专利名称：Hrb500e高性能抗震钢筋及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种高性能抗震钢筋及其生产方法，尤其是一种HRB500E 高性能抗震钢筋及其生产方法，属于金属材料加工与成型技术领域。
背景技术：
热轧带肋钢筋是钢筋混凝土建筑结构的主要增强材料，在结构中承载 着拉、压应力和应变，高周或低周疲劳效应，高温或冷脆效应，物理或化 学腐蚀，钢筋再加工效应如焊接、机械连接、弯曲或调直等各种载荷，以 使混凝土能够充分满足各种功能要求，扩大应用范围。尤其是随着高层、 大跨度、抗震、耐低温、耐火等多功能建筑结构的出现，要求钢筋具有更 高的强度、韧性和较好的焊接性等综合性能。目前，世界主要工业国家已 淘汰了强度级别335MPa的带肋钢筋，如美国多采用屈服强度级别在 400MPa以上的钢筋，而欧盟各国基本上采用500MPa级钢筋，并在研制600 MPa热轧带肋钢筋。相比335MPa级别的钢筋，400MPa、 500MPa的钢筋 强度高、延性好、安全储备量大、抗震性能好、节省钢材用量，因此是一 种更节约、更高效的新型建筑材料。近年来国家积极倡导创建节约型社会， 十分重视高强度级别钢筋的研制和应用推广，国内许多地方，已经开始批 量推广使用服B500、服B500E钢筋。
国内传统工艺生产的HRB500、 HRB500E热轧带肋钢筋，主要以微合 金化的方式进行，即在HRB335成分的基础上，加入大量的V、 Nb等微合 金强化元素，利用这些元素在钢中形成和析出的碳氮化物、碳化物，沉淀 强化和细化晶粒，从而进一步提高钢筋的强度，达到更高的强度级别。但 这一工艺存在的主要问题有1、钒合金和铌铁等微合金价格较高，炼钢过 程中微合金加入量过大，导致其生产成本过高，完全挤占了企业的利润空 间，不利于提高企业的竞争力。2、常规微合金化工艺生产HRB500E高强度钢筋由于成本较高，企业生产动力不足，产量无法规模化，因此不利于
HRB500E高强度钢筋的推广和应用。3、作为国家重要战略储备物资的铌铁、 钒氮合金的矿产资源储量非常有限，而用常规生产工艺会使微合金铌铁、 钒氮合金消耗量大幅度增加，不利于稀有矿产资源和生态环境的保护。
发明内容
为降低HRB500E高性能抗震钢筋生产成本，更好地促进抗震钢筋推广 及应用，本发明目的之一是提供一种HRB500E高性能抗震钢筋。
本发明提供的HRB500E高性能抗震钢筋具有下列质量比的化学成分 C: 0.20 0.25 wt%， Si: 0.25 0.45wt% ，
Mm 1.30 1.55 wt%， Nb: 0.028 0.040 wt%、
S《0.045wt%， P《0.045wt%，
其余为Fe及不可避免的不纯物。 本发明目的之二是提供HRB500E高性能抗震钢筋的生产方法，它在轧 钢过程采用控冷控轧的方法，使钢筋组织晶粒细化，充分发挥细晶强化和 微合金强化作用，使强度进一步提高。在强度提高的同时，保持韧性和塑 性不变或略有改善。
本发明提供的HRB500E高性能抗震钢筋的生产方法通过以下技术方 案实现 一种HRB500E高性能抗震钢筋的生产方法，其特征在于经过下列 工艺步骤
A、 将化学成分如下的钢坯C: 0.20 0.25 wt%、 Si: 0.25 0.45wt %、 Mn: 1.30 1.55 wt%、 Nb: 0.028 0.040 wt%、 S《0.045wt%、 P《 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；送入炉温为1120 117(TC的加 热炉中，加热钢坯至坯温为1000 1050。C时，在速度为0.6 1.5m/s的轧制 条件下粗轧45 75秒，之后在速度为3.4 5.0 m/s的轧制条件下中轧54 82秒，最后在速度为8.2 15m/s的轧制条件下精轧55 75秒；
B、 将A步骤的精轧钢材在冷却水量为250 400 m7h、冷却水压力为 1.3 2.4MPa的条件下，快速冷却0.8 2.0秒，得温度为830 900'C的钢材，之后置于空气中自然空冷至室温，即可获得HRB500E细晶粒高性能抗 震钢筋，该钢筋的化学成分为C: 0.20 0.25 wt%、 Si: 0.25 0.45wt%、 Mn: 1.30 1.55 wt%、Nb: 0.028 0.040 wt0/o、 S《0.045wt%、 P《0.045wt%，
其余为Fe及不可避免的不纯物。
所述A步骤的各道轧制速度和轧制时间视不同钢种，不同规格要求而 具体确定。
所述B步骤的快速冷却参数即冷却水量、冷却水压、冷却时间视不同 钢种、不同规格要求而具体确定。
所述A步骤的钢坯是用现有技术的常规炼钢方法得到的，其中的微量 元素及其它化学成分含量是在炼钢过程中加入、控制得到的。
采用本发明上述方案生产出来的HRB500E细晶粒高性能抗震钢筋具 有以下优点
1、 生产HRB500E细晶粒高性能抗震钢筋时，只需在炼钢过程中加入 少量铌铁，使其化学成分及微量元素含量达到要求后，再通过轧钢生产工 艺中的轧后控冷方法，进一步细化晶粒，提高钢筋的强度。
2、 本发明生产的HRB500E高性能抗震钢筋工艺力学性能稳定， 一级 抗震合格率>98.5%，同时较好地解决了细晶粒高强度钢筋焊接时效等方面 存在的问题。
3、 本发明生产的HRB500E高性能抗震钢筋与常规V微合金化工艺生 产的冊B500E热轧钢筋相比，钢中只需加入少量铌合金，此外钢中Si含量 控制在较低水平，硅铁消耗同比明显降低；该工艺和常规V微合金化工艺 生产HRB500E相比，吨材成本降低165元，经济效益非常显著。
4、 本发明解决了现有技术中高级别钢筋的生产成本较高，企业生产动 力不足，产量无法规模化等问题，对HRB500E高级别抗震钢筋的推广和应 用起到了较好的推动作用。
5、 本发明与现有常规微合金化工艺相比，其微合金加入量大幅度降低， 有利于稀有矿产资源的保护，有利于建立节约型社会和实现可持续发展。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。 实施例l
A、 取下列化学成分的钢坯C: 0.20%、 Si: 0.36%、 Mn: 1.43%、 Nb: 0.036%、 S: 0.021%、 P: 0.027%，其余为Fe以及不可避免的不纯物；
B、 将上述钢坯送入炉温为112(TC的加热炉内，加热至坯温105(TC时， 送轧机轧制，轧制时，在速度为1.2 m/s的轧制条件下粗轧60秒，之后在 速度为4. 5m/s的轧制条件下中轧65秒，最后在速度为12 m/s的轧制条件 下精轧70秒;
C、 将B步骤的精轧钢材在冷却水量为360mVh、冷却水压力为1.5MPa 的条件下，快速冷却2秒，得温度为8卯。C的钢材，之后置于空气中自然空 冷至室温，即获得规格为①12mm的HRB500E细晶粒高性能抗震钢筋，该 钢筋的化学成分为C: 0. 20%、 Si: 0. 36%、 Mn: 1. 43%、 Nb: 0. 036%、 S: 0. 021 %、 P: 0.027%，其余为Fe以及不可避免的不纯物。
实施例2
A、 取下列化学成分的钢坯C: 0.23%、 Si: 0.38%、 Mn: 1.51%、 Nb : 0.037%、 S: 0.016%、 P: 0.023%,其余为Fe以及不可避免的不纯物；
B、 将上述钢坯送入炉温为117(TC的加热炉中，加热至铸坯温度1000 "C时，送轧机轧制，轧制时，在速度为0.6 m/s的轧制条件下粗轧70秒， 之后在速度为3.5 m/s的轧制条件下中轧70秒，最后在速度为9m/s的轧制 条件下精轧73秒；
C、 将B步骤的精轧钢材在冷却水总水量为390 mVh，冷却水压力为 2.2MPa条件下，快速冷却l秒，得温度为870。C的钢材，上冷床进行自然 空冷至室温，收集打捆，即获得规格为032mm的HRB500E细晶粒高性能 抗震钢筋，该钢筋的化学成分为C: 0.23%、 Si: 0.38%、 Mn: 1.51%、 Nb: 0.037%、 S: 0.016%、 P: 0.023%，其余为Fe以及不可避免的不纯物。
权利要求
1、一种HRB500E高性能抗震钢筋，其特征在于具有下列质量比的化学成分C0.20～0.25wt％， Si0.25～0.45wt％，Mn1.30～1.55wt％， Nb0.028～0.040wt％、S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。
2、 一种如权利要求1所述HRB500E高性能抗震钢筋的生产方法，其特 征在于经过下列工艺步骤A、 将化学成分如下的钢坯C0.20 0.25 wt%、 Si0.25 0.45wt%、 Mnl.30 1.55 wt%、 Nb 0.028 0.040 wt0/0、 S《0.045wt%、 P《0.045wt%， 其余为Fe及不可避免的不纯物；送入炉温为1120 117(TC的加热炉中，加 热钢坯至坯温为1000 105(TC时，在速度为0.6 1.5m/s的轧制条件下粗轧 45 75秒，之后在速度为3.4 5.0m/s的轧制条件下中轧54 82秒，最后 在速度为8.2 15m/s的轧制条件下精轧55 75秒；B、 将A步骤的精轧钢材在冷却水量为250 400 m7h、冷却水压力为 1.3 2.4MPa的条件下，冷却0.8 2.0秒，得温度为830 900。C的钢材， 之后置于空气中自然空冷至室温，即可获得HRB500E细晶粒高性能抗震钢 筋，该钢筋的化学成分为C0.20 0.25 wt%、 Si0.25 0.45wt%、 Mnl.30 1.55 wt%、 Nb 0.028 0.040 wt%、 S《0.045wt%、 P《0.045wt%，其余为Fe 及不可避免的不纯物。
全文摘要
本发明提供一种HRB500E高性能抗震钢筋及其生产方法，由下列质量比的化学成分组成C0.20～0.25wt％，Si0.25～0.45wt％，Mn1.30～1.55wt％，Nb0.028～0.040wt％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。生产时，只需在炼钢过程中加入少量铌铁，使其化学成分及微量元素含量达到要求后，再通过轧钢生产工艺中的轧后控冷方法，进一步细化晶粒，使钢筋力学性能稳定，一级抗震合格率＞98.5％，解决了钢筋焊接效应等问题，同时降低成本，使生产规模化，对HRB500E高级别抗震钢筋的推广和应用起到了较好的推动作用。
文档编号C21D8/06GK101538678SQ200910094360
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者庾郁梅, 张卫强, 李金柱, 斌 王, 宇 赵, 伟 陈 申请人:武钢集团昆明钢铁股份有限公司