CN102851580A

CN102851580A - Hrb600e抗震钢筋及其生产方法

Info

Publication number: CN102851580A
Application number: CN2012103752627A
Authority: CN
Inventors: 刘艳林; 杜传治; 王淑华; 徐尚富
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: CN102851580B

Abstract

本发明提供了一种HRB600E抗震钢筋及其生产方法，该钢筋按重量百分比由以下元素组成：C：0.17%~0.25%；Si：0.40%~0.80%；Mn：1.10%~1.50%；V：0.07%~0.11%；P≤0.035%；S≤0.035%；N：0.017-0.023%；其余为Fe和不可避免的杂质。其生产方法包括炼钢工序、连铸工序和轧钢工序，在炼钢工序的初炼工序中，对钢包中的钢水进行脱氧合金化，以使最终获得的HRB600E高强抗震钢筋中含有以重量计0.07%~0.11%的V和0.017-0.023%的N。该钢筋具有高屈服强度、高抗拉强度、高强屈比和高延伸率，达到了抗震钢筋的要求；而且生产成本低。

Description

HRB600E抗震钢筋及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种钢筋及其生产方法，特别是一种HRB600E抗震钢筋及其生产方法。

背景技术

近年来，随着地震等地质灾害的频发，引起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关注钢筋的屈服强度（R_el），提高钢筋的强屈比R_m/R_el，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内，可以使所有受力钢筋都能够比较均匀的承受力量。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）钢筋的屈服强度要高；2）钢筋的强屈比：R_m/R_el的比值不小于1.25；3）钢筋的实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比不大于1.30；4）钢筋的最大力总伸长不小于9%。

目前，大部分企业对抗震钢筋的生产还停留在HRB335E和HRB400E级别，能够生产HRB500E的企业还不是特别多，到现在为止还没有查到相关HRB600E高强抗震钢筋的相关报道，只有承钢和济钢报道了有关HRB600的成功开发，而且HRB600钢筋的开发中微合金元素V的含量达到了0.17%~0.20%，造成了合金元素的严重浪费，因此需要研究合理的钢筋成分及合适的生产工艺以生产出满足性能要求的低成本HRB600E高强抗震钢筋。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种HRB600E抗震钢筋。

本发明的另一目的在于提供一种上述HRB600E抗震钢筋的生产方法。

为了实现本发明的目的，本发明提供的一种HRB600E抗震钢筋按重量百分比由以下元素组成：C：0.17%~0.25%；Si：0.40%~0.80%；Mn：1.10%~1.50%；V：0.07%~0.11%；P≤0.035%；S≤0.035%；N：0.017-0.023%；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明提供的上述HRB600E抗震钢筋的生产方法的技术方案如下：

包括炼钢工序、连铸工序和轧钢工序，在所述炼钢工序的初炼工序中，对钢包中的钢水进行脱氧合金化，以使最终获得的HRB600E抗震钢筋按重量百分比含有0.07%~0.11%的V和0.017-0.023%的N。

优选地，所述合金化是在钢水出钢至1/5~1/3时，开始将用于调整钢水成分的金属或合金加入钢水，并在钢水出钢至3/5~4/5时，加完用于调整钢水成分的金属或合金。

所述用于调整钢水成分的合金优选是硅锰合金、硅铁合金、钒氮合金和微氮合金。其中，所述微氮合金可以是氮化硅或氮化硅锰。

在所述轧钢工序中，开轧温度为1100℃~1200℃，终轧温度为1020~1060℃，轧后进行轻穿水工艺控制以确保上冷床温度在940~970℃之间。

所述HRB600E抗震钢筋的屈服强度R_el为600Mpa-750Mpa，强屈比R_m/R_el为1.25-1.35，延伸率A为：18%-21%，最大力伸长率Agt为9%-15%。

本发明的有益效果：本发明采用了在成分设计时采用加入少量价格昂贵的微合金元素V，同时采用高氮（N：0.017-0.023%），且采用轧后轻穿水工艺进行处理，在降低生产成本的同时，通过高氮的控制，很好的保证了抗震钢筋的强屈比，使钢筋的性能更加稳定。本发明的HRB600E抗震钢筋的钒含量比同级别的屈服强度的钢筋中的钒的含量减少了30~40%左右。本发明提供的HRB600E抗震钢筋具有高屈服强度、高抗拉强度、高强屈比和高延伸率等优点，其中，600Mpa≤R_el≤750Mpa，1.25≤R_m/R_el≤1.35，18%≤A≤21%，且最大力伸长率（Agt）≥9%，达到了抗震钢筋的要求。本发明的HRB600E抗震钢筋替代HRB335（E）、HRB400（E）、HRB500（E）级钢筋，可分别节约用钢量73.3%、44.4%和19.5%，具有节能减排的现实意义。另外，可以解决建筑结构中“肥梁胖柱”的问题，增加建筑使用面积，使结构设计更加灵活，提高建筑使用功能，增加建筑安全性。此外，本发明生产的HRB600E钢筋成本较低，为市场推广应用奠定了坚实的基础。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明并不限于此。以下百分比均为重量百分比。

本发明提供的HRB600E抗震钢筋按重量百分比由以下元素组成：

C：0.17%~0.25%；Si：0.40%~0.80%；Mn：1.10%~1.50%；V：0.07%~0.11%；P≤0.035%；S≤0.035%；N：0.017-0.023%；其余为Fe和不可避免的杂质。

上述抗震钢筋按重量百分比优选由以下元素组成：C：0.17%~0.24%；Si：0.45%~0.78%；Mn：1.20%~1.50%；V：0.09%~0.11%；P≤0.035%；S≤0.035%；N：0.017-0.023%；其余为Fe和不可避免的杂质。

在本发明钢筋的成分设计过程中，充分考虑了C、Si、Mn等元素与V之间的沉淀强化、细晶强化以及固溶强化之间的关系，同时考虑到增氮以后，氮元素与钒之间的作用，此成分采用氮含量超过了0.015%，细小弥散的V（CN）析出数量明显增多，使得V的强化效果得到了更加充分的发挥，由于大量析出增加了奥氏体稳定性，促进了V（CN）在奥氏体向铁素体转变期间在相界面的析出，有效组织铁素体长大，使得晶粒更加细小。从而保证了钢筋强度与塑韧性的完美结合。

本发明提供的上述HRB600E抗震钢筋的生产方法的具体技术方案如下：该方法包括炼钢工序、连铸工序和轧钢工序，在所述炼钢工序的初炼工序中，对钢包中的钢水进行脱氧合金化，以使最终获得的HRB600E高强抗震钢筋中包含以重量计0.07%~0.11%的V和0.017-0.023%的N，优选V含量为0.09%~0.11%。优选出钢温度控制在1625~1645℃。

所述炼钢工序包括采用转炉或电炉冶炼钢水、钢包合金化和钢包底吹氩等初炼工序。在钢包合金化的步骤中，使钢水的N含量达到0.017-0.023%，V的含量达到0.07%~0.11%。例如，可以通过向钢水中加入钒氮合金和微氮合金来实现上述目的。优选地，在钢水出钢至1/5~1/3时，开始将用于调整钢水成分的金属或合金加入钢水，并在钢水出钢至3/5~4/5时，加完用于调整钢水成分的金属或合金。所述用于调整钢水成分的合金为硅锰、硅铁、钒氮合金和微氮合金，而后进行LF炉精炼工序以进一步脱除钢液中的硫、氧等，去除钢液中的夹杂物，从而净化钢液。其中，所述微氮合金可以是氮化硅或氮化硅锰等。

在轧钢工序中，可以取上述钢坯在1100℃~1200℃的开轧温度进行轧制，并在不小于1000℃的终轧温度进行轧制，优选终轧温度为1020~1060℃，而后进行轻穿水工艺控制以确保上冷床温度不低于930℃，优选上冷床温度为940~970℃。从而获得满足性能要求的HRB600E高强抗震钢筋。

所述HRB600E抗震钢筋的屈服强度R_el为600Mpa-750Mpa，强屈比R_m/R_el为1.25-1.35，延伸率A为18%-21%，最大力伸长率Agt为9%-15%。因此，符合抗震钢筋的要求。以上力学性能参数均基于GB/T228.1来测定。

本发明得到的HRB600E抗震钢筋的规格为Φ12mm-Φ32mm。

下面结合具体实施例更详细地说明本发明的HRB600E抗震钢筋及其生产方法。

实施例1

生产HRB600E抗震钢筋的方法包括炼钢工序、连铸工序以及轧钢工序。下面将对各个工序的具体步骤进行描述。

在炼钢工序中采用转炉或电炉冶炼钢水及钢包合金化。在钢水出钢出至1/5时，依次加入硅锰、硅铁、钒氮合金、氮化硅以及氮化硅锰，钢水出至4/5时将其全部加完，使钢水成分中N含量达到0.019%、V含量达到0.105%；同时出钢温度控制在1635℃。然后钢水经过LF炉进行精炼。

在连铸工序中，由连铸机进行拉坯成型，从而成型为150mm×150mm方坯，拉坯速度为1.77m/s。

在轧钢工序中，将成型的钢在1120℃的开轧温度进行轧制，并在1040℃的终轧温度进行轧制，而后进行轻穿水工艺控制，使成品上冷床温度为950℃。从而获得满足性能要求的HRB600E高强抗震钢筋，其具体成分见表1，性能参数见表2。

实施例2

在炼钢工序中采用转炉或电炉冶炼钢水及钢包合金化。在钢水出钢出至1/5时，依次加入硅锰、硅铁、钒氮合金以及氮化硅，钢水出至4/5时将其全部加完，使钢水成分中N含量达到0.021%、V含量达到0.095%。同时出钢温度控制在1630℃。然后钢水经过LF炉进行精炼。

在连铸工序中，由连铸机进行拉坯成型，从而成型为150mm×150mm方坯，拉坯速度为1.80m/s。

在轧钢工序中，将成型的钢在1140℃的开轧温度进行轧制，并在1030℃的终轧温度进行轧制，而后进行轻穿水工艺控制，使成品上冷床温度为940℃。从而获得满足性能要求的HRB600E高强抗震钢筋。其具体成分见表1，性能参数见表2。

实施例3

在炼钢工序中采用转炉或电炉冶炼钢水及钢包合金化。在钢水出钢出至1/5时，依次加入硅锰、硅铁、钒氮合金以及氮化硅，钢水出至4/5时将其全部加完，使钢水成分中N含量达到0.023%、V含量达到0.110%。同时出钢温度控制在1640℃。然后钢水经过LF炉进行精炼。

在连铸工序中，由连铸机进行拉坯成型，从而成型为150mm×150mm方坯，拉坯速度为1.79m/s。

在轧钢工序中，将成型的钢在在1140℃的开轧温度进行轧制，并在1060℃的终轧温度进行轧制，而后进行轻穿水工艺控制，使成品上冷床温度为970℃。从而获得满足性能要求的HRB600E高强抗震钢筋。其具体成分见表1，性能参数见表2。

实施例4

在炼钢工序中采用转炉或电炉冶炼钢水及钢包合金化。在钢水出钢出至1/5时，依次加入硅锰、硅铁、钒氮合金以及氮化硅锰，钢水出至4/5时将其完全加完，使钢水成分中N含量达到0.017%、V含量达到0.103%。同时出钢温度控制在1637℃。然后钢水经过LF炉进行精炼。

在连铸工序中，由连铸机进行拉坯成型，从而成型为150mm×150mm方坯，拉坯速度为1.81m/s。

在轧钢工序中，将成型的钢在在1150℃的开轧温度进行轧制，并在1056℃的终轧温度进行轧制，而后进行轻穿水工艺控制，使成品上冷床温度为960℃。从而获得满足性能要求的HRB600E高强抗震钢筋。其具体成分见表1，性能参数见表2。

表1本发明钢筋的化学成分（wt%）

实施例	C	Si	Mn	V	P	S	N
								1	0.17	0.60	1.35	0.105	0.018	0.022	0.019
2	0.24	0.48	1.47	0.095	0.020	0.019	0.021
								3	0.22	0.75	1.20	0.110	0.016	0.018	0.023
4	0.19	0.78	1.48	0.103	0.021	0.020	0.017

表2本发明HRB600E抗震钢筋的性能参数

从表2可以看出，本发明生产的实施1-4的HRB600E抗震钢筋的屈服强度R_el≥600Mpa、强屈比R_m/R_el≥1.25，延伸率A≥18%；最大力伸长率Agt≥9%，这些性能指标均高于现行标准要求。由此可见，本发明的HRB600E高强抗震钢筋完全满足标准要求，且有较大的富余。

另外，需要指出，本发明的HRB600E高强抗震钢筋的钒含量比同级别的屈服强度的钢筋中的钒的含量减少了30~40%左右，这节约了大量的微金属合金，同时还能很好的满足高强抗震钢筋的各项性能的要求，另外，在本发明的方法中，采用高氮技术和轧后轻穿水工艺相结合的技术进行生产，充分利用了V与N强化机理，显著提高了钢筋的各项性能，使屈服强度R_el大于600Mpa的同时，强屈比R_m/R_el大于1.25，本发明的钢筋能够显著地节约合金元素，从而降低了生产成本，增加了产品的市场竞争力。

Claims

1.一种HRB600E抗震钢筋，其特征在于，所述抗震钢筋按重量百分比由以下元素组成：C：0.17%~0.25%；Si：0.40%~0.80%；Mn：1.10%~1.50%；V：0.07%~0.11%；P≤0.035%；S≤0.035%；N：0.017-0.023%；其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的HRB600E抗震钢筋，其特征在于，所述抗震钢筋按重量百分比由以下元素组成：C：0.17%~0.24%；Si：0.45%~0.78%；Mn：1.20%~1.50%；V：0.09%~0.11%；P≤0.035%；S≤0.035%；N：0.017-0.023%；其余为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的HRB600E抗震钢筋，其特征在于，所述HRB600E抗震钢筋的屈服强度R_el为600Mpa-750Mpa，强屈比R_m/R_el为1.25-1.35，延伸率A为：18%-21%，最大力伸长率Agt为9%-15%。

4.权利要求1所述的HRB600E抗震钢筋的生产方法，包括炼钢工序、连铸工序和轧钢工序，其特征在于，在所述炼钢工序的初炼工序中，对钢包中的钢水进行脱氧合金化，以使最终获得的HRB600E抗震钢筋按重量百分比含有0.07%~0.11%的V和0.017-0.023%的N。

5.根据权利要求4所述的HRB600E抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述合金化是在钢水出钢至1/5~1/3时，开始将用于调整钢水成分的金属或合金加入钢水，并在钢水出钢至3/5~4/5时，加完用于调整钢水成分的金属或合金。

6.根据权利要求5所述的HRB600E抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述用于调整钢水成分的合金是硅锰合金、硅铁合金、钒氮合金和微氮合金。

7.根据权利要求6所述的HRB600E抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述微氮合金为氮化硅或氮化硅锰。

8.根据权利要求4所述的HRB600E抗震钢筋的生产方法，其特征在于，在所述轧钢工序中，开轧温度为1100℃~1200℃，终轧温度为1020~1060℃，轧后进行轻穿水工艺控制以确保上冷床温度在940~970℃之间。

9.根据权利要求4所述的HRB600E抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述HRB600E抗震钢筋的屈服强度R_el为600Mpa-750Mpa，强屈比R_m/R_el为1.25-1.35，延伸率A为：18%-21%，最大力伸长率Agt为9%-15%。