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CN114717477B - 抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋 - Google Patents

抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗拉强度700Mpa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋，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％。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。

Description

抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋
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
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
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Agt、强屈比R°m/R°eL、R°eL/ReL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。
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。
发明内容
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。
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：
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；
热连轧的精轧机组出口速度不大于18m/S。
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％；。
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％。
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。
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。
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。
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％。
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％。
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℃。
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℃。
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，
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。
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
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。
本申请适用于普通棒材，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。
(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。
(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％。
(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。
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：
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％；
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。
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。
为实现上述目的，本发明具体技术措施包括：
1、合理的成分：
(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。
(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。
(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
表1HRB400E成分(wt％)
Figure BDA0003572248780000041
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
表2轧制参数表
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
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。
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。
本发明的技术特点包括：
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。
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％。
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。
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。
表3：产品化学成分(wt％)
实例 C Si Mn P S V Nb N B
实例1 0.23 0.67 1.50 0.031 0.023 0.072 0.017 0.0110 0.0030
实例2 0.22 0.68 1.53 0.022 0.025 0.073 0.018 0.0098 0.0028
实例3 0.25 0.70 1.55 0.020 0.022 0.089 0.015 0.0135 0.0039
实例4 0.20 0.72 1.52 0.027 0.030 0.091 0.017 0.0117 0.0046
表4：各实施例具体的工艺参数与力学性能
Figure BDA0003572248780000051
Figure BDA0003572248780000061
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。
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。

Claims (9)

1.一种抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋，其特征在于，
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：0.017~0.018%，N：0.008~0.020%，B：0.0020~0.0050%；
并采用抗拉强度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：
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；
热连轧的精轧机组出口速度不大于18m/s；
精轧前使用控冷设备；
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℃；
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%；
规格为Φ12mm，冷床冷却方式：自然冷却；强屈比R° m / R° eL 为1.59；
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；规格为Φ40mm，强屈比R° m / R° eL 为1.59。
2.如权利要求1所述的抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋，其特征在于，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：0.23%，Si：0.67%，Mn：1.50%，P：0.031%，S：0.023%，V：0.072%，Nb：0.017%，N：0.010%，B：0.0030%。
3.如权利要求1所述的抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋，其特征在于，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：0.22%，Si：0.68%，Mn：1.53%，P：0.022%，S：0.025%，V：0.073%，Nb：0.018%，N：0.0098%，B：0.0028%。
4.如权利要求1所述的抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋，其特征在于，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：0.20%，Si：0.72%，Mn：1.52%，P：0.027%，S：0.030%，V：0.091%，Nb：0.017%，N：0.0117%，B：0.0046%。
5.如权利要求1所述的抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋，其特征在于，规格为Φ10~40mm。
6.如权利要求1所述的抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋，其特征在于，规格为Φ12mm。
7.如权利要求1所述的抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋，其特征在于，规格为Φ22mm。
8.如权利要求1所述的抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋，其特征在于，规格为Φ28mm。
9.如权利要求1所述的抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋，其特征在于，规格为Φ40mm。
CN202210328320.4A 2021-06-10 2021-06-10 抗拉强度700MPa以上的HRB400E普速热轧带肋钢筋 Active CN114717477B (zh)

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