CN111020392B - 一种低合金hrb400e钢筋的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低合金HRB400E钢筋的生产方法。该钢筋包括以下重量百分比的元素：0.20～0.25％碳，0.20～0.50％硅，1.0～1.20％锰，0.015～0.035％钒和0.01～0.025％氮，其余为铁和不可避免的杂质元素，所述杂质元素中磷≤0.035wt％，硫≤0.035wt％。该钢筋中钒含量可低至0.015％，从而能够降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低合金HRB400E钢筋的生产方法。
背景技术
HRB400E为高强抗震钢筋，广泛应用于对安全性能要求较高的桥梁、建筑、海洋工程等重点工程。为保证HRB400E钢筋具有较好的力学性能和焊接性能，普遍采用添加锰(Mn)、钒(V)元素的合金化方式。尤其是2018年后国标对钢筋金相组织提出要求后，传统的穿水淬火工艺受到限制，使钒元素几乎成为必须的合金元素。随着钢筋生产企业对钒元素需求量的增加，钒价格急剧上涨，由此使得HRB400E钢筋的成本随之提高。
发明内容
针对HRB400E钢筋需要添加钒元素而使成本增加的问题，本发明提供一种低合金HRB400E钢筋。
以及，本发明还提供上述低合金HRB400E钢筋的生产方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下技术方案：
一种低合金HRB400E钢筋，包括以下重量百分比的元素：0.20～0.25％碳，0.20～0.50％硅，1.0～1.20％锰，0.015～0.035％钒和0.01～0.025％氮，其余为铁和不可避免的杂质元素，所述杂质元素中磷≤0.035wt％，硫≤0.035wt％。
该钢筋中钒的重量百分含量可低至0.015％，因此能够降低生产成本。同时，该钢筋还具有良好的力学性能，可满足抗震钢筋对于屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、最大力延伸率以及强屈比的要求。
以及，本发明实施例还提供上述低合金HRB400E钢筋的生产方法，具体包括如下步骤：
S1、将含有所述HRB400E钢筋中各元素的铸坯加热至950～990℃，且所述铸坯里外温度差≤15℃；
S2、将加热后的所述铸坯进行轧制，轧制温度及终轧温度均为850～950℃，得到成品材；
S3、将所述成品材以45～55℃/min的第一冷却速率冷却至585～615℃，再以1.5～3.5℃/min的第二冷却速率冷却至320～400℃的终冷温度。
本生产方法的步骤和各步骤中的参数适用于含有上述元素的铸坯，具体来说：该生产方法首先在S1中限定了铸坯加热温度和铸坯内外温差，使铸坯表层不产生闭环组织；在S1的加热温度以及S2中的轧制温度和终轧温度可防止晶粒粗大而对整体力学性能产生不利影响；然后在S3中采用了两步冷却，首先通过第一冷却速率的快速冷却避免铸坯中冷奥氏体发生转变，如先共析铁素体的析出和片层间距较大的高温珠光体转变；然后通过第二冷却速率的缓慢冷却，使材料在珠光体转变区有充分的时间发生转变，避免因冷速过快形成贝氏体或马氏体，并使钒的碳氮化物有充分的时间析出，从而提高钢的强韧性。本生产方法结合铸坯中各元素的含量，通过在轧制过程中限定加热温度、轧制温度、终轧温度以及采用快速冷却与缓慢冷却并限定冷却速率与温度，使生产所得钢筋在降低合金使用量的情况下依然具有优异的力学性能，屈服强度≥455MPa，抗拉强度≥650MPa，断后延伸率≥26％，最大力延伸率≥14.5％，强屈比≥1.41。该生产方法使HRB400E钢筋中合金的使用量降低，大大降低生产成本。
此外，在S3中达到终冷温度后，可采用任意冷却速度和冷却方式，在生产中可根据实际生产条件选择风冷、水冷、空冷等冷却方式，无需再次限定。
优选地，所述铸坯横截面为边长150～165mm的矩形。
优选地，所述成品材的直径为14～25mm。
优选地，所述第一冷却速率为55℃/min。
优选地，所述第二冷却速率为2.5℃/min。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供了一种低合金HRB400E钢筋，包括以下重量百分比的元素：C：0.24％，Si：0.22％，Mn：1.10％，V：0.016％，N：0.020％，P：0.020％，S：0.015％，其余为Fe。其生产方法包括如下步骤：
S1、将含有以上元素的铸坯加热至975℃，铸坯里外温度差为9℃；铸坯横截面为边长150mm的正方形；
S2、将加热后的铸坯进行轧制，轧制温度为950℃，终轧温度为841℃，轧制成直径为14mm的成品材；
S3、将成品材以51℃/min的第一冷却速率冷却至610℃，再以3.5℃/min的第二冷却速率冷却至400℃。
实施例2
本实施例提供了一种低合金HRB400E钢筋，包括以下重量百分比的元素：C：0.21％，Si：0.23％，Mn：1.00％，V：0.021％，N：0.025％，P：0.031％，S：0.035％，其余为Fe。其生产方法包括如下步骤：
S1、将含有以上元素的铸坯加热至990℃，铸坯里外温度差为15℃；铸坯横截面为边长165mm的正方形；
S2、将加热后的铸坯进行轧制，轧制温度为880℃，终轧温度为930℃，轧制成直径为18mm的成品材；
S3、将成品材以55℃/min的第一冷却速率冷却至605℃，再以2.7℃/min的第二冷却速率冷却至380℃。
实施例3
本实施例提供了一种低合金HRB400E钢筋，包括以下重量百分比的元素：C：0.20％，Si：0.25％，Mn：1.20％，V：0.025％，N：0.021％，P：0.035％，S：0.021％，其余为Fe。其生产方法包括如下步骤：
S1、将含有以上元素的铸坯加热至950℃，铸坯里外温度差为7℃；铸坯横截面为边长150mm的正方形；
S2、将加热后的铸坯进行轧制，轧制温度为940℃，终轧温度为950℃，轧制成直径为16mm的成品材；
S3、将成品材以48℃/min的第一冷却速率冷却至598℃，再以3.2℃/min的第二冷却速率冷却至370℃。
实施例4
本实施例提供了一种低合金HRB400E钢筋，包括以下重量百分比的元素：C：0.25％，Si：0.20％，Mn：1.12％，V：0.015％，N：0.010％，P：0.019％，S：0.008％，其余为Fe。其生产方法包括如下步骤：
S1、将含有以上元素的铸坯加热至963℃，铸坯里外温度差为12℃；铸坯横截面为边长165mm的正方形；
S2、将加热后的铸坯进行轧制，轧制温度为850℃，终轧温度为870℃，轧制成直径为25mm的成品材；
S3、将成品材以50℃/min的第一冷却速率冷却至600℃，再以1.5℃/min的第二冷却速率冷却至391℃。
实施例5
本实施例提供了一种低合金HRB400E钢筋，包括以下重量百分比的元素：C：0.23％，Si：0.21％，Mn：1.14％，V：0.023％，N：0.017％，P：0.013％，S：0.023％，其余为Fe。其生产方法包括如下步骤：
S1、将含有以上元素的铸坯加热至982℃，铸坯里外温度差为11℃；铸坯横截面为边长150mm的正方形；
S2、将加热后的铸坯进行轧制，轧制温度为910℃，终轧温度为850℃，轧制成直径为20mm的成品材；
S3、将成品材以45℃/min的第一冷却速率冷却至615℃，再以1.9℃/min的第二冷却速率冷却至320℃。
检验例
对实施例1～5所得HRB400E钢筋进行力学性能的考察，结果如表1所示。
表1 成品力学性能
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 屈服强度/MPa | 463 | 475 | 490 | 459 | 460 |
| 抗拉强度/MPa | 658 | 679 | 692 | 653 | 651 |
| 断后延伸率/％ | 29 | 27 | 26 | 28 | 27 |
| 最大力延伸率/％ | 14.5 | 14.7 | 14.6 | 15.2 | 14.8 |
| 强屈比 | 1.42 | 1.43 | 1.41 | 1.42 | 1.42 |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种低合金HRB400E钢筋的生产方法，其特征在于，所述低合金HRB400E钢筋包括以下重量百分比的元素：0.20～0.25％碳，0.20～0.50％硅，1.0～1.20％锰，0.015～0.035％钒和0.01～0.025％氮，其余为铁和不可避免的杂质元素，所述杂质元素中磷≤0.035wt％，硫≤0.035wt％；
所述低合金HRB400E钢筋的生产方法具体包括如下步骤：
S1、将含有所述HRB400E钢筋中各元素的铸坯加热至950～990℃，且所述铸坯里外温度差≤15℃；
S2、将加热后的所述铸坯进行轧制，轧制温度及终轧 温度均为850～950℃，得到成品材；
S3、将所述成品材以45～55℃/min的第一冷却速率冷却至585～615℃，再以1.5～3.5℃/min的第二冷却速率冷却至320～400℃的终冷温度。
2.根据权利要求1所述低合金HRB400E钢筋的生产方法，其特征在于，所述铸坯横截面为边长150～165mm的矩形。
3.根据权利要求1所述低合金HRB400E钢筋的生产方法，其特征在于，所述成品材的直径为14～25mm。
4.根据权利要求1所述低合金HRB400E钢筋的生产方法，其特征在于，所述第一冷却速率为48℃/min。
5.根据权利要求4所述低合金HRB400E钢筋的生产方法，其特征在于，所述第二冷却速率为3.2℃/min。
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