500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材及其生产方法技术

本发明专利技术属于钢铁冶金和轧钢领域，具体涉及一种500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材及其生产方法。本发明专利技术解决的技术问题是现有500MPa级含钒、氮合金抗震钢筋强屈比较低。本发明专利技术提供500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材的组成成分为C：0.20～0.25％、Si：0.35～0.65％、Mn：1.20～1.60％、V：0.070～0.170％、N：0.0100～0.0120％。制备方法的关键在于出钢过程中加入钒氮合金、FeV控制钢液N、V含量在一定范围，同时配合后续的轧制工艺。本发明专利技术提供的钢筋棒材的下屈服强度富余量较大，强屈比达到1.40以上，抗震性能优异。

500 MPa Grade V-Microalloyed High Strength Yield Ratio Seismic Reinforcement Bar and Its Production Method

The invention belongs to the field of iron and steel metallurgy and rolling, in particular to a 500 MPa grade V microalloyed high strength yield seismic steel bar and its production method. The technical problem solved by the present invention is that the strength-yield ratio of the existing 500 MPa vanadium-containing and nitrogen alloy aseismic steel bars is low. The composition of 500 MPa grade V microalloyed high strength yield ratio seismic steel bar is C:0.20-0.25%, Si:0.35-0.65%, Mn:1.20-1.60%, V:0.070-0.170%, N:0.0100-0.0120%. The key to the preparation method is to add V-N alloy and FeV to control the content of N and V in molten steel in a certain range during tapping, and to cooperate with subsequent rolling process. The steel bar provided by the invention has a large surplus of lower yield strength, a strength-yield ratio of more than 1.40, and excellent seismic performance.

【技术实现步骤摘要】
500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材及其生产方法
本专利技术属于钢铁冶金和轧钢领域，具体涉及一种500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材及其生产方法。
技术介绍
微合金钢主要是指在钢中添加很少量或微量的某种或某几种元素就能明显提高性能的钢，特别是提高钢的强度指标。现有技术条件下微合金钢主要通过添加很少量或微量钒、铌和钛来制备。微合金化的作用机制是：作为微量元素的钒、铌和钛加入钢液后，与钢液中的碳和氮结合，形成碳、氮的化合物质点，即V(C、N)，Nb(C、N)和Ti(C、N)质点，这些质点具有一定的沉淀强化和晶粒细化的作用，可明显的提高钢的强度。由此可见，实际上微合金钢钒、铌和钛的作用均是和氮分不开的。一般情况下采用转炉冶炼钢，残留氮含量在0.0030％～0.0065％范围内，采用电炉冶炼钢，残留氮含量在0.0050％～0.0085％范围内。如要充分发挥钒、铌和钛的强化作用，是必须要额外加入氮元素才能实现的。由于我国地震等灾害频发，特别是5.12汶川地震后，建筑行业用钢筋的抗震性能指标得到广泛关注，高强度、高强屈比的抗震钢筋将逐渐成为主流。目前，微合金化钢筋的主流措施是添加钒氮合金。专利文献CN101693978A公开了500MPa级的大规格热轧带肋钢筋用钢及其冶炼方法，化学成分重量百分比为：C0.17％-0.25％、Si0.40％-0.80％、Mn1.40％-1.60％、P≤0.045％、S≤0.045％、V0.06％-0.10％、N0.012％-0.033％，且V/N比3.0-5.0，其余为Fe和杂质元素，其中添加了大量的N元素，虽然发挥了钒的强化效果，但是生产的500MPa钢筋的强屈比≤1.30，无法达到既能保证钢筋较高屈服强度的强度指标，又能具备较高强屈比的抗震性能指标。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是500MPa级微合金钢筋抗震能不佳，无法既能保证钢筋较高屈服强度的强度指标，又能具备较高强屈比的抗震性能指标。本专利技术提供500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材，化学成分为：按重量百分比计，C：0.20％～0.25％、Si：0.35％～0.65％、Mn：1.20％～1.60％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.070％～0.170％、N：0.0100％～0.0120％，其余为Fe和不可避免的杂质。其中，钢筋棒材规格为其中，钢筋棒材下屈服强度≥540MPa，抗拉强度≥760MPa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥12％，强屈比≥1.40，显微组织为铁素体和珠光体。本专利技术还提供500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材的生产方法，包括依次进行的以下步骤：电炉或转炉冶炼、LF精炼、小方坯连铸、钢坯加热、连续式棒材轧制生产线轧制、冷床冷却。在电炉或转炉冶炼出钢过程中，加入钒氮合金、FeV调整N和V的含量，所述棒材化学成分按重量百分比计，C：0.20％～0.25％、Si：0.35％～0.65％、Mn：1.20％～1.60％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.070％～0.170％、N：0.0100％～0.0120％，其余为Fe和不可避免的杂质。其中，在电炉或转炉冶炼出钢过程中，冶炼至钢液中C含量低于0.06％，P、S含量低于0.035％出钢，出钢进行至1/3～2/3时向钢液中加入FeSi、FeMn、钒氮合金、FeV和无烟煤进行Si、Mn、V和C元素合金化，控制钢液N含量为0.0100％～0.0120％，V含量为0.070％～0.170％。其中，钒氮合金为VN16。其中，VN16的加入量为吨钢0.60kg～0.75kg。其中，轧制过程中，钢坯加热温度1000℃～1230℃，均热温度1100℃～1210℃，加热和均热总时间100min～150min，经粗轧、中轧、精轧，精轧温度控制在930℃～1020℃，精轧后不穿水，上冷床温度为920℃～1030℃。与现有技术相同比较，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材同时具有高强度和高抗震的特点，化学成分为：按重量百分比计，C：0.20％～0.25％、Si：0.35％～0.65％、Mn：1.20％～1.60％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.070％～0.170％、N：0.0100％～0.0120％，其余为Fe和不可避免的杂质，下屈服强度≥540MPa，抗拉强度≥760MPa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥12％，强屈比≥1.40，显微组织为铁素体和珠光体，规格包括2、本专利技术在电炉或转炉出钢过程中加入VN16合金进行钒合金化，同时一并加入FeV合金进行钒合金化来补充钒，可稳定控制钢液N含量为0.0100％～0.0120％，V含量为0.070％～0.170％，同时配合后续的轧制工艺，生产得到的棒材屈服强度富余量大，实现了屈服强度和强屈比的兼顾，从而使得500MPa钢筋棒材同时具有高强度和高抗震的特点。具体实施方式本专利技术提供500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材，化学成分为：按重量百分比计，C：0.20％～0.25％、Si：0.35％～0.65％、Mn：1.20％～1.60％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.070％～0.170％、N：0.0100％～0.0120％，其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术提供500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材，规格包括下屈服强度≥540MPa，抗拉强度≥760MPa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥12％，强屈比≥1.40，显微组织为铁素体和珠光体。N是一种气体元素，与钢中的V微合金化元素配合，能够强烈促进V微合金化元素析出V(C、N)粒子，增强V的析出强化和细晶强化作用，显著提高钢的强度，但在提高钢强度的同时会显著降低钢的强屈比指标。同时，N属于气体元素、控制相对不稳定，添加过少难以保证钒的析出强化作用，添加过多则会显著降低钢筋的强屈比，导致抗震性能显著下降。为保证钢筋高屈服强度和高强屈比抗震性能的综合兼顾，本专利技术中N含量的范围选为0.0100％～0.0120％。C是钢材中最基本的强化元素，钢筋中C含量每增加0.01％，钢筋的屈服强度约增加10MPa，抗拉强度约增加14Mpa，过高的C会降低钢筋的塑形和可焊性，本专利技术中C含量的控制范围选为0.20％～0.25％。Si是重要的脱氧剂，有助于降低钢中的氧含量，减少夹杂物，同时Si是铁素体强化元素，能够通过固溶强化来提高铁素体的强度，为保证钢筋良好的强屈比指标，本专利技术中Si含量的范围选为0.35％～0.65％。Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，在钢种主要起固溶强化作用，是重要的强韧化元素，Mn提高钢材抗拉强度的效果较提高屈服强度的效果明显，为保证钢筋良好的强屈比指标，本专利技术中Mn含量的范围选为1.20％～1.60％。P和S在炼钢过程中为有害杂质元素，在钢种易形成有害夹杂物，降低钢的韧性和塑形，且P易在晶界处偏聚，增加钢的脆性，本专利技术中P和S含量的范围均选为≤0.035％。本专利技术还提供500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材的生产方法，包括依次进行的以下步骤：电炉或转炉冶炼、LF精炼、小方坯连铸、钢坯加热、连续式棒材轧制生产线轧制、冷床冷却。在电炉或转炉冶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材，其特征在于，化学成分为：按重量百分比计，C：0.20％～0.25％、Si：0.35％～0.65％、Mn：1.20％～1.60％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.070％～0.170％、N：0.0100％～0.0120％，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材，其特征在于，化学成分为：按重量百分比计，C：0.20％～0.25％、Si：0.35％～0.65％、Mn：1.20％～1.60％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.070％～0.170％、N：0.0100％～0.0120％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.生产如权利要求1所述500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材的方法，包括依次进行的以下步骤，电炉或转炉冶炼、LF精炼、小方坯连铸、钢坯加热、连续式棒材轧制生产线轧制、冷床冷却，其特征在于：在电炉或转炉冶炼出钢过程中，加入钒氮合金、FeV调整N和V的含量，所述棒材化学成分按重量百分比计，C：0.20％～0.25％、Si：0.35％～0.65％、Mn：1.20％～1.60％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.070％～0.170％、N：0.0100％～0.0120％，其余为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述的500MPa级含V微合金高强屈比抗震钢筋棒材的生产方法，其特征在于：冶炼至钢液中C含量低于0.06％，P、S含量低于0.035％出钢，出钢进行至1/3～2/3时向钢液中加入FeSi、FeMn、钒氮合金、FeV和无烟...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭跃华，刘明，邓通武，王西江，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51