一种HRB500E抗震钢筋及生产方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010297352.X

申请日:

2010.09.30

公开号:

CN102002641A

公开日:

2011.04.06

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C22C 38/38申请公布日:20110406|||实质审查的生效IPC(主分类):C22C 38/38申请日:20100930|||公开

IPC分类号:

C22C38/38; C22C38/24

主分类号:

C22C38/38

申请人:

宣化钢铁集团有限责任公司; 河北钢铁集团有限公司

发明人:

张海; 迟桂友; 底根顺; 王宏斌; 王勇; 张志强; 冯建航; 杨海平; 李家征; 朱绪; 高友仁; 王建忠; 王增利; 朱占涛; 李娜; 张育新

地址:

075100 河北省宣化市牌楼东街30号

优先权:

专利代理机构:

石家庄冀科专利商标事务所有限公司 13108

代理人:

周晓萍;曹淑敏

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内容摘要

一种HRB500E抗震钢筋及生产方法,属钢铁冶炼技术领域,用于解决提高抗震钢筋强度、强屈比及稳定的屈服强度问题。特别之处是化学成分配比如下:C 0.17-0.25%,Si0.40-0.80%,Mn 1.20-1.60%,Cr 0.05-0.30%,V 0.05-0.09%,P、S≤0.035%,余量为Fe。本发明产品以Cr、V作为微合金化元素,Cr的少量加入,增加了V的固溶强化效果,减轻了V的析出强化和细晶强化作用,避免使钢的晶粒过度细化,在提高钢屈服强度同时,能够大幅度提高抗拉强度;配合生产过程中对开轧温度、终轧温度、轧制速度等工艺参数的控制,生产出满足性能要求的HRBS00E抗震钢筋。

权利要求书

1.一种HRB500E抗震钢筋,其特征在于:化学成分配比如下:C 0.17-0.25%,Si0.40-0.80%,Mn 1.20-1.60%,Cr 0.05-0.30%,V 0.05-0.09%,P、S≤0.035%,余量为Fe。2.根据权利要求所述的HRB500E抗震钢筋,其特征在于,力学性能如下:屈服强度Rel:≥540Mpa,强屈比Rm/Rel:≥1.30,屈标比:≤1.20。3.根据权利要求1或2所述的HRB500E抗震钢筋生产方法,它包括炼钢、连铸、轧制工序,其特征在于:所述炼钢工序中采用钒铁及铬铁合金进行微合金化,轧钢工序中开轧温度1150-1200℃,按1170-1200℃控制,终轧温度1050-1100℃,按1070-1100℃控制。

说明书

一种HRB500E抗震钢筋及生产方法

技术领域

本发明型涉及一种钢筋及生产方法,特别是复合微合金化HRB500E抗震钢筋及其生产方法,属钢铁冶炼技术领域。

背景技术

近年来,随着地震等地质灾害的频发,引发了建筑界对抗震钢筋的高度关注。提高钢筋的抗震性能,主要是考虑稳定钢筋的屈服强度(Rel),提高强屈比Rm/Rel,增加钢筋在最大外力作用下的总伸长率。稳定钢筋的屈服强度,将其控制在一定的范围之内,可以使所有受力钢筋都能够比较均匀地承受力量。如果在建筑结构某处的钢筋性能波动范围大,在破坏力超过钢筋的允许屈服强度时,而钢筋还没有发生变形,使建筑物无法形成塑性铰,则建筑物发生不可恢复的永久性破坏,起不到抗震的作用。提高强屈比,有利于提高钢筋的安全储备,当建筑物受到地震破坏发生变形时,钢筋在延伸过程中吸收了能量而不断裂,仍然能在建筑结构中起到加强材料的作用,强屈比比值越大,吸收的能量越多,越能够提高抵抗破坏的能力。综上所述对抗震钢筋要求如下:(1)钢筋强度要高,(2)钢筋的Rm/Rel比值不低于1.25;(3)实际屈服强度与标准要求的最低屈服强度的比值不大于1.3。现有技术中,钢筋强度的提高,大都是通过微合金化或控轧控冷细化晶粒来实现的,但是晶粒的细化对于提高钢的屈服强度的效果要大于其抗拉强度,这就使钢筋的Rm/Rel比值降低,从而导致钢筋不能满足高强屈比的能要求。因此,必须研究合理的钢筋成分及合适的生产工艺,生产出满足性能指标要求的HRB500E抗震钢筋。

发明内容

本发明旨在解决已有技术之缺陷而提供一种具有高强度、高屈强比的HRB500E抗震钢筋及生产方法。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的

一种HRB500E抗震钢筋,其特别之处是:化学成分配比如下:C 0.17-0.25%,Si0.40-0.80%,Mn 1.20-1.60%,Cr 0.05-0.30%,V 0.05-0.09%,P、S≤0.035%,余量为Fe。

上述的HRB500E抗震钢筋,力学性能如下:

屈服强度Rel:≥540Mpa,

强屈比Rm/Rel:≥1.30,

屈标比:≤1.20。

上述HRB500E抗震钢筋生产方法,它包括炼钢、连铸、轧制工序,所述炼钢工序中采用钒铁及铬铁合金进行微合金化,轧钢工序中开轧温度1150-1200℃,按1170-1200℃控制,终轧温度1050-1100℃,按1070-1100℃控制。

本发明根据抗震钢筋高强度、高强屈比及稳定的屈服强度等要求,在主要化学成分设计中给出了复合微合金化及合适配比,以Cr、V作为微合金化元素,Cr的少量加入,增加了V的固溶强化效果,减轻了V的析出强化和细晶强化的作用,避免使钢的晶粒过度细化,在提高钢的屈服强度的同时,能够大幅度提高其抗拉强度;配合生产过程中对开轧温度、终轧温度、轧制速度等工艺参数的控制,生产出满足性能要求的HRB500E抗震钢筋。试验表明本发明产品屈服强度Rel≥540Mpa,强屈比Rm/Rel≥1.30,屈标比≤1.20,上述性能指标均高于现行标准要求。

具体实施方式

现有技术为了提高钢筋强度,采用的方法大都是通过微合金化或控轧控冷细化晶粒来实现。但随着晶粒的进一步细化,钢筋屈服强度的提高幅度要大于抗拉强度,这就导致钢筋的Rm/Rel比值降低,使钢筋不能满足抗震性能要求。因此,在提高钢筋屈服强度的同时,如何较大幅度的提高其抗拉强度,成为解决问题的关键。

本发明采用Cr、V复合微合金化,钢筋中添加微量Cr及Cr、V的合适添加量是关键技术。Cr是碳化物形成元素,Cr能部分溶于奥氏体中强化基体且不降低韧度,推迟过冷奥氏体转变,增加钢的淬透性,尤其与锰、硅合理搭配,能大大提高淬透性。Cr具有较大的回火抗力,能使厚端面的性能均匀。

本发明钢筋化学成分中Cr的少量加入,旨在提高V在奥氏体中的溶解度,这种作用使得V(CN)的析出最大量所对应的温度降低,增加了V的固溶强化效果,减轻了V的析出强化和细晶强化的作用,避免使钢的晶粒过度细化,在提高钢的屈服强度的同时,能够大幅度提高其抗拉强度。此外Cr的少量加入,使钢筋的淬透性略有提高,钢筋的珠光体含量略有提高,进一步提高了钢的抗拉强度,同时避免了钢筋轧后余热导致的晶粒粗化现象的产生,使钢筋的性能更加稳定。

为考察添加Cr的对钢筋力学性能的影响,本发明进行了对比试验,在其它化学成分基本一致的基础上样号3、4的添加了0.31-0.32%的Cr,样号1、2、3、4的化学成分见表1,拉伸力学性能结果如表2。

表1

表2

  样号
  Rel(Mpa)
 Rm(Mpa)
  A(%)
  1
  520
  650
  28
  2
  530
  660
  30
  3
  550
  721
  23
  4
  530
  690
  29

由表2可看出,添加Cr起到了复合合金化作用及影响微合金化行为,从而得到较为显著强化的作用。在添加Cr的情况下,尽管含碳量稍低但抗拉强度和屈服强度均有提高,尤其是抗拉强度提高明显。

在上述试验的基础上,为了确定HRB500E钢筋最合适的Cr的添加量以及相应的V微合金化,又设计了不同V含量和不同Cr含量的试验,Cr的控制范围为0.05%-0.30%,V的含量控制在0.05%-0.09%。试验结果表明,上述成分设计钢筋的抗拉强度和屈服强度均有明显提高,在V、Cr含量较低时,Rm/Rel比值较高。对钢筋的微观组织进行观察,均为铁素体+珠光体组织。含V较高的钢(0.088%)同时Cr含量高于0.20%钢筋晶粒较细小,平均为10um,V、Cr含量较低时,晶粒尺寸为15um,说明钢筋晶粒太细小,容易导致Rm/Rel比值的降低。

此外,本发明采用加铬铁和钒铁来提高钢的强度与采用钒氮微合金化的生产方法相比,避免了因钢中氮含量偏高引起的加工硬化和性能不稳定的缺陷,保证了HRB500E抗震钢筋稳定的高合格率。

本发明产品主要生产过程如下:

转炉炼钢:钢包脱氧合金化。钢水经过氩站吹氩处理后,由连铸机以不高于2.4m/min的拉速铸成150×150mm2方坯,热送棒材轧制钢筋。

轧钢工艺:开轧温度1150-1200℃,按1170-1200℃控制,终轧温度1050-1100℃,按1070-1100℃控制。开轧和终轧温度均要求按上限控制,可避免因轧制温度过低而致晶粒细小。控制轧制速度10-13m/s,轧制速度过大或过小均导致晶粒直径的过度波动,从而影响钢筋性能。轧后禁止进行穿水冷却。

以下提供几个实施例,各实施例化学成分见表3:

表3

  实施例
  C%
  V%
  Cr%
  Mn%
  Si%
  P%
  S%
  Fe
  1
  0.25
  0.072
  0.12
  1.55
  0.55
  0.034
  0.022
  余量
  2
  0.24
  0.066
  0.18
  1.51
  0.59
  0.029
  0.020
  余量
  3
  0.17
  0.05
  0.08
  1.20
  0.40
  0.024
  0.030
  余量
  4
  0.19
  0.09
  0.05
  1.35
  0.49
  0.030
  0.029
  余量
  5
  0.21
  0.08
  0.09
  1.60
  0.80
  0.031
  0.024
  余量
  6
  0.23
  0.087
  0.07
  1.49
  0.71
  0.029
  0.026
  余量
  7
  0.25
  0.06
  0.30
  1.40
  0.62
  0.028
  0.023
  余量

上述实施例抽检四个批号钢筋检测力学性能见表4:

表4

一种HRB500E抗震钢筋及生产方法.pdf_第1页
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一种HRB500E抗震钢筋及生产方法.pdf_第2页
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1、10申请公布号CN102002641A43申请公布日20110406CN102002641ACN102002641A21申请号201010297352X22申请日20100930C22C38/38200601C22C38/2420060171申请人宣化钢铁集团有限责任公司地址075100河北省宣化市牌楼东街30号申请人河北钢铁集团有限公司72发明人张海迟桂友底根顺王宏斌王勇张志强冯建航杨海平李家征朱绪高友仁王建忠王增利朱占涛李娜张育新74专利代理机构石家庄冀科专利商标事务所有限公司13108代理人周晓萍曹淑敏54发明名称一种HRB500E抗震钢筋及生产方法57摘要一种HRB500E抗震钢筋及生。

2、产方法,属钢铁冶炼技术领域,用于解决提高抗震钢筋强度、强屈比及稳定的屈服强度问题。特别之处是化学成分配比如下C017025,SI040080,MN120160,CR005030,V005009,P、S0035,余量为FE。本发明产品以CR、V作为微合金化元素,CR的少量加入,增加了V的固溶强化效果,减轻了V的析出强化和细晶强化作用,避免使钢的晶粒过度细化,在提高钢屈服强度同时,能够大幅度提高抗拉强度;配合生产过程中对开轧温度、终轧温度、轧制速度等工艺参数的控制,生产出满足性能要求的HRBS00E抗震钢筋。51INTCL19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CN。

3、102002653A1/1页21一种HRB500E抗震钢筋,其特征在于化学成分配比如下C017025,SI040080,MN120160,CR005030,V005009,P、S0035,余量为FE。2根据权利要求所述的HRB500E抗震钢筋,其特征在于,力学性能如下屈服强度REL540MPA,强屈比RM/REL130,屈标比120。3根据权利要求1或2所述的HRB500E抗震钢筋生产方法,它包括炼钢、连铸、轧制工序,其特征在于所述炼钢工序中采用钒铁及铬铁合金进行微合金化,轧钢工序中开轧温度11501200,按11701200控制,终轧温度10501100,按10701100控制。权利要求书C。

4、N102002641ACN102002653A1/4页3一种HRB500E抗震钢筋及生产方法技术领域0001本发明型涉及一种钢筋及生产方法,特别是复合微合金化HRB500E抗震钢筋及其生产方法,属钢铁冶炼技术领域。背景技术0002近年来,随着地震等地质灾害的频发,引发了建筑界对抗震钢筋的高度关注。提高钢筋的抗震性能,主要是考虑稳定钢筋的屈服强度REL,提高强屈比RM/REL,增加钢筋在最大外力作用下的总伸长率。稳定钢筋的屈服强度,将其控制在一定的范围之内,可以使所有受力钢筋都能够比较均匀地承受力量。如果在建筑结构某处的钢筋性能波动范围大,在破坏力超过钢筋的允许屈服强度时,而钢筋还没有发生变形,。

5、使建筑物无法形成塑性铰,则建筑物发生不可恢复的永久性破坏,起不到抗震的作用。提高强屈比,有利于提高钢筋的安全储备,当建筑物受到地震破坏发生变形时,钢筋在延伸过程中吸收了能量而不断裂,仍然能在建筑结构中起到加强材料的作用,强屈比比值越大,吸收的能量越多,越能够提高抵抗破坏的能力。综上所述对抗震钢筋要求如下1钢筋强度要高,2钢筋的RM/REL比值不低于125;3实际屈服强度与标准要求的最低屈服强度的比值不大于13。现有技术中,钢筋强度的提高,大都是通过微合金化或控轧控冷细化晶粒来实现的,但是晶粒的细化对于提高钢的屈服强度的效果要大于其抗拉强度,这就使钢筋的RM/REL比值降低,从而导致钢筋不能满足。

6、高强屈比的能要求。因此,必须研究合理的钢筋成分及合适的生产工艺,生产出满足性能指标要求的HRB500E抗震钢筋。发明内容0003本发明旨在解决已有技术之缺陷而提供一种具有高强度、高屈强比的HRB500E抗震钢筋及生产方法。0004本发明所称问题是由以下技术方案解决的0005一种HRB500E抗震钢筋,其特别之处是化学成分配比如下C017025,SI040080,MN120160,CR005030,V005009,P、S0035,余量为FE。0006上述的HRB500E抗震钢筋,力学性能如下0007屈服强度REL540MPA,0008强屈比RM/REL130,0009屈标比120。0010上述H。

7、RB500E抗震钢筋生产方法,它包括炼钢、连铸、轧制工序,所述炼钢工序中采用钒铁及铬铁合金进行微合金化,轧钢工序中开轧温度11501200,按11701200控制,终轧温度10501100,按10701100控制。0011本发明根据抗震钢筋高强度、高强屈比及稳定的屈服强度等要求,在主要化学成分设计中给出了复合微合金化及合适配比,以CR、V作为微合金化元素,CR的少量加入,增说明书CN102002641ACN102002653A2/4页4加了V的固溶强化效果,减轻了V的析出强化和细晶强化的作用,避免使钢的晶粒过度细化,在提高钢的屈服强度的同时,能够大幅度提高其抗拉强度;配合生产过程中对开轧温度、。

8、终轧温度、轧制速度等工艺参数的控制,生产出满足性能要求的HRB500E抗震钢筋。试验表明本发明产品屈服强度REL540MPA,强屈比RM/REL130,屈标比120,上述性能指标均高于现行标准要求。具体实施方式0012现有技术为了提高钢筋强度,采用的方法大都是通过微合金化或控轧控冷细化晶粒来实现。但随着晶粒的进一步细化,钢筋屈服强度的提高幅度要大于抗拉强度,这就导致钢筋的RM/REL比值降低,使钢筋不能满足抗震性能要求。因此,在提高钢筋屈服强度的同时,如何较大幅度的提高其抗拉强度,成为解决问题的关键。0013本发明采用CR、V复合微合金化,钢筋中添加微量CR及CR、V的合适添加量是关键技术。C。

9、R是碳化物形成元素,CR能部分溶于奥氏体中强化基体且不降低韧度,推迟过冷奥氏体转变,增加钢的淬透性,尤其与锰、硅合理搭配,能大大提高淬透性。CR具有较大的回火抗力,能使厚端面的性能均匀。0014本发明钢筋化学成分中CR的少量加入,旨在提高V在奥氏体中的溶解度,这种作用使得VCN的析出最大量所对应的温度降低,增加了V的固溶强化效果,减轻了V的析出强化和细晶强化的作用,避免使钢的晶粒过度细化,在提高钢的屈服强度的同时,能够大幅度提高其抗拉强度。此外CR的少量加入,使钢筋的淬透性略有提高,钢筋的珠光体含量略有提高,进一步提高了钢的抗拉强度,同时避免了钢筋轧后余热导致的晶粒粗化现象的产生,使钢筋的性能。

10、更加稳定。0015为考察添加CR的对钢筋力学性能的影响,本发明进行了对比试验,在其它化学成分基本一致的基础上样号3、4的添加了031032的CR,样号1、2、3、4的化学成分见表1,拉伸力学性能结果如表2。0016表10017说明书CN102002641ACN102002653A3/4页50018表20019样号RELMPARMMPAA1520650282530660303550721234530690290020由表2可看出,添加CR起到了复合合金化作用及影响微合金化行为,从而得到较为显著强化的作用。在添加CR的情况下,尽管含碳量稍低但抗拉强度和屈服强度均有提高,尤其是抗拉强度提高明显。00。

11、21在上述试验的基础上,为了确定HRB500E钢筋最合适的CR的添加量以及相应的V微合金化,又设计了不同V含量和不同CR含量的试验,CR的控制范围为005030,V的含量控制在005009。试验结果表明,上述成分设计钢筋的抗拉强度和屈服强度均有明显提高,在V、CR含量较低时,RM/REL比值较高。对钢筋的微观组织进行观察,均为铁素体珠光体组织。含V较高的钢0088同时CR含量高于020钢筋晶粒较细小,平均为10UM,V、CR含量较低时,晶粒尺寸为15UM,说明钢筋晶粒太细小,容易导致RM/REL比值的降低。0022此外,本发明采用加铬铁和钒铁来提高钢的强度与采用钒氮微合金化的生产方法相比,避免。

12、了因钢中氮含量偏高引起的加工硬化和性能不稳定的缺陷,保证了HRB500E抗震钢筋稳定的高合格率。0023本发明产品主要生产过程如下0024转炉炼钢钢包脱氧合金化。钢水经过氩站吹氩处理后,由连铸机以不高于24M/MIN的拉速铸成150150MM2方坯,热送棒材轧制钢筋。0025轧钢工艺开轧温度11501200,按11701200控制,终轧温度10501100,按10701100控制。开轧和终轧温度均要求按上限控制,可避免因轧制温度过低而致晶粒细小。控制轧制速度1013M/S,轧制速度过大或过小均导致晶粒直径的过度波动,从而影响钢筋性能。轧后禁止进行穿水冷却。0026以下提供几个实施例,各实施例化学成分见表30027表30028说明书CN102002641ACN102002653A4/4页6502100800916008000310024余量6023008700714907100290026余量702500603014006200280023余量0029上述实施例抽检四个批号钢筋检测力学性能见表40030表40031实施例CVCRMNSIPSFE1025007201215505500340022余量2024006601815105900290020余量301700500812004000240030余量401900900513504900300029余量说明书CN102002641A。

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