[发明专利]一种600MPa级抗大变形钢筋及其生产方法

说明书

本发明公开了一种600MPa级抗大变形钢筋及其生产方法，钢筋的化学成分按重量百分比计包括：C 0.18～0.24％，Mn+Cr+Mo+Ni 1.4～2.2％且至少含有Mn、Ni两种元素，N 0.02～0.06％，Nb+V 0.3～0.6％，Alt≤0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质，且钢筋成分同时满足：V＝(3～7)N+0.15；Nb+V＝(10～17)N‑0.05；Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.54。本发明通过控制炼钢过程中增氮剂加入及软搅拌参数将钢中氮含量控制在0.03～0.06％之间，使得添加的钒80％以上以碳氮化物析出来强化基体，制得的超高强抗大变形钢筋屈服强度≥685MPa，屈强比≤0.78，最大力延伸率≥15％。

技术领域

本发明属于高强钢筋生产领域，具体涉及一种600MPa级抗大变形钢筋及其生产方法。

背景技术

近年来，我国钢筋年产量超2亿吨，约占世界钢筋总产量75％；但我国钢筋强度等级与国外相比普遍低1～2级别。我国钢筋产品中，335～400MPa级别占比超过70％，而欧洲发达国家建筑钢筋以500MPa级为主，屈服强度685MPa的超高强度抗震钢筋已在日本的高层建筑建造中得到应用。一方面，低级别钢筋的增加钢材的消耗量，加大资源和能源消耗，加剧环境负担；另一方面，现有强度和抗震指标等已不能完全满足重大工程高安全等级的要求。相比于国标中对抗震钢筋的强屈比≥1.25和最大力总伸长率≥9％的要求，而抗大变形钢筋低屈强比(≤0.78)、高最大力延伸率(≥12％)和无明显屈服平台，具有突出的的连续、均匀变形能力，因此更加适用于重大防护工程等建筑结构以提高应对自然灾害、外部破坏的安全等级，同时可降低钢筋消耗量，优化结构设计。

目前，600MPa级以上高强钢筋的成分体系包括：1)中高碳成分设计，代表钢种日本USD685B，屈服强度≥685MPa，屈强比≤0.85，断后伸长率≥10％，但其碳含量≤0.50％，远超GB 1499.2-2018新国标要求的≤0.28％，焊接工艺性差，韧塑性易出现问题，不利于推广应用；2)中碳微合金成分设计，代表钢种SD600和俄罗斯A600c，屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥710MPa，断后伸长率≥10％，但未对屈强比作出明确要求，不利于抗震设计；3)中碳合金钢成分设计+精轧螺纹钢筋，如PSB785，屈服强度≥785MPa，抗拉强度≥980MPa，断后伸长率≥7％，最大力总伸长率≥3.5％，强度较高，塑性较差，成本高，不易焊接，使用时采用锚具连接，施工成本增加，应用领域有限。

专利CN 106967928 A中提出一种650MPa级高强度抗震钢筋用钢及其制备方法，但其平均值碳当量高达0.75，不利于钢筋的实际焊接，从焊接工艺性能上限制了钢筋的大范围推广；专利CN 103893408 A中提出一种700MPa级螺纹钢筋及其生产方法，但其屈强比为0.82，最大力总伸长≥9％，钢筋不具备突出的连续、均匀变形能力，不能有效抵御自然灾害，抵抗外部破坏；专利CN 102732787 A和CN 102732787 A均提出了一种600MPa级别钢筋的生产方法，但一方面其碳含量及碳当量设计处于较高水平，另一方面其在屈服强度的余量方面偏小，在该强度级别中缺乏市场竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种600MPa级抗大变形钢筋及其生产方法，采用增N型Nb、V、N微合金化成分设计，结合VN合金化、加入增氮剂，精炼时间和软搅拌参数控制，使钢中形成大量、细小的Nb和V的碳氮化物析出来强化基体，得到屈服强度≥685MPa，屈强比≤0.78，最大力延伸率≥15％的钢筋。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：