開發(fā)高強(qiáng)韌、耐蝕性優(yōu)異的500mpa及以上強(qiáng)度級(jí)別的鐵路用抗震鋼筋已成為鋼鐵行業(yè)提升技術(shù)水平的重要任務(wù)。

2、目前國內(nèi)已有鐵路用400mpa級(jí)高強(qiáng)抗震鋼筋的生產(chǎn)技術(shù)的報(bào)道，而對(duì)于公稱直徑18-25mm鐵路用500mpa及以上強(qiáng)度級(jí)別抗震鋼筋的制備工藝報(bào)道較少。鐵路用400mpa級(jí)高強(qiáng)抗震鋼筋的制備主要采用釩氮微合金化工藝，鋼中v含量大多控制在0.020-0.040wt%，通過控制軋制溫度和軋制道次得到滿足高速鐵路gb/t?37439-2019要求的400mpa級(jí)直條抗震鋼筋。采用釩微合金生產(chǎn)鐵路用400mpa級(jí)高強(qiáng)抗震鋼筋時(shí)，由于鋼中加入一定量貴重的釩合金，導(dǎo)致合金成本較高，不利于產(chǎn)品競爭力的提升。

3、本發(fā)明旨在提供一種公稱直徑18-25mm鐵路用500mpa級(jí)高強(qiáng)度抗震鋼筋。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的在于提供一種公稱直徑18-25mm鐵路用500mpa級(jí)高強(qiáng)度抗震鋼筋，本發(fā)明的第二目的在于提供所述抗震鋼筋的制備方法。

2、本發(fā)明的第一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種公稱直徑18-25mm鐵路用500mpa級(jí)高強(qiáng)度抗震鋼筋，所述抗震鋼筋具有下列重量百分比的化學(xué)成分：c?0.22～0.24wt%、si?0.45～0.60wt%、mn?0.70～0.85wt%、cr?0.70～0.80wt%、cu?0.17～0.21wt%、v?0.060～0.070wt%、nb?0.010～0.013wt%、s≤0.040wt%、p≤0.040wt%、o≤0.0030wt%、n?0.0160～0.0185wt%，其余為fe及不可避免的不純物。

3、本發(fā)明的第二目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述18-25mm鐵路用500mpa級(jí)高強(qiáng)度抗震鋼筋的制備方法，該方法具體按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

4、a、鋼水冶煉：：按260-270kg/t鋼、1.3-1.7kg/t鋼的冷料裝入配比，在ld轉(zhuǎn)爐分別加入廢鋼和銅板；之后按785-795kg/t鋼的鐵水裝入配比，在ld轉(zhuǎn)爐加入溫度≥1310℃的鐵水，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，所述鐵水的化學(xué)成分為：c?4.1-4.3wt%、si?0.15-0.30wt%、mn0.20-0.45wt%?、p?0.070-0.080wt%、s≤0.030wt%，其余為fe及不可避免的不純物；再按照15-20kg/t鋼、15-18kg/t鋼的量加入石灰、輕燒白云石造渣，，控制終點(diǎn)碳含量≥0.07wt%，出鋼溫度≤1600℃；出鋼前按1.5kg/t鋼的量向鋼包底部加入活性石灰進(jìn)行渣洗；

5、b、脫氧合金化：將冶煉完畢的鋼水出鋼，當(dāng)鋼包中的鋼水量大于1/4時(shí)，按照硅鈣鋇→硅鐵→硅錳合金→高碳鉻鐵→富氮合金→鈮磷鐵合金的脫氧合金化順序，分別按2kg/t鋼、3.2～5.4kg/t鋼、9.7～12.1kg/t鋼、12.6～14.6kg/t鋼、0.9～1.0kg/t鋼、0.25～0.30kg/t鋼的量依次向鋼包中加入硅鈣鋇、硅鐵、硅錳合金、高碳鉻鐵、硅氮合金及高釩氮合金，在鋼包鋼水量達(dá)到4/5時(shí)加完上述合金；

6、c、鋼水氬站處理：將b步驟鋼水吊至氬站處理工位，通過合金料槽按10.0～11.0kg/t鋼的量加入烘烤過后表面溫度≥350℃的含釩生鐵，含釩生鐵加完后，采用流量為25～30nl/min的氮?dú)鈱?duì)鋼水進(jìn)行吹氮處理，吹氮時(shí)間3分鐘；所述含釩生鐵具有下列質(zhì)量比成分：c?3.5wt%、si?0.45wt%、mn?1.85wt%?、v?5.0wt%、p?1.02wt%、s?0.065wt%，其余為fe及不可避免的不純物；

7、d、鋼水lf爐精煉：將c步驟鋼水吊至lf爐進(jìn)行精煉，精煉結(jié)束后對(duì)鋼水采用20～25nl/min小流量軟吹氮2min，吹氮結(jié)束后按照1.0?kg/t鋼的量加入鋼水覆蓋劑，然后將鋼水吊至澆鑄工位；

8、e、鋼水澆鑄：在中間包溫度為1525～1535℃，拉速為3.1～3.3m/min，結(jié)晶器冷卻水流量為135～145m3/h，二冷比水量為1.6～1.8l/kg的條件下，將鋼水澆鑄成斷面165mm×165mm的鋼坯；鑄坯出拉矯機(jī)矯直溫度控制為1010～1030℃；

9、f、鋼坯加熱：將e步驟鋼坯送入均熱段爐溫為1110～1150℃的加熱爐中加熱70分鐘，鋼坯出鋼溫度為1040～1060℃，之后推送至全連續(xù)式棒材軋機(jī)進(jìn)行軋制；

10、g、鋼坯控軋控冷：將f步驟鋼坯通過粗軋機(jī)組在速度為0.4～0.8m/s的軋制條件下軋制6個(gè)道次，之后通過中軋機(jī)組在速度為1.2～2.0m/s的軋制條件下軋制4個(gè)道次；再通過預(yù)精軋機(jī)組在速度為6.0～8.0m/s的軋制條件下軋制3～6個(gè)道次；軋件進(jìn)入精軋前通過1組長度為10m水冷裝置進(jìn)行精軋前控冷，冷卻水量為60～80m3/h，軋件進(jìn)精軋一組溫度控制為880～900℃；軋件通過精軋一組機(jī)組在速度為9.0～10.0m/s的軋制條件下軋制1～2個(gè)道次；軋件進(jìn)入精軋二組機(jī)組前通過1組長度為8m的水冷裝置進(jìn)行控冷，冷卻水量為80～100m3/h，軋件進(jìn)精軋二組溫度控制為830～850℃；之后軋件通過精軋二組機(jī)組在速度為11.0～13.0m/s的軋制條件下軋制2個(gè)道次；精軋后軋材通過1組長度為5m的水冷裝置進(jìn)行精軋后控冷，冷卻水量為40～50m3/h；控冷后鋼筋上冷床溫度控制為890～920℃，之后鋼筋在冷床自然空冷至室溫即獲得公稱直徑18-25mm鐵路用500mpa級(jí)高強(qiáng)度抗震鋼筋。

11、本發(fā)明在出鋼完畢鋼水在氬站工位加入一定量含釩生鐵全量替代昂貴的釩合金，增加了鋼水v含量，大幅降低了微合金成本；煉鋼脫氧合金化過程中加入硅氮合金，同時(shí)鋼水通過lf爐精煉吹氮處理，顯著增加了鋼水中氮含量，促進(jìn)了軋制過程v、nb從固溶狀態(tài)向碳氮化物析出相的轉(zhuǎn)移，細(xì)小彌散的v(c,n)、nb(c,n)析出相大量形成和析出，使鋼的析出強(qiáng)化效果明顯改善；鋼中加入一定量鉻和銅，提高了鋼的鈍化耐腐蝕能力，腐蝕率僅為鐵路用400mpa級(jí)鋼筋的1/3，同時(shí)使鋼淬透性和二次硬化作用得到明顯提高，提高了珠光體含量，促進(jìn)了鋼抗拉強(qiáng)度的提高，進(jìn)而促進(jìn)了鋼抗震性能的改善；鋼中加入少量鈮，生成極少量粒狀貝氏體，優(yōu)化了鋼的顯微組織配比，促進(jìn)了鋼抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的最優(yōu)匹配，改善了鋼的抗震性能；軋鋼控制較高的開軋溫度，促進(jìn)了v、nb微合金元素的充分固溶；預(yù)精軋后采用較長的水冷裝置控制軋件較低的進(jìn)精軋溫度；軋件進(jìn)精軋后采用二組精軋機(jī)軋制，精軋一組、二組間采用水冷裝置控制較低的精軋溫度；精軋后采用水冷裝置控冷；通過采用精軋前控冷、精軋機(jī)組控冷低溫軋制、精軋后控冷等多重分級(jí)有限控冷工藝，顯著細(xì)化了原始奧氏體晶粒，促進(jìn)了細(xì)小彌散的v(c,n)、vn析出相大量形成和析出，增加了鐵素體晶粒的形核位置及形核速率，細(xì)化了鐵素體晶粒，晶粒度達(dá)11.0級(jí)以上，細(xì)晶強(qiáng)化效果顯著，大幅提高了鋼的強(qiáng)度，同時(shí)改善了鋼的塑韌性。

12、本發(fā)明工藝通過對(duì)化學(xué)成分設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)爐冶煉、脫氧合金化、氬站處理、連鑄、軋鋼加熱制度、軋制溫度及控冷工藝集成創(chuàng)新，充分發(fā)揮了析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等多重強(qiáng)化作用，本發(fā)明工藝生產(chǎn)成本低，工藝適用性及控制性強(qiáng)，所生產(chǎn)公稱直徑18-25mm鐵路用500mpa級(jí)抗震鋼筋具有工藝力學(xué)性能優(yōu)異穩(wěn)定、顯微組織細(xì)小均勻、塑韌性好、耐蝕性及抗震性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。