[发明专利]一种600MPa级抗震螺纹钢筋及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种600MPa级抗震螺纹钢筋及其制造方法，属于钢铁冶金和轧钢领域。

背景技术

螺纹钢筋广泛应用于大坝、厂房、道路桥梁等基础建筑中，在相同的使用条件下，提高螺纹钢屈服强度可以减少钢筋直径，节约钢材用量，降低工程成本，同时也可降低钢体结构自重，缩短工程周期。截止到2011年，我国400MPa及以上强度级别的钢筋使用量仅占总量的40％。而国外大多采用的是400MPa及以上级别的钢筋。近年来，国家出台了一系列措施，大力推广高强度螺纹钢筋，如2011年7月1日新推出的《混凝土结构设计规范》明确要求建筑施工应优先使用400MPa级螺纹钢筋；即将实施的螺纹钢筋标准GB1499.2的修订稿中也新增了600MPa级螺纹钢HRB600。螺纹钢筋的高强度化已成为未来钢筋发展的一种趋势。以600MPa级螺纹钢替代400MPa级螺纹钢，可节约用钢量44.4％，节能减排效果显著。开发600MPa级螺纹钢筋有利于促进产品的升级换代。

目前已有600MPa级螺纹钢筋专利，如专利公开号为102383033A，专利名称为“一种600MPa级含钒高强热轧钢筋及其生产方法”专利文献，提供了一种600MPa级高强热轧钢筋制备方法：采用转炉+LF精炼，冶炼过程中全程吹氮气，以及加入VN、氮化硅等含氮合金来增氮固氮，精轧过程中采用低温大压下量轧制。其公开的钢筋成分为：C：0.21～0.25％、Si：0.35～0.60％、Mn：1.35～1.55％、V：0.08～0.12％、N：0.005～0.04％、S：≤0.040％、P：≤0.040％。其存在以下局限：

1、精轧采用低温大压下量轧制，对轧机性能要求较高，不适于老式轧机生产，在现阶段难以大量应用；

2、全程吹氮气以及N含量过高容易造成坯料皮下气泡过多，影响成品质量。

发明内容

本发明的目的在于通过合金成分和工艺优化设计，提供一种适于广泛生产的600MPa级抗震螺纹钢筋及其制造方法。该高强钢筋的屈服强度R_eL大于600MPa，抗拉强度R_m大于730MPa，断后伸长率A大于14％，最大力总伸长率A_gt大于9％，强屈比大于1.25。该钢不仅能够满足新标准GB1499.2征求意见稿对600MPa级螺纹钢筋的性能要求，而且还能够满足新标准对抗震钢筋性能的要求。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种600MPa级抗震螺纹钢筋，其特征在于，它包含的化学成分及其重量百分比为：基本成分：C0.21～0.26％，Si0.61～0.80％，Mn1.30～1.60％，V0.15～0.21％，可选成分：Nb0.001～0.050％，Ti0.001～0.050％，Cr0.10～0.50％，B0.0001～0.0050％，Mo0.001～0.010％中的任意一种或两种以上的组合；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明中各组分的机理及作用：

C是钢中最经济的提高螺纹钢强度的元素，增加碳含量能够显著提高强度，但同时也降低钢的塑性和韧性，恶化钢的焊接性能，为保证钢筋具有较高强韧性、良好的焊接性能，C含量的范围设为0.21～0.26％。

Si是炼钢常用的脱氧剂，能够固溶于铁素体中，提高钢的弹性极限和屈服极限，但Si也会降低钢的塑性和韧性，恶化焊接性能，Si含量的范围设为0.61～0.80％。

Mn在钢中起固溶强化作用，可以提高钢的强度，但含量过高会使钢中出现贝氏体，降低钢的塑性，因此，Mn含量的范围设为1.30～1.60％。

V是钢中重要的合金化元素，能够与C、N结合形成V(C，N)化合物，在热轧过程中阻止奥氏体晶粒长大，具有较强的析出强化和细晶强化作用，可以显著提高螺纹钢筋的强度；当V含量过低时，强化效果不明显，含量过高时会增加淬透性，促进贝氏体的产生，因此，V含量的范围设为0.15～0.21％。

Nb与C、N都有较强的结合能力，形成稳定的化合物，能够细化晶粒，提高钢的强度，但Nb是一种比较昂贵的合金元素，因此，Nb可作为辅助元素添加。

Ti很容易与C、N结合，形成稳定的化合物，Ti的碳氮化物通常在1400℃以上的高温状态下析出，冶炼过程中难以控制，并且，Ti含量较高时易形成粗大的TiN颗粒，恶化性能，因此，Ti仅可作为辅助元素添加。

Cr的加入可以细化珠光体组织，提高钢的强度，但其含量过高会降低塑性和韧性。