一种低成本的400MPa级螺纹钢筋及其制备方法

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种低成本的400mpa级螺纹钢筋及其制备方法。

背景技术：

1、螺纹钢筋一直是建筑行业不可或缺的结构材料，而随着螺纹钢筋的需求和用量越来越大，一些钢筋的质量问题也由此产生，并且国家于2018年11月实施了gb/t 1499.2-2018新标准，对螺纹钢筋的质量提出了更高的要求。因此如何提高螺纹钢筋的钢筋质量引起了国内企业的广泛研究。

2、自gb/t 1499.2-2018标准实施后，为了满足质量标准，国内螺纹钢筋生产企业基本都在碳(c)、硅(si)、锰(mn)强化元素的基础上，加入铌(nb)、钒(v)、钛(ti)等微合金化元素，用于提高螺纹钢筋的质量要求。但是采用这种方法会出现一些问题：铌(nb)、钒(v)成本高，加热能耗高，性能波动大；而钛(ti)微合金化时稳定性很难控制且加热时要防止二次氧化。这些方法不利于螺纹钢筋的低成本生产，不利于提升市场竞争力，因此迫切需要一种新的方法来解决这些问题。

3、专利cn110438412a公开了一种hrb400e钢筋及其生产方法，在成分设计上添加了1.45～1.58％的锰(mn)，同时添加了0～0.21％价格较高的元素钒(v)，这种方法增加了生产成本；专利cn112226682a公开了一种hrb400e级螺纹钢筋用钢生产工艺，该发明在成分设计上添加了0.65～0.80％的硅(si)，在钢筋表面容易产生红色氧化铁皮，影响钢筋的质量。专利cn103469064a公开了一种hrb400e高强抗震钢筋及其制备方法，该发明在成分设计上添加了1.3～1.60％的锰(mn)以及0.4～0.6％的硅(si)，使得生产成本增加同时表面容易产生红色氧化铁皮，因此需要寻求一种既能够降低成产成本，又能够提高螺纹钢筋的质量品质的制备方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种低成本的400mpa级螺纹钢筋及其制备方法，钢中不添加任何微合金元素，且锰含量与硅含量较少，通过化学成分与工艺的整体调控既能降低生产成本又能满足性能要求，制备出低成本、表面质量好的400mpa级螺纹钢筋。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明的一种低成本的400mpa级螺纹钢筋，其化学成分按质量百分数为：c：0.20～0.28％，si：0.10～0.30％，mn：0.4～0.7％，p：≤0.045％，s：≤0.045％，o：＜50ppm，n：＜50ppm，余量为fe元素和不可避免的杂质。

4、所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋显微组织为铁素体+珠光体，按体积比，铁素体：珠光体为60～69：40～31。

5、所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋的直径为φ20～φ32mm。其主要力学性能满足：屈服强度为440～460mpa，抗拉强度为620～680mpa，断后伸长率为19％～25％，最大力总延伸率为11.9％～12.5％，强屈比为1.38～1.48。

6、本发明的低成本的400mpa级螺纹钢筋的制备方法，具体包括如下工艺步骤：

7、(1)将160mm×160mm的钢坯加热到1100～1150℃，保温1～2h，得到加热后的钢坯；

8、所述的步骤(1)中，钢坯的出炉温度为1060～1100℃，钢坯含有的化学成分及各个化学成分的质量百分比为：c：0.20～0.28％，si：0.10～0.30％，mn：0.4～0.7％，p：≤0.045％，s：≤0.045％，o：＜50ppm，n：＜50ppm，余量为fe元素和不可避免的杂质；

9、(2)对加热后的钢坯进行多道次孔型轧制，开轧温度为1000～1050℃，得到圆型中间坯；

10、所述的步骤(2)多道次孔型轧制的轧制道次为10-12道次。

11、(3)对圆型中间坯进行冷却，冷却速度为50℃/s～80℃/s，冷至780～810℃，得到冷却后中间坯；

12、(4)对冷却后中间坯进行多道次孔型轧制，开轧温度770～800℃，得到φ20～φ32mm的钢筋；

13、所述的步骤(4)多道次孔型轧制的轧制道次为4道次。

14、(5)对钢筋进行两段冷却，第一段冷却速度为30～50℃/s，终冷温度为710～750℃，钢筋返温之后进行第二段冷却，冷却速度为100～140℃/s，瞬间钢筋表面冷至650～710℃，最后上冷床冷却，得到低成本的400mpa级螺纹钢筋。

15、本发明的一种低成本的400mpa级螺纹钢筋及其制备方法，对400mpa级螺纹钢筋从化学成分和生产工艺上进行了全新设计，有益效果如下：

16、(1)采用低锰(mn)的成分设计思路，同时避免采用大量的铌(nb)、钒(v)等贵重稀有元素，使得加热能耗低，产品性能波动小，且生产成本大幅降低；

17、(2)采用低硅(si)的成分设计思路，减少了钢筋表面红色氧化铁皮的生成，使得钢筋表面质量完好；

18、(3)在低锰和低硅的成分条件下，对圆型中间坯进行冷却，使得钢筋晶粒细化，强度增加；

19、(4)并通过控轧控冷的方式进一步提升了钢筋组织均匀性；

20、(5)钢筋心部与表面组织均匀性一致。

技术特征：

1.一种低成本的400mpa级螺纹钢筋，其特征在于，该低成本的400mpa级螺纹钢筋含有的化学成分按质量百分数为：c：0.20～0.28％，si：0.10～0.30％，mn：0.4～0.7％，p：≤0.045％，s：≤0.045％，o：＜50ppm，n：＜50ppm，余量为fe元素和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋，其特征在于，所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋显微组织为铁素体+珠光体，按体积比，铁素体：珠光体＝60～69：40～31。

3.根据权利要求1所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋，其特征在于，所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋的直径为φ20～φ32mm。

4.根据权利要求1所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋，其特征在于，低成本的400mpa级螺纹钢筋的屈服强度为440～460mpa，抗拉强度为620～680mpa，断后伸长率为19％～25％，最大力总延伸率为11.9％～12.5％，强屈比为1.38～1.48。

5.权利要求1-4任意一项所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋的制备方法，其特征在于，具体包括如下工艺步骤：

6.根据权利要求5所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，钢坯的出炉温度为1060～1100℃。

7.根据权利要求5所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋的制备方法，其特征在于，钢坯含有的化学成分及各个化学成分的质量百分比为：c：0.20～0.28％，si：0.10～0.30％，mn：0.4～0.7％，p：≤0.045％，s：≤0.045％，o：＜50ppm，n：＜50ppm，余量为fe元素和不可避免的杂质。

8.根据权利要求5所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，多道次孔型轧制的轧制道次为10-12道次。

9.根据权利要求5所述的低成本的400mpa级螺纹钢筋的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，多道次孔型轧制的轧制道次为4道次。

技术总结
一种低成本的400MPa级螺纹钢筋及其制备方法，属于钢铁冶金领域。低成本的400MPa级螺纹钢筋含有的化学成分按质量百分数为：C：0.20～0.28％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.4～0.7％，P：≤0.045％，S：≤0.045％，O：＜50ppm，N：＜50ppm，余量为Fe元素和不可避免的杂质。其制备过程包括将钢坯进行保温后，进行多道次孔型轧制，进行冷却后，再多道次孔型轧制后进行两段冷却，钢中不添加任何微合金元素，且锰含量与硅含量较少，通过化学成分与工艺的整体调控既能降低生产成本又能满足性能要求，制备的400MPa级螺纹钢筋具有低成本、表面质量好的优点。

技术研发人员：周晓光,赵宪明,刘永杰,李焕东,赵金帆,倪晓东,王熙翔,柴志刚,王利,刘德楼
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11