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1、(10)申请公布号 CN 103898408 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103898408 A (21)申请号 201410034969.0 (22)申请日 2014.01.24 C22C 38/16(2006.01) C22C 38/14(2006.01) C22C 38/12(2006.01) C21D 8/08(2006.01) (71)申请人 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 地址 215625 江苏省苏州市张家港市锦丰镇 永新路沙钢钢铁研究院 (72)发明人 李阳 麻晗 黄文克 张建春 (54) 发明名称 一种 700MPa 级螺纹钢筋及其生产方法 (57) 摘。
2、要 本发明提供一种 700MPa 级螺纹钢筋及其 生产方法， 该螺纹钢筋包含如下基本成分 ： C 0.28 0.32， Si 0.40 0.80， Mn 1.20 1.60， V 0.18 0.24， Nb 0.02 0.06， Ni 0.02-0.10， N 200 300ppm ； 可选成分 ： Ti 0.001 0.020， Mo 0.01 0.05， Cu 0.02 0.10中的任意一种或两种以上的组合 ； 其余为 Fe 和不可避免的杂质。该螺纹钢筋采用转炉或电 炉冶炼， LF 炉精炼， 小方坯连铸连轧， 冷床冷却的 工艺。采用上述成分和方法生产的螺纹钢筋下屈 服强度 700MPa， 。
3、断后伸长率 14， 显微组织 为铁素体和珠光体。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103898408 A CN 103898408 A 1/1 页 2 1. 一种 700MPa 级螺纹钢筋， 其特征在于 ： 由以下元素按重量百分比 （%） 组成 ： C0.28 0.32%， Si0.40 0.80%， Mn1.20 1.60%， V0.18 0.24%， Nb0.02 0.06%， Ni0.02-0.10%， N200 300pp。
4、m ； 可选成分 ： Ti0.001 0.020%， Mo0.01 0.05%， Cu0.02 0.10% 中的任意 一种或两种以上的组合 ； 其余为 Fe 和不可避免的杂质。 2. 根据权利要求 1 所述的一种 700MPa 级螺纹钢筋的制造方法， 包括以下步骤 ： 依次进 行的电炉或转炉冶炼、 LF 精炼、 小方坯连铸连轧、 冷床冷却， 其特征在于 ： 轧制过程中， 加热 温度 1150-1250， 开轧温度 1050-1120， 经 6 架粗轧、 6 架中轧， 精轧前经一段水冷， 精轧 温度控制在 960-1000， 精轧后不穿水， 上冷床温度为 950-980。 3. 根据权利要求 1。
5、 所述的一种 700MPa 级螺纹钢筋的制造方法， 其特征在于 ： 抗拉强度 850MPa， 下屈服强度 700MPa， 断后伸长率 14%， 最大力总伸长率 9%， 显微组织为铁 素体和珠光体。 权 利 要 求 书 CN 103898408 A 2 1/4 页 3 一种 700MPa 级螺纹钢筋及其生产方法 技术领域 0001 本发明涉及一种 700MPa 级螺纹钢筋及其生产方法， 属于钢铁冶金和轧钢领域。 背景技术 0002 建筑用钢筋占据钢铁总产量的较大比例， 而低强度等级钢筋使用比例较高， 这 对建筑的安全等级和钢铁行业节能降耗均会产生不利影响。随着经济的发展， 钢筋将 向着更高强度等。
6、级、 多功能化和高品质化等方向发展。目前新修订的国标内钢筋等级 增加了 600MPa 级钢筋， 使得现有的国标达到了国际先进水平。但同时要看到， 国外早 已主要使用 400MPa 级及以上级别钢筋， 同时在推广 500MPa 级钢筋， 高强钢筋的推广应 用已达到一个成熟的水平， 而更高级别的钢筋开发也已走在前列。目前日本已开发出 USD685MPa-USD1275MPa 系列高强钢筋， 用于 60m 以上的混凝土建筑， 韩国在 2007 年将 SD600 和 SD700 钢筋加入标准， 且在近年正在开发 700MPa 级以上， 甚至 1000MPa 级钢筋。澳 大利亚同样在未来把 800MPa。
7、 级钢筋作为主要研发方向， 可见， 国内高强度钢筋在应用和开 发方面与国外尚有一定差距， 具有很大的发展空间。 0003 国内实现应用的最高等级为 600MPa 级钢筋， 尚无 700MPa 级钢筋的应用报道， 众 所周知， 高强度钢筋在提高建筑安全性、 节省钢筋用量和扩大建筑空间方面具有巨大的作 用， 同时替代低级别螺纹钢筋可降低钢筋使用成本， 减少因 SO2、 CO2等气体排放所带来的环 境污染， 因此， 开发高强度级别钢筋具有重大的意义。螺纹钢是建筑的主要支撑结构， 用量 大， 使用范围广， 这就要求高强度螺纹钢的成本控制在合理的范围内， 以便于大规模推广和 应用。目前国内有少量实验室研。
8、究的 700MPa 级钢筋， 但存在合金成本较高， 焊接难度较大 等极大限制高强度钢筋推广的问题， 如钢铁研究总院申请的 “抗震耐候高强度 YS700MPa 级 热轧钢筋”化学成分为 ： C:0.20 0.25、 Si:0.40 0.80、 Mn:1.20 1.60、 P 0.035、 S 0.035、 V:0.06 0.20、 N:0.010 0.030、 Ni:0.20 2.0、 Cr:0.20 2.0、 Ti:0.01 0.03， 结合其实施例 Cr、 Ni 含量为成分范围中 限， 可知其 Cr 和 Ni 等合金元素较高， 成本和 碳当量均难以控制在适当水平， 同时， 其最大力总伸长率仅。
9、为 5.5 -9.5， 塑性较差。而 余热处理钢筋和精轧螺纹钢筋同样存在焊接困难， 成本高， 塑性差的局限性， 因此， 开发具 有低成本、 易焊接的高强塑性热轧螺纹钢筋具有重要的意义。 发明内容 0004 本专利旨在提供一种通过微合金化技术生产， 组织以铁素体和珠光体为主， 力学 性能稳定， 满足大规模生产和使用需要的低成本 700MPa 级螺纹钢筋。 0005 为实现上述发明， 采取如下技术方案 ： 0006 一种 700MPa 级螺纹钢筋其基本成分为 ： C0.28 0.32， Si0.40 0.80， Mn1.20 1.60， V0.18 0.24， Nb0.02 0.06， Ni0.0。
10、2-0.10， N200 300ppm ； 可 选成分 ： Ti0.001 0.020 ,Mo0.01 0.05， Cu0.02 0.10中的任意一种或两种以 上的组合 ； 其余为 Fe 和不可避免的杂质。 说 明 书 CN 103898408 A 3 2/4 页 4 0007 结合螺纹钢轧制速度快， 轧制温度高， 变形量难以调整的特点， 选择微合金化技术 手段提高其强度， V 是一种重要的微合金强化元素， 其奥氏体晶粒细化效果较弱， 但能够在 轧制过程中析出纳米级 V(C,N) 化合物， 增加铁素体形核点， 阻止铁素体晶粒长大， 具有极 强的析出沉淀强化作用， 可以显著提高螺纹钢筋的屈服强度。
11、 ； Nb 能对铁素体 / 奥氏体界面 的迁移产生强烈的拖拽作用， 提高奥氏体再结晶温度， 细化晶粒， 提高钢材强度， 具有较强 的细晶强化作用。 而复合添加钒和铌可增大其固溶度， 降低溶解析出温度， 通过细晶强化和 析出沉淀强化作用使钢筋达到较高的屈服强度同时保持良好的塑性。此外， 一定量的 Ni 可 以降低相变温度， 细化组织， 改善韧性， 同时可通过固溶强化提高基体强度。 0008 以上述成分方案为基础， 经过铁水预脱硫， 将铁水、 废钢及生铁加入氧气转炉后， 进行常规顶底复合吹炼， 加入石灰、 白云石、 菱镁球进行造渣 ； 控制终点碳 0.06wt， 出 钢温度小于 1690 ； 出钢。
12、时采用渣洗及全程底吹氩， 当钢包钢水量大于 1/4 时， 向钢包中 加入脱氧剂， 高碳锰铁， 硅铁等， 在钢包钢水量达到 3/4 时加完， 以进行脱氧合金化。出钢 完毕后钢水送 LF 炉进行精炼， 吹氩 3 分钟， 然后进行电极化渣， 加入石灰， 控制渣碱度为 6.0-8.0， 精炼结束后加入合金 ； 对钢水吹氩10分钟 ； 加热钢水至温度为15701600后， 加入常规覆盖剂， 送连铸工序， 中间包温度为1525-1550， 连铸成小方坯。 将钢坯送入加热 温度为 1150-1250的加热炉， 加热 80-120 分钟， 钢坯开轧温度为 1050-1120， 经 6 架粗 轧机， 6 架中轧。
13、机， 精轧前经一段水冷冷却， 精轧温度控制在 950-1000， 精轧后不穿水， 上 冷床温度为 950-980， 经冷床空冷冷却即可得到 700MPa 级高强钢筋。 0009 本发明的特点是通过复合添加微合金元素， 利用其复合添加增大固溶杜， 降低溶 解温度、 利于析出沉淀、 细化晶粒而改善强度塑性的特点， 生产易焊接， 塑性强度均较好的 低成本高强度螺纹钢产品， 强度可以达到 700MPa 级， 冶炼工序不需要特殊工艺， 操作简单， 轧制工艺与低强度级别螺纹钢相比， 无复杂的要求， 可进行多种环境下大规模推广和使用。 0010 组分中其他元素作用 ： 0011 C ： 碳是一种有效的强化元。
14、素， 碳可固溶在基体中提高其屈服强度和抗拉强度， 价 格低廉， 同时碳可与钢中的钒、 钼等元素形成碳氮化物， 提高钢材基体的强度， 但碳元素过 高则会降低钢材的塑性和韧性， 同时降低焊接性能， 为保证钢材性能， 同时降低成本， 本发 明限定碳含量在 0.28-0.32wt 0012 Si ： 钢中常见的还原剂和脱氧剂， 能显著提高钢的弹性极限、 屈服点和抗拉强度， 主要是通过固溶在铁素体中起固溶强化的作用， 并且能够降低奥氏体中碳元素的扩散速 度， 推迟铁素体和珠光体相变， 可提高屈服强度和抗拉强度。但硅元素会提高韧脆转变温 度。因此硅的合理范围是 0.40-0.80wt。 0013 Mn ：。
15、 锰是主要的固溶强化元素， 也是提高钢的淬透性的有效元素。 本发明中锰作为 一种主要固溶强化元素提高基体的强度， 过高的锰含量会降低铁素体生成温度， 使沉淀相 太过细小而影响强化效果， 同时， 锰含量较高同样会提高碳当量， 影响焊接性能， 锰元素合 理范围是 1.20-1.60wt。 0014 N ： 可促进 V(C,N) 化合物的析出， 细化析出相的尺寸， 可充分发挥 V 析出强化的潜 力， 对提高螺纹钢强度， 对减少 V 的使用量、 降低生产成本具有明显作用， 结合最佳钒氮比， 控制氮含量在 200 300ppm。 0015 Ti ： 微合金化元素之一， 碳化物形成元素， 高温析出的氮化物。
16、可以阻止晶粒长大， 说 明 书 CN 103898408 A 4 3/4 页 5 同时少量的 Ti 可改善焊接性能， 利于高强钢筋焊接性能的提升， 但钢中含量过多的钛在冷 却过程中会形成粗大的 Ti(C,N), 降低对再结晶晶粒的钉扎效果， 因此钢中限定 Ti 含量为 Ti:0.001-0.02wt。 0016 Mo ： 能使钢的晶粒细化， 提高淬透性和热强性能， 在高温时保持足够的强度和抗蠕 变能力， 钼对铁素体有固溶强化作用.同时也提高碳化物的稳定性.从而提高钢的强度， 对 改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用。 附图说明 ： 0017 图 1 ： 700MPa 级螺纹钢的金相组织。。
17、 具体实施方式 0018 以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述， 但这些实施例绝非对本 发明有任何限制。 本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施中所作的任何变动都 将落在权利要求书的范围内。 0019 实施例 1 0020 采用转炉冶炼， 经 LF 精炼， 连铸成 150mm150mm 小方坯 ； 加热炉中均热段加热 温度为 1170-1250 ； 采用连续式棒线材轧机进行轧制， 轧制规格为 20mm， 开轧温度 1050-1080， 经粗轧， 中轧， 经一段水冷后进入精轧， 精轧温度为 970-1000， 精轧后不穿 水， 上冷床温度为 950-980， 在冷床上自然冷却至。
18、室温即获得 700MPa 级螺纹钢筋。该钢 筋的化学成分为 ： C0.29， Si0.72， Mn1.51， V0.19， Nb0.03， Ni0.04， N220ppm， Ti0.02。表 1 为力学性能， 屈服强度 700MPa， 抗拉强度 850MPa， 断后伸长率 14， 组 织为铁素体和珠光体， 具体如图 1 所示。 0021 表 1 20mm700MPa 级钢筋力学性能 0022 0023 实施例 2 0024 采用转炉冶炼， 经 LF 精炼， 连铸成 150mm150mm 小方坯 ； 加热炉中均热段加 热温度为 1170-1220 ； 采用连续式棒线材轧机进行轧制， 轧制规格为 。
19、25mm， 开轧温 度 1060-1080， 经粗轧， 中轧， 经一段水冷后进入精轧， 精轧温度为 970-1000， 精轧后 不穿水， 上冷床温度为 950-1000， 在冷床上自然冷却至室温即获得 700MPa 级螺纹钢 筋。该钢筋的化学成分为 ： C0.31， Si0.72， Mn1.51， V0.23， Nb0.03， Ni0.04， N230ppm,Cu0.05。表 2 为力学性能， 屈服强度 700MPa， 抗拉强度 850MPa， 断后伸长率 14。 0025 表 2 25mm700MPa 级钢筋力学性能 0026 说 明 书 CN 103898408 A 5 4/4 页 6 0027 说 明 书 CN 103898408 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103898408 A 7 。