高強度高塑性熱處理鋼筋及其製備方法
2023-10-23 22:51:27 3
專利名稱：高強度高塑性熱處理鋼筋及其製備方法
技術領域：
本發明涉及到一種高強度高塑性熱處理鋼筋(簡稱HTB)及其製備方法，屬於金屬材料與加工技術領域。適用於鐵路、國防等強度要求較高的混凝土構件上。
背景技術：
生產性能優良並且價格低廉的鋼材，一直是鋼鐵企業追求的目標。在鋼材生產和消費總量中，建築鋼筋佔有很大比重，隨著建築業的迅速發展，對熱軋鋼筋性能的要求越來越高。屈服強度500MPa及以上級別強度的帶肋鋼筋具有強度高、安全儲備性大、使用時節省鋼材用量等優點，適合應用在高層、大跨度、鐵路軌道等建築中。在國外，普遍採用500MPa及以上級別鋼筋作為建築中的主力鋼筋。我國也正在加快高強度鋼筋的研製，著力開發添加合金元素和採用軋後在線穿水工藝提高鋼筋的屈服強度和抗拉強度，多數鋼廠已成功生產出500MPa級強度的鋼筋，部分鋼廠也積極開始研究600MPa及以上級別高強度鋼筋的生產。
目前國內生產屈服強度在600MPa及以上的高強度鋼筋主要採用以下二類工藝進行。一類是在20MnSi的基礎上，採用釩鐵、鈮鐵、釩氮微合金化提高鋼的強度。該方法生產的鋼筋強度要提高到600MPa，需加入大量的合金，導致其生產成本過高，產品的競爭優勢較差，企業生產動力不足，從而不利於高強度鋼筋的推廣和應用，用該方法大力發展高強鋼筋也會導致國家合金礦產資源的大量消耗。另一類使用微量合金工藝，採用軋後在線餘熱處理等快冷工藝提高鋼筋強度。該方法合金成分也可大幅降低，但存在如下缺陷短時間的軋後快冷工藝會帶來肋部和肋底基圓的冷卻不均勻、以及大斷面芯部和邊部存在溫度梯度差的問題，對組織和韌性不利，最終導致鋼筋性能波動較大，容易出現屈服不明顯和混晶現象，產品質量穩定性差，且屈服強度很難達到600MPa以上，另外經過普通熱處理後鋼筋的塑性較差，斷後伸長率僅為6 7%，塑性較差。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種能儘量節省其它金屬成份用量的高強度高塑性熱處理鋼筋；本發明的另一個目的是提供一種適合製備該高強度高塑性熱處理鋼筋的方法。為實現上述第一個目的，本發明採用的技術方案是所述的高強度高塑性熱處理鋼筋，具有如下質量百分比的成份C :0. 20 0. 25%,Si 0. 56 0. 75%,Mn 1. 10 I. 65%,V 0. 01 0. 05%,Cr 0. 10 0. 20%,Nh 0. 01 0. 02%,P ^ 0. 040%,S彡0. 040%，餘量為Fe。進一步地，前述的高強度高塑性熱處理鋼筋，其中，還含有總的質量百分比為0.01 0. 1%的以下三種成份中的至少一種Ni、B、Ti。鋼中加入適量的鎳，能提高對酸、鹼的耐腐蝕能力，在高溫下有防鏽和耐熱能力。另外，鎳能提高鋼的強度，而又能保持良好的塑性和韌性。鋼中可加入鈦和(或)硼鈦和硼能使鋼的內部組織緻密，細化晶粒；鈦能降低時效敏感性和冷脆性，還能改善焊接性能。
為實現上述第二個目的，本發明先經過熱軋將鋼坯軋製成鋼筋，有直條和盤條兩種產品和工藝，熱軋工藝的目的是保證熱處理工藝所需原材料有好的組織和原始性能；再經過熱處理工藝來進一步提高鋼筋的性能。其主要工藝步驟如下。高強度高塑性熱處理鋼筋的製備方法，包括如下步驟(一)熱軋工藝(I)直條鋼筋的熱軋工藝將含有所述成份的鋼坯送入加熱爐內加熱，控制鋼坯在加熱爐的均熱溫度為1080 1180°C，然後進行軋制，開軋溫度980 1040°C，通過精軋後弱冷至940 10300C ;送冷床自然空冷至室溫；(2)盤條鋼筋的熱軋工藝將含有所述成份的鋼坯送入加熱爐內加熱，控制鋼坯在加熱爐的均熱溫度為1050 1150°C，然後進行軋制，開軋溫度940 1000°C，入精軋溫度880 940°C，鋼筋終軋後弱冷至880 950°C進行吐絲成圈；送入輥道速度為0. 5 I. Om / s的斯太爾摩輥道冷卻；(二)熱處理工藝將步驟(一)得到的鋼筋進行淬火，淬火加熱溫度為850 950°C，保溫60 100分鐘後進行快速水冷；淬火之後再進行回火,回火加熱溫度為400 600°C，獲得以回火索氏體為主的組織。 本發明採用Cr、V、Nb複合微量化，成本經濟合理，製成的成品的公稱直徑可為6.5mm 50mm，外形為光圓、帶肋或螺紋，能滿足極大多數用戶需求。與現有技術相比，本發明突出的有益效果為本發明的碳、矽、錳含量與餘熱處理鋼筋標準GB 13014-1991中的成分相當。本發明中含微量的Cr，Cr的突出作用是成倍的增加鋼的淬透性。對熱處理鋼筋而言，增加鋼的淬透性具有重要的意義，通過相變強化可以使鋼筋獲得較高的強度。GB 13014中餘熱處理後鋼的屈服強度為440Mpa。而熱軋鋼筋最高強度到600Mpa，但需加入較大量的V、Nb等合金元素，最大力總伸長率Agt大多僅為5% 6%有的甚至更低；普通熱處理後鋼筋的斷後伸長率在6 8%。本發明減少了 Si、Mn、V、Nb合金的用量，同時通過熱處理過程提升材料力學性能，可顯著降低原材料成本。本發明將鋼筋的屈服強度提高到650Mpa及以上，同時斷後伸長率不小於18%，最大力總伸長率Agt不小於7. 5%，該鋼筋的耐腐蝕性能也比普通鋼筋提高2 5倍。本發明無論在合金成本還是生產工藝上，均具有極大的優勢，而且符合當前冶金行業「節能降耗」的總體發展趨勢。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步的描述。實施例一、6. 5mm盤條螺紋鋼。6. 5mm盤條螺紋鋼具有如下質量百分比的成份C :0. 20%, Si 0. 56%, Mn 1.38%, V 0. 015%, Cr 0. 1%, Nb 0. 014%，P :0. 018%，S :0. 008%，餘量為 Fe。上述6. 5mm盤條螺紋鋼的製備工藝如下。熱軋工藝將含有上述成份的鋼坯送入加熱爐內加熱，控制鋼坯在加熱爐的均熱溫度為1080 1130°C，開軋溫度970 990°C，入精軋溫度920 930°C，吐絲溫度930 940°C。送入輥道速度為0. 5m / s的斯太爾摩輥道冷卻；風機全關。得6. 5mm盤條螺紋鋼。熱處理工藝將熱軋後的6. 5mm盤條螺紋鋼進行淬火，淬火加熱溫度為900°C，保溫90分鐘後進行快速水冷；之後再進行回火，回火加熱溫度為500°C。熱軋後和熱處理後鋼筋的性能見表I。表I
權利要求
1.高強度高塑性熱處理鋼筋，其特徵在於具有如下質量百分比的成份c0. 20 O.25%, Si :0. 56 O. 75%, Mn :1. 10 I. 65%, V :0. 01 O. 05%, Cr :0. 10 O. 20%, Nb O.01 O. 02%, P≤ O. 040%, S ≤ O. 040%，餘量為 Fe。
2.根據權利要求I所述的高強度高塑性熱處理鋼筋，其特徵在於還含有總的質量百分比為O. 01 O. 1%的以下三種成份中的至少一種Ni、B、Ti。
3.根據權利要求I或2所述的高強度高塑性熱處理鋼筋的製備方法，包括如下步驟(一)熱軋工藝(I)直條鋼筋的熱軋工藝將含有所述成份的鋼坯送入加熱爐內加熱，控制鋼坯在加熱爐的均熱溫度為1080 1180°C，然後進行軋制，開軋溫度980 1040°C，通過精軋後弱冷至940 1030°C;送冷床自然空冷至室溫；(2)盤條鋼筋的熱軋工藝將含有所述成份的鋼坯送入加熱爐內加熱，控制鋼坯在加熱爐的均熱溫度為1050 1150°C，然後進行軋制，開軋溫度940 1000°C，入精軋溫度880 940°C，鋼筋終軋後弱冷至880 950°C進行吐絲成圈；送入輥道速度為O. 5 I. Om/s的斯太爾摩輥道冷卻；(二)熱處理工藝將步驟(一)得到的鋼筋進行淬火，淬火加熱溫度為850 950°C，保溫60 100分鐘後進行快速水冷；淬火之後再進行回火，回火加熱溫度為400 600°C，獲得以回火索氏體為主的組織。
全文摘要
本發明公開了一種能儘量節省其它金屬成份用量的高強度高塑性熱處理鋼筋，具有如下質量百分比的成份C0.20～0.25%，Si0.56～0.75%，Mn1.10～1.65%，V0.01～0.05%，Cr0.10～0.20%，Nb0.01～0.02%，P≤0.040%，S≤0.040%，餘量為Fe。本發明還公開了一種適合製備該高強度高塑性熱處理鋼筋的方法，先經過熱軋將鋼坯軋製成鋼筋，有直條和盤條兩種產品和工藝，熱軋工藝的目的是保證熱處理工藝所需原材料有好的組織和原始性能；再經過熱處理工藝來進一步提高鋼筋的性能。本發明成本經濟合理，產品的屈服強度達到650MPa級以上，且有良好的塑性和耐腐蝕性能。
文檔編號C22C38/28GK102766819SQ20121016338
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者吳錦圓, 彭家清, 汪德偉, 王進, 郭峰 申請人:江蘇永鋼集團有限公司