高強抗震鋼筋及其製造方法
2023-09-27 05:37:10
專利名稱：高強抗震鋼筋及其製造方法
技術領域：
本發明屬於合金鋼冶煉和加工技術領域。具體來說，本發明涉及一種建築用抗震 鋼筋及其製備方法。
背景技術：
預測到2010年末，我國建築用鋼材總消費量約19000萬噸，佔鋼材總消費量的 53%，其中螺紋鋼筋消費量7200萬噸，佔建築用鋼的38% ；線材消費量5200萬噸，佔建築 用鋼的27%;薄板消費量2400萬噸，佔建築用鋼的13%，在國民經濟發展中佔據重大作用。 建築工程的質量和安全比任何時候都要放到十分重要的地位。越來越嚴格的工程結構抗震 設計規範對鋼筋的屈服強度和塑性性能要求也越來越高，同時還要求鋼筋有較高的強屈比 (Rm/Rel)和韌塑性。精軋螺紋鋼筋是20世紀70年代原聯邦德國開發並獲專利權的產品， 具有連接、錨固簡便安全，施工方便、節約等優點，較好地解決了鋼筋焊接問題，已廣泛應用 於建築領域。微合金化、晶粒細化、控軋控冷、軋後餘熱處理等技術的發明應用極大的提高 了鋼筋的性能，建築用抗震鋼筋的研製是現代冶金生產技術與物理冶金研究成果相結合的 產物。目前開發的抗震鋼筋屈服強度主要集中在500MPa級，強度級別較低；含有Nb、V等 多種合金元素，合金成本高；且均採用控軋控冷方法，工藝複雜、能源消耗量大。例如武鋼 集團昆明鋼鐵股份有限公司申請的「HRB500E高性能抗震鋼筋及其生產方法」，"HRB500E釩 氮高強度抗震鋼筋及其生產方法」、「HRB500E鈮硼複合微合金高性能抗震鋼筋及其生產方 法」；中南大學申請的「一種500MPa級高強抗震鋼筋生產工藝」；馬鞍山鋼鐵股份有限公司申 請的「高強度抗震熱軋鋼筋用鋼」，均需要較嚴格的控軋控冷工藝，且強度級別均在500MPa。 隨著工程結構對建築用鋼筋強度要求的提高，如何製備屈服強度級別在500MPa以上且成 本低廉的建築用超高強度抗震鋼筋是目前需要解決的實際問題。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種HRB500以上的高強度抗震鋼筋。該鋼筋具有 仿晶 界型鐵素體/粒狀貝氏體、或貝氏體/馬氏體的復相組織，通過控制復相組織中各相的比例 及大小，獲得良好的強韌性配合，同時，該鋼筋成分及製造工藝簡單，抗拉強度與屈服強度 比值高，並具有良好的可焊接性和抗震性。本發明的另一目的是提供一種上述高強度抗震鋼筋的製造方法，該方法工藝簡 單，通過簡單元素的添加以及特定的熱處理方式，製造出了高強度，抗震性和焊接性均十分 良好的高強度抗震鋼筋。為了實現上述目的，本發明採用如下的技術方案—種高強度抗震鋼筋，用常規煉鋼冶煉後，連鑄成棒坯，鋼中各成分的重量百分比 為C :0· 08 0. 15wt%
Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 2 1· 5wt%Cr:0 1.0wt%P 0 ~ 0. 02wt%S:0 0.01wt%其餘為Fe，棒坯高溫軋製得到鋼筋，鋼筋空冷到200 40(TC收集打捆後緩冷，或者空冷到 室溫收集打捆後並在200 40(TC去應力處理得到高強度抗震鋼筋，鋼筋的顯微組織為仿 晶界型鐵素體和粒狀貝氏體的復相組織，其強度在HRB500級以上，鋼筋顯微組織中各組分 為仿晶界型鐵素體--------------10 40%粒狀貝氏體-----------------------50 ~ 90% ο進一步地，鋼筋截面的直徑為25-50mm。優選地，所述鋼的成分為C 0.08 0.15wt%Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 2 1. 5wt%Cr :0· 1 1. 20wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0. Olwt %其餘為Fe。—種高強度抗震鋼筋的製造方法，包括以下步驟(1)用常規煉鋼工藝冶煉後，連鑄成棒坯，使鋼中各成分的重量百分比如上所述；(2)將所述棒坯加溫至1200 1250°C，保溫0. 5 2小時；(3)將所述棒坯冷卻至1050 1100°C時，對棒坯進行軋制，至800 980°C時結束 軋制，得到鋼筋；(4)將所述鋼筋空冷至室溫並將空冷後的鋼筋在200 400°C去應力處理2 6 小時，或者將所述鋼筋空冷至200 400°C時收集打捆並緩冷。一種高強度抗震鋼筋，用常規煉鋼冶煉後，連鑄成棒坯，鋼中各成分的重量百分比 為C 0.20 0.30wt%Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 5 1. 0wt%Cr :0· 1 1. 0wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0. Olwt %其餘為Fe，棒坯高溫軋製得到鋼筋，鋼筋空冷到200 400°C收集打捆後緩冷，或者空冷到室 溫並在200 400°C去應力處理得到高強度抗震鋼筋，鋼筋的顯微組織為貝氏體和馬氏體的復相組織，其強度在HRB800級以上，鋼筋顯微組織中各組分為貝氏體--------------10 40%;馬氏體---------------60 90%。優選地，所述鋼筋的強度為HRB933以上。優選地，鋼筋截面的直徑為25_50mm。一種高強度抗震鋼筋的方法，其特徵在於該方法包括以下步驟(1)用常規煉鋼工藝冶煉後，連鑄成棒坯，使鋼中各成分的重量百分比為C 0.20 0.30wt%Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 5 1. 0wt%Cr :0· 1 1. 2wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0. Olwt %其餘為Fe，(2)將上述鋼筋毛坯加溫至1200 1250°C，保溫0. 5 2小時；(3)將上述棒坯冷卻至1050 1100°C時，對棒坯進行軋制，至900 980°C時結束 車L制，得到棒材；(4)將所述鋼筋空冷至室溫並將空冷後的鋼筋在200 400°C去應力處理2 6 小時，或者將所述鋼筋空冷至200 400°C時收集打捆並緩冷。—種高強度抗震鋼筋，用常規煉鋼冶煉後，連鑄成棒坯，鋼中各成分的重量百分比 為C 0. 20 0.3 Iwt %Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 5 1. 0wt%Cr:0 1.5wt%Ti :0. 005 ~ 0. 04wt%V 0 0.04wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0.0 Iwt %其餘為Fe，棒坯高溫軋製得到鋼筋，鋼筋空冷到200 400°C收集打捆後緩冷，或者空冷到室 溫並在200 400°C去應力處理得到高強度抗震鋼筋，其強度在HRB800 1200級之間，鋼 筋的顯微組織為包含仿晶界型鐵素體、粒狀貝氏體、下貝氏體、馬氏體 中的兩種或兩種以上 的復相組織，鋼筋顯微組織中包括貝氏體---------------10 40%;馬氏體---------------50 90%。優選地，鋼筋的直徑為20_50mm。進一步地，所述鋼的成分為C 0. 20 0.3 Iwt %
Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 5 1· 0wt%Cr :0· 5 1. 0wt%Ti :0· 02 0. 03wt%V 0.02 0.04wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0. Olwt %其餘為Fe。一種高強度抗震鋼筋的方法，其特徵在於該方法包括以下步驟(1)用常規煉鋼工藝冶煉後，連鑄成棒坯，使鋼中各成分的重量百分比為C 0. 20 0.3 Iwt %Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 5 1. 0wt%Cr:0 1.5wt%Ti :0. 005 ~ 0. 04wt%V 0 0.04wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0.0 Iwt %其餘為Fe，(2)將上述鋼筋毛坯加溫至1200 1250°C，保溫0. 5 2小時；(3)將上述棒坯冷卻至1050 1100°C時，對棒坯進行軋制，至900 980°C時結束 車L制，得到棒材；(4)將所述鋼筋空冷至室溫並將空冷後的鋼筋在200 400°C去應力處理2 6 小時，或者將所述鋼筋空冷至200 400°C時收集打捆並緩冷。與現有技術相比，本發明具有以下優點1)合金元素簡單，價格低廉；2)工藝簡 單；3)鋼筋強屈比高，利於抗震。
具體實施例方式以下對本發明的方法進行詳細說明，但這些實施例僅僅是例示的目的，並不旨在 對本發明的範圍進行任何限定。1-1HRB500級以上的高強度抗震鋼筋的製備本發明的HRB500級以上級高強度抗震鋼筋，用常規煉鋼冶煉後，鋼中各 成分的重 量百分比為C 0.08 0.15wt%Mn :1· 8 3. 2wt%Si :0· 2 1. 5wt%Cr:0 1.0wt%P 0 — 0. 02wt%S 0 0. 01wt%
其餘為Fe。實施例1首先，用常規煉鋼工藝冶煉後，連鑄成圓棒坯，使鋼中各成分的重量百分比如表1所示；將上述鋼坯加溫至1200°C，保溫45min ；將上述鋼坯冷卻至1000°C時進行軋制，至 850°C時結束軋制，得到直徑45mm的鋼筋，將上述鋼筋空冷至室溫。實施例2首先，用常規煉鋼工藝冶煉後，連鑄成鋼坯，使鋼中各成分的重量百分比如表1所 示；將上述鋼筋毛坯加溫至1200°C，保溫45min ；將上述鋼筋毛坯冷卻至1050°C時，對鋼筋 毛坯進行軋制，至900°C時結束軋制，得到直徑為40mm的鋼筋，將上述鋼筋空冷至30(TC收 集打捆，緩冷。表1、本發明實施例化學成分(wt % )
權利要求
一種高強度抗震鋼筋，用常規煉鋼冶煉後，連鑄成棒坯，鋼中各成分的重量百分比為C 0.08～0.15wt％Mn1.8～3.2wt％Si0.2～1.5wt％Cr0～1.0wt％P 0～0.02wt％S 0～0.01wt％其餘為Fe，棒坯高溫軋製得到鋼筋，鋼筋空冷到200～400℃收集打捆後緩冷，或者空冷到室溫收集打捆後並在200～400℃去應力處理後得到高強度抗震鋼筋，鋼筋的顯微組織為仿晶界型鐵素體和粒狀貝氏體的復相組織，其強度在HRB500級以上，鋼筋顯微組織中各組分為仿晶界型鐵素體 10～40％；粒狀貝氏體 60～90％。
2.如權利要求1所述的高強度抗震鋼筋，其中所述鋼筋截面的直徑為25-50mm。
3.如權利要求1或2所述的高強度抗震鋼筋，其中所述鋼中的成分為 C 0. 08 0. 15wt%Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 2 1. 5wt% Cr :0. 25 0. 95wt% P 0 0. 02wt% S 0 0. 01wt% 其餘為Fe。
4.如權利要求1-3任一項所述高強度抗震鋼筋的製造方法，包括以下步驟(1)用常規煉鋼工藝冶煉後，連鑄成棒坯，使鋼中各成分的重量百分比如權利要求1-3 中所述；(2)將所述棒坯加溫至1200 1250°C，保溫0.5 2小時；(3)將所述棒坯冷卻至1050 1100°C時，對棒坯進行軋制，至800 980°C時結束軋 制，得到鋼筋；(4)將所述鋼筋空冷至室溫並將空冷後的鋼筋在200 400°C去應力處理2 6小時， 或者將所述鋼筋空冷至200 400°C時收集打捆並緩冷。
5.一種高強度抗震鋼筋，用常規煉鋼冶煉後，連鑄成棒坯，鋼中各成分的重量百分比為C 0. 15 0. 30wt% Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 5 1. Owt% Cr :0. 05 1. Owt % P 0 0. 02wt% S 0 0. 01wt%其餘為Fe，棒坯高溫軋製得到鋼筋，鋼筋空冷到200 40(TC收集打捆後緩冷，或者空冷到室溫並 在200 400°C去應力處理得到高強度抗震鋼筋，鋼筋的顯微組織為貝氏體和馬氏體的復 相組織，其強度在HRB800級以上，鋼筋顯微組織中各組分為貝氏體--------------10 40% ；馬氏體---------------60 90%。
6.如權利要求5所述的高強度抗震鋼筋，其中，所述鋼筋的強度為HRB933以上。
7.如權利要求5或6所述的高強度抗震鋼筋，其中，所述鋼筋截面的直徑為25-50mm。
8.如權利要求5-7任一項高強度抗震鋼筋的製造方法，其特徵在於該方法包括以下步驟(1)用常規煉鋼工藝冶煉後，連鑄成棒坯，使鋼中各成分的重量百分比為 C 0. 15 0. 30wt%Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 5 1. Owt% Cr :0. 1 1. Owt% P 0 0. 02wt% S 0 0. 01wt% 其餘為Fe，(2)將上述鋼筋毛坯加溫至1200 1250°C，保溫0.5 2小時；(3)將上述棒坯冷卻至1050 1100°C時，對棒坯進行軋制，至900 980°C時結束軋 制，得到棒材；(4)將所述鋼筋空冷至室溫並將空冷後的鋼筋在200 400°C去應力處理2 6小時， 或者將所述鋼筋空冷至200 400°C時收集打捆並緩冷。
9.一種高強度抗震鋼筋，用常規煉鋼冶煉後，連鑄成棒坯，鋼中各成分的重量百分比為C 0. 20 0. 35wt% Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 5 1. Owt% Cr 0 1. 5wt% Ti 0. 005 0. 04wt% V 0 0. 04wt% P 0 0. 02wt% S 0 0. 01wt% 其餘為Fe，棒坯高溫軋製得到鋼筋，鋼筋空冷到200 40(TC收集打捆後緩冷，或者空冷到室溫並 在200 400°C去應力處理得到高強度抗震鋼筋，鋼筋的顯微組織為貝氏體，馬氏體的復相 組織，其強度在HRB1200級以上，鋼筋顯微組織中各組分為貝氏體--------------10 40% ；馬氏體---------------60 90%。
10.如權利要求9所述的高強度抗震鋼筋，其中，鋼筋的直徑為20-50mm。
11.如權利要求9或10所述的高強度抗震鋼筋，其中，所述鋼的成分為 C 0. 25 0. 31wt%Mn 1. 8 3. 2wt% Si :0. 5 1. Owt % Cr :0. 5 1. Owt % Ti :0. 01 0. 04wt% V 0 0. 04wt% P 0 0. 02wt% S 0 0. 01wt% 其餘為Fe。
12.如權利要求9-11任一項所述高強度抗震鋼筋的方法，其特徵在於該方法包括以下 步驟(1)用常規煉鋼工藝冶煉後，連鑄成棒坯，使鋼中各成分的重量百分比為分別如權利要 求9-11任一項中所述；(2)將上述鋼筋毛坯加溫至1200 1250°C，保溫0.5 2小時；(3)將上述棒坯冷卻至1050 1100°C時，對棒坯進行軋制，至900 980°C時結束軋 制，得到棒材；(4)將所述鋼筋空冷至室溫並將空冷後的鋼筋在200 400°C去應力處理2 6小時， 或者將所述鋼筋空冷至200 400°C時收集打捆並緩冷。
全文摘要
本發明公開了一種高強抗震鋼筋及其製造方法，該高強度抗震鋼筋的屈服強度為500-1200MPa，其中在600MPa級別以下除Mn、Si外不需要添加合金元素。該鋼筋只需要用常規煉鋼冶煉後，連鑄成坯，軋制空冷，鋼中各成分的重量百分比為C0.08～0.35wt％；Mn1.8～3.2wt％；Si0.2～1.5wt％；Cr0～1.0wt％；P0～0.02wt％；S0～0.01wt％。在必要時添加少量V、Nb等微合金元素。該鋼筋具有仿晶界型鐵素體/粒狀貝氏體、下貝氏體/馬氏體等類型的復相組織，通過控制各相的比例、形態及分布，獲得良好的強韌性配合。該鋼筋具有超常的強屈比，與現有高強鋼筋相比，抗拉強度餘量高出50％。
文檔編號C22C38/04GK101988172SQ20101055547
公開日2011年3月23日 申請日期2010年11月23日 優先權日2010年11月23日
發明者白秉哲 申請人:白秉哲