一种耐火钢筋及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种耐火钢筋及其生产工艺，其化学成分为：C：0.20～0.25wt％，Si：0.30～0.55wt％，Mn：1.25～1.50wt％，P：0.008～0.025wt％，S：0.005～0.015wt％，V：0.01～0.20wt％，Cr：0.15～0.30wt％，Ni：0.04～0.25wt％，Nb：0.009-0.015％，Ti：0.005-0.007％，Mo：0.008-0.011％，B：0.0008-0.0010％，其余为Fe及不可避免的不纯物。本发明通过在耐火钢筋中添加微合金元素，使耐火钢筋通过常规的热轧工艺即可达到耐火强度，具有很强的实用性。
【专利说明】一种耐火钢筋及其生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料领域，具体是指一种耐火钢筋及其生产工艺。
【背景技术】
[0002]建筑钢材是建筑材料的三大主要材料之一，可分为钢结构用钢材和钢筋混凝土结构用钢筋两类。目前，我国处于工业化和城镇化快速发展时期，大型建筑、高层建筑不断涌现，这些建筑大多为钢结构建筑。当前我国的建筑基础仍然是以钢筋混凝土为主，其中的带肋钢筋在建筑用钢中的消费量最大。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，要求热轧带肋钢筋具有更高的强度、韧性和较好的可焊性等综合性能。
[0003]申请号为:201210340402.7的专利《混凝土用600MPa高性能耐火抗震钢筋及其制备》中公开了一种耐火钢筋，该耐火钢筋的化学成分为C:0.15~0.20wt%, Si:0.45~0.65wt%，Mn:0.80 ~1.05wt%，Cr:0.60 ~0.80wt%，V:0.050 ~0.070wt%,B:0.0008 ~0.0020wt%,S ≤ 0.045wt%,P≤ 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。但是该化学成分中Cr的含量较高使钢筋不利于焊接。同时，《混凝土用600MPa高性能耐火抗震钢筋及其制备》中的钢筋是采用低温轧制，需要新建高负荷轧制设备，现有工艺装备不能生产该类产品，加大了成本 。另外采用低温轧制方法生产的钢筋虽然在钢筋强度上有提高，但低温轧制产生变形不均匀，易导致性能不均匀，塑性降低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是根据上述不足提供一种耐火钢筋及其生产工艺，该方法可以利用现有的工艺设备进行加工，而且加工工艺容易达到，成本低，生产的耐火钢筋耐火性好，可以满足建筑要求。
[0005]本发明的技术方案如下:一种耐火钢筋，其化学成分为:C:0.20~0.25wt%, Si:0.30 ~0.55wt%, Mn:1.25 ~1.50wt %, P:0.008 ~0.025wt%, S:0.005 ~0.015wt%,V:0.01 ~0.20wt%,Cr:0.15 ~0.30wt%,N1:0.04 ~0.25wt%,Nb:0.009-0.015%, Ti:0.005-0.007%,Mo:0.008-0.011%,B:0.0008-0.0010%，其余为 Fe 及不可避免的不纯物。
[0006]优选的:
[0007]焊接碳当量:
[0008]Ceq = C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15
[0009]Ceq ≤ 0.56 ；
[0010]耐火碳当量:
[0011]Fe = C+Si/8.6+Mn/6.l+Mo/8+Nb/l.6+V/1.8+Τ?/2.9+A1/2.4-31.4N
[0012]Fe ≤ 0.56。
[0013]一种生产上述耐火钢筋的工艺，按耐火钢筋的Cr、Ni含量配矿将进行了 KR脱硫处理的铁水和废钢混合，再按照现有的热轧带肋钢筋工艺加工得到耐火钢筋，其特征在于:转炉冶炼出钢前加入微合金FeNb:0.1~0.2kg/t、VN:0.15~2.5kg/t，出钢过程中加入FeMnS1:20 ~21kg/t,出钢后期加入 FeMo:0.1 ~0.15kg/t、FeT1:0.2 ~0.3kg/t、FeB:0.08 ~0.lkg/t ο
[0014]优选的，所述现有的热轧带肋钢筋采用棒、线材轧制，线材穿水压力0.35±0.01MPa，吐丝温度850~900°C ;棒材两段穿水，压力2.1±0.1MPa,回火温度650±20°C。
[0015]优选的，所述现有的热轧带肋钢筋中连铸使用电磁搅拌，电磁搅拌强度为450A、3Hz。
[0016]优选的，所述铁水的化学成分为P≤ 0.150%, S ≤ 0.035%, N1:0.05~0.27%,Cr:0.4 ~0.5%,Si:0.3 ~0.5%,Mn:0.4 ~0.6%,C:3.8 ~4.0%，其余为 Fe 及不可避
免残余元素。
[0017]优选的，所述废钢的化学成分为P≤ 0.040%、S≤ 0.035%, Ni:0.05~0.20%、Cr:0.15 ~0.25%, Si:0.3 ~0.50%, Mn:0.4 ~1.40%, C:0.2 ~0.25%，其余为 Fe 及
不可避免残余元素。
[0018]本发明通过在耐火钢筋中添加少量微合金元素Nb、T1、Mo、B，控制焊接碳当量和耐火碳当量，使耐火钢筋通过常规的热轧工艺即可达到耐火强度，符合国家标准GB1499.2的要求，节省成本，同时在高温下有较高的强度，焊接性能好。本发明的耐火钢筋可以利用现有的设备就可以加工得到，具有很强的实用性。
【具体实施方式】
[0019]以下通过具体实施例进一步说明本发明:
[0020]实施例1
[0021]1)在130吨转炉中装入总容积的87.5%的铁水，即装入铁水量为137.025吨，并控制铁水中的磷重量百分比 P 在 0.149%, N1:0.05%, Cr:0.40%, S1:0.3%, Mn:0.4%,C: 3.8 %，经KR处理后硫的重量百分比S在0.018 % ;
[0022]2)向130吨转炉中加入总容积的12.5%废钢，废钢中P:0.040%、S:0.035%、Ni:0.05%, Cr:0.15%, S1:0.3%、Mn:0.4%,C:0.2% ；
[0023]3)常规吹氧；
[0024]4)对钢包进行800°C烘烤4小时，铁合金烘烤至含水量小于0.5% ;
[0025]5)出钢:钢水温度达到1675~1685°C且控制C的重量百分比在0.08%时开始出钢；出钢前将FeNb:0.lkg/t、VN:0.15kg/t加入到钢包中，当出钢到总容积的1/3时，加入FeMnSi:20kg/t进行脱氧合金化；在出钢到总容积的2/3时,脱氧合金化结束；当出钢到总容积的3/4时，FeMo:0.lkg/t,FeT1:0.2kg/t、FeB:0.08kg/1加入完毕；按钢种要求加入适量增碳剂；
[0026]6)进行吹氩搅拌，时间在4.02分钟，；
[0027]7)连铸成截面尺寸为15厘米.15厘米的方坯，连铸使用电磁搅拌，电磁搅拌强度为 450Α、3Ηζ ；
[0028]8)将厚度为15厘米的方坯加热到1080~1100°C，加热时间:15厘米.4.67分钟/厘米=70.05分钟；
[0029]9)钢坯出加热炉后，进行常规的高压水除磷；[0030]10)进行轧制，控制开轧温度在980~1020°C ；
[0031]11)轧后进行穿水冷却，线材穿水压力0.35±0.01MPa，冷却后的吐丝温度控制在850 ~900。。；
[0032]12)进行常规辊道冷却及PF线冷却；
[0033]13)进行精整、包装及检验，待用。
[0034]得到的耐火热轧带肋钢筋盘条屈服强度为400MPa，公称直径10毫米，其熔炼化学组分及重量百分比为:c:0.25%, Mn:1.25%, Si:0.3%, P:0.025%, S:0.015%,Cr:0.15%, V:0.01%, N:0.0045%, Ceq:0.51，Fe:0.37 ；Nb:0.009%, T1:0.005%, Ni:0.04%, Mo:0.008%, B:0.0008% ；
[0035]实施例2
[0036]I)在130吨转炉中装入总容积的89.0%的铁水，即装入铁水量为139.374吨，并控制铁水中的磷重量百分比 P 在 0.150%, N1:0.15%, Cr:0.45%, S1:0.4%, Mn:0.5%,C: 3.9 %，经KR处理后硫的重量百分比S在0.012 % ;
[0037]2)向130吨转炉中加入总容积的11.0%废钢;废钢中P:0.036%,S:0.030%,Ni:0.15%, Cr:0.18%, Si:0.4%,Mn:1.0%,C:0.23% ；
[0038]3)常规吹氧；
[0039]4)对钢包进行800°C烘烤3小时，铁合金烘烤至含水量小于0.5% ;
[0040]5)出钢:钢水温度达到1674~1684°C且控制C的重量百分比在0.06%时开始出钢；出钢前将FeNb:0.15kg/t、VN:1.2kg/t加入到钢包中，当出钢到总容积的1/3时，加入FeMnS1:20.5kg/t进行脱氧合金化；在出钢到总容积的2/3时，脱氧合金化结束；当出钢到总容积的3/4时，FeMo:0.12kg/t、FeT1:0.25kg/t、FeB:0.09kg/1加入完毕；按钢种要求加入适量增碳剂；
[0041]6)进行吹氩搅拌，时间在4.08分钟；
[0042]7)连铸成截面尺寸为15厘米.15厘米的方坯，连铸使用电磁搅拌，电磁搅拌强度为 450Α、3Ηζ ；
[0043]8)将厚度为15厘米的方坯加热到1185~1245°C，加热时间:15厘米.4.72分钟/厘米=70.80分钟；
[0044]9)钢坯出加热炉后，进行常规的高压水除磷；
[0045]10)进行轧制，控制开轧温度在1080~1120°C ；
[0046]11)轧后进行穿水冷却，穿水压力为2.1±0.IMPa，冷却后的温度控制在630~670 0C ；
[0047]12)进行剪切、包装及检验，待用。
[0048]得到的耐火热轧带肋钢筋直条屈服强度为500MPa，公称直径16毫米，其熔炼化学组分及重量百分比为:c:0.23%, Mn:1.33%, Si:0.44%, P:0.016%, S:0.010%, Cr:0.24 %, V:0.085 %, N:0.00825 %, Ceq:0.53，Fe:0.30 ；Nb:0.012%, T1:0.006 %, Ni:0.15%, Mo:0.009%, B:0.0009%。
[0049]实施例3
[0050]I)在130吨转炉中装入总容积的89.7%的铁水，即装入铁水量为140.470吨，并控制铁水中的磷重量百分比 P 在 0.140%, N1:0.27%, Cr:0.50%, S1:0.5%, Mn:0.6%,C:4.0 %，经KR处理后硫的重量百分比S在0.010 % ;
[0051]2)向130吨转炉中加入总容积的10.3%废钢;废钢中P:0.032%,S:0.025%,Ni:0.20%, Cr:0.25%, Si:0.5%,Mn:1.4%,C:0.25% ；
[0052]3)常规吹氧；
[0053]4)对钢包进行800°C烘烤2小时，铁合金烘烤至含水量小于0.5% ;
[0054]5)出钢:钢水温度达到1674~1684°C且控制C的重量百分比在0.08%时开始出钢;出钢前将FeNb:0.2kg/t、VN:2.5kg/t加入到钢包中，当出钢到总容积的1/3时，加入FeMnSi:21kg/t进行脱氧合金化；在出钢到总容积的2/3时,脱氧合金化结束；当出钢到总容积的3/4时，FeMo:0.15kg/t、FeT1:0.3kg/t、FeB:0.lkg/t加入完毕；按钢种要求加入适量增碳剂；
[0055]6)进行吹氩搅拌，时间在4.12分钟；
[0056]7)连铸成截面尺寸为15厘米.15厘米的方坯，连铸使用电磁搅拌，电磁搅拌强度为 450Α、3Ηζ ；
[0057]8)将厚度为15厘米的方坯加热到1185~1248°C，加热时间:15厘米.4.02分钟/厘米=60.3分钟；
[0058]9)钢坯出加热炉后，进行常规的高压水除磷；
[0059]10)进行轧制，控制开轧温度在1090~1130°C ；
[0060]11)轧后进行穿水冷却，压力为2.1±0.IMPa，冷却后的温度控制在640~660°C ；
[0061]12)进行剪切、包装及检验，待用。
[0062]得到的耐火热轧带肋钢筋盘条屈服强度为600MPa，公称直径32毫米，其熔炼化学组分及重量百分比为:c:0.20%, Mn:1.5%, S1:0.55%, P:0.008%, S:0.005%, Cr:0.3%, V:0.2%, N:0.0135%, Ceq:0.56，Fe:0.20 ；Nb:0.015%, T1:0.007%, N1:0.25%,Mo:0.011%, B:0.0010%。
[0063]上述实施例1-3中的耐火钢筋按照国家标准GB1499.2的室温及混凝土表面温度为600°C时的力学性能检测结果如表1所示，每炉钢取4个样进行测定。
[0064]表1实施例1-3耐火钢筋室温及600°C力学性能
[0065]
【权利要求】
1.一种耐火钢筋，其化学成分为:C:0.20~0.25wt %, S1:0.30~0.55wt %, Mn:.1.25 ~1.50wt %, P:0.008 ~0.025wt %, S:0.005 ~0.015wt %，V:0.01 ~0.20wt %，Cr:0.15 ~0.30wt%, N1:0.04 ~0.25wt%, Nb:0.009-0.015%, T1:0.005-0.007%, Mo:.0.008-0.011%, B:0.0008-0.0010%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
2.根据权利要求1所述耐火钢筋，其特征在于: 焊接碳当量:
Ceq = C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15
Ceq ^ 0.56 ； 耐火碳当量:
Fe = C+Si/8.6+Mn/6.l+Mo/8+Nb/l.6+V/1.8+Τ?/2.9+A1/2.4-31.4N
Fe ^ 0.56。
3.—种生产权利要求1所述耐火钢筋的工艺，按耐火钢筋的Cr、Ni含量配矿将进行了KR脱硫处理的铁水和废钢混合，再按照现有的热轧带肋钢筋工艺加工得到耐火钢筋，其特征在于:转炉冶炼出钢前加入微合金FeNb:0.1~0.2kg/t、VN:0.15~2.5kg/t，出钢过程中加入 FeMnSi:20 ~21kg/t,出钢后期加入 FeMo:0.1 ~0.15kg/t、FeT1:0.2 ~0.3kg/t、FeB:0.08 ~0.lkg/t。
4.根据权利要求3所述耐火钢筋的工艺，其特征在于:所述现有的热轧带肋钢筋采用棒、线材轧制，线材穿水压力0.35±0.01MPa,吐丝温度850~900°C ;棒材两段穿水，压力2.1±0.IMPa，回火温度 650±20°C。
5.根据权利要求3所述耐火钢筋的工艺，其特征在于:所述现有的热轧带肋钢筋中连铸使用电磁搅拌，电磁搅拌强度为450A、3Hz。
6.根据权利要求3所述耐火钢筋的工艺，其特征在于:所述铁水的化学成分为P≤0.150%, S^0.035%, Ni:0.05 ~0.27%、Cr:0.4 ~0.5%、S1:0.3 ~0.5%、Mn:.0.4~0.6%、C:3.8~4.0%，其余为Fe及不可避免残余元素。
7.根据权利要求3所述耐火钢筋的工艺，其特征在于:所述废钢的化学成分为P ≤ 0.040%,S≤ 0.035%,Ni:0.05 ~0.20%,Cr:0.15 ~0.25%,Si:0.3 ~0.50%,Mn:.0.4~1.40%, C:0.2~0.25%，其余为Fe及不可避免残余元素。
【文档编号】C22C38/54GK104032234SQ201410222129
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】朱兆顺, 卜勇, 张渊普, 徐蔷药, 王国秋, 郭元奎, 陈勇, 饶水林, 杨帆 申请人:武汉钢铁(集团)公司