一种600MPa超高强抗震钢筋制备方法技术

本发明专利技术的超高强抗震钢筋的制备方法通过控制钢筋的组织形貌来制备钢筋，步骤包括，添加合金元素，连铸、热轧制以及冷却。制造的高强度高韧钢筋，具有如下特点：1)通过控制工艺步骤及参数，得到了几乎全珠光体组织形态的钢筋成品。珠光体组织的尺寸均匀，平均分布在35μm以下，且分布均匀；2)调控合金元素的种类及含量，配合工艺参数，控制非铬碳化物的生成，均匀分布在珠光体层间的铁素体上；3)成品钢筋的机械性能优异，其屈服强度和拉伸强度超过600MPa，同时兼顾高强高韧，具有超高强抗震性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种600MPa超高强抗震钢筋制备方法


[0001]本专利技术涉及一种钢筋的制造工艺，具体的，涉及一种600MPa超高强抗震钢筋制备方法。

技术介绍

[0002]钢筋是现代建筑的基础性材料，广泛用于房屋、桥梁、道路等工程建设，其性能直接影响着混凝土构件的寿命和安全性。目前，我国正处在城镇化高速发展阶段，房地产和基出设施建设蓬勃发展，钢筋的产量和消费量均居世界第一。
[0003]通过增加钢筋强度和耐蚀性能，从而减少用钢量和延长使用寿命以达到节能减排效果的技术，越来越受到治金科技工作者和政府行业的关注。20世纪90年代以前，西欧、北美和日本就已经较多地使用高强度钢筋，采用高强度以及耐腐蚀钢筋钢筋能明显降低用钢量和人工成本并显著改善工程质量，具有良好的社会效益和经济效益。随着建筑朝高层化和大跨度结构方向的发展以及防范地质灾害的需求，建筑行业对钢筋的强度提出了更高的要求，现有的高强钢筋相比于传统的普通钢筋，其具有更好的力学性能，能有效保证工程质量，同时，也能减少钢筋的使用量，有利于节约钢材，降低工程物资的成本。钢筋用钢的合金元素及其含量直接影响着钢筋的力学性能，但是现有的钢筋的韧性较低，易发生脆断。
[0004]CN109554613A公开了一种HRB500E高强度抗震钢筋的生产方法，包括以下步骤：制作钢坯，其组分为：C：0.20-0.25％、Si：0.40-0.70％、Mn：1.30-1.60％、P≤0.045％、S≤0.045％、V：0.020-0.050％、N：0.0050-0.0120％，其余为Fe及不可避免的不纯物；该组分与生产HRB400、HRB400E的组分配方基本相同，实现了一钢多级：即同一化学成分配方，通过调整轧制工艺，可以实现既能生产HRB500E，也能生产HRB400E。由此可在准备原料、制备坯料时采用统一的生产工艺，有利提高生产效率，并且降低调整制备参数例如温度、组分比例的频率，提高产品的稳定性，并有利于提高生产效率。
[0005]CN103498104A一种630MPa级高强热轧钢筋，其重量百分比化学成分为：C：0.38-0.43％，Cr：0.8-1.1％，Mn：0.75-1.0％，Mo：0.15-0.25％，Si：0.15-0.3％，S：<0.035％，P：<0.035％，N：<0.035％，余量为Fe。按以下步骤进行：㈠将冶炼好的钢筋送入加热炉加热到1000-1200℃，然后经在线第一冷却工序将钢筋快速度冷却到610-630℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行为时12-14秒钟淬火，然后经过回火加热炉加热到550-660℃回火，再通过第二冷却工艺冷却到常温；第一冷却工序：采用水冷以15-17℃/s的冷却速率将钢筋水冷至610-630℃；第二冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1-2℃/s的冷却速率将钢筋水冷至320-350℃，然后空冷至250-280℃，再采用水冷以3-5℃/s的冷却速率将钢筋水冷至210-230℃，最后空冷至室温；㈡将钢筋热轧至所需尺寸，热轧温度为1000-1200℃，热轧后通过压缩空气或雾状淬火液快速冷却到600-630℃；㈢将感应加热完成的钢筋不经过保温直接用高压喷射水或淬火液进行淬火处理，淬火冷却速度20-23℃/s，使钢筋温度冷却到Ms点以下10-30℃；㈣将淬火后的钢筋经过回火加热炉加热到520-540℃，保温15-18秒；㈤将回火后的钢筋冷却到室温。：本专利技术成分中由于加入Cr：0.8-1.1％，Mn：0.75-1.0％，
Mo：0.15-0.25％，该方法可以提高C和N元素的原子活性，使各原子形成的气团能与位错形成强烈的相互作用，钉扎位错，产生屈服平台，使得需要外界提供较大的应力才能开动位错。
[0006]虽然现有技术中有不少对于高强度钢筋的研究，但是目前还存在对钢筋内部的微组织结构不可控、制备方法复杂、机械强度不够、以及高强高韧性不兼容等缺点。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在解决的技术问题包括提高钢筋强度不够以及防止易发生脆断，以及避免钢筋内部珠光体组织过大以及不均匀等问题。
[0008]钢筋的强度主要由钢筋内部的结构及组织形态所决定。已经证明，珠光体组织的以及粒径该形态的均匀性，对钢筋的拉伸强度起到关键的作用。珠光体组织为钢中的一种混合型的组织，由原共析铁素体和原共析渗碳体中组成(以层状排列)。理论上，如果控制珠光体的平均块尺寸在35μm以下，被证明对钢筋的拉伸强度提供是明显效果的。
[0009]除尺寸以外，组织形态的分布也是影响钢筋强度的重要因素。珠光体组织在钢筋中分布的越均匀，钢筋的强度越大，因为组织越均匀，其体系的化学及物理的稳定性越高，不会存在浓度差异过大引起的扩散(引起性质不稳定)以及内部产生“阴阳极”(腐蚀)现象；同时均匀的组织形态会消除错位、孔洞以及偏析现象(过多的借位、孔洞及偏析会影响钢筋韧性，脆断发生可能性会增大)。另外，除主要形态为珠光体外，保持一定比例的非珠光体组织，如贝氏体，对于强度也是有积极作用的。
[0010]另外更重要的是，专利技术人发现，本专利技术通过添加/补充特定的合金元素，会在钢的内部形成特定的碳化物。通过控制工艺，使碳化物析出了在珠光体片层间，优先依附于铁素体。珠光体薄层的碳化物组织可以作为防止位错及浓度扩散运动。对于珠光体而言，附在铁素体层上的该碳化物厚度的控制还可以调节珠光体中铁素体和渗碳体的层间距，可以增强韧性。这种组织导致增强了对微裂纹产生和传播的抵抗力，从而提高了强度，延展性和韧性。在珠光体为基组织的钢中，控制组成范围以及元素种类有效的合金元素的加入是可以兼顾强度和韧性。
[0011]为达到上述目的，本专利技术提供一种如下技术方案：
[0012]一种600MPa超高强抗震钢筋制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1：在以熔炼完毕的钢水为原料，加入质量分数为0.01％～0.09％的碳化物形成合金元素，通过钢液罐底部吹氩气使钢液表面翻滚，氩气流量按出气点钢液表面裸露面直径≤90mm为准控制，搅拌时间5～10min，整个过程控制温度1000～1100℃；
[0014]S2：浇注、连铸得到铸坯；所述连铸包括，在棒材制线上在1100℃～1150℃区间加热均匀，在轧制前通过高压水喷淋去除钢坯表面的氧化铁皮；
[0015]S3：轧制铸坯得到钢筋，冷却得到成品；其中，轧制的具体工艺为：对铸坯加热至950℃～1130℃进行加热而轧制成钢筋，获得热轧钢筋后，以不低于15℃/秒的冷却速度进行冷却600-625℃，然后，在该温度或中滞留40～60秒，之后以8～15℃/秒的冷却速度进行再次冷却至200℃以下，再室温冷却得到成品；
[0016]所述钢筋具有以下特征的组织形态：在垂直于钢筋纵向方向的横截面中，珠光体组织分布均匀，且面积占比为90％以上，其余非珠光体组织面积不超过10％，所述非珠光体
组织包括碳化物组织，所述合金元素形成的碳化物弥散地分布在珠光体中的层状铁素体上。
[0017]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种600MPa超高强抗震钢筋制备方法，包括以下步骤：S1：在以熔炼完毕的钢水为原料，加入质量分数为0.01％～0.09％的碳化物形成合金元素，通过钢液罐底部吹氩气使钢液表面翻滚，氩气流量按出气点钢液表面裸露面直径≤90mm为准控制，搅拌时间5～10min，整个过程控制温度1000～1100℃；S2：浇注、连铸得到铸坯；所述连铸包括，在棒材制线上在1100℃～1150℃区间加热均匀，在轧制前通过高压水喷淋去除钢坯表面的氧化铁皮；S3：轧制铸坯得到钢筋，冷却得到成品；其中，轧制的具体工艺为：对铸坯加热至950℃～1130℃进行加热而轧制成钢筋，获得热轧钢筋后，以不低于15℃/秒的冷却速度进行冷却600-625℃，然后，在该温度或中滞留40～60秒，之后以8～15℃/秒的冷却速度进行再次冷却至200℃以下，再室温冷却得到成品；所述钢筋具有以下特征的组织形态：在垂直于钢筋纵向方向的横截面中，珠光体组织分布均匀，且面积占比为90％以上，其余非珠光体组织面积不超过10％，所述非珠光体组织包括碳化物组织，所述合金元素形成的碳化物弥散地分布在珠光体中的层状铁素体上。2.根据权利要求1所述的一种600MPa超高强抗震钢筋制备方法，其特征在于，所述碳化物形成元素为Nb，V，以及Mo的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种600MPa超高强抗震钢筋制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光文，唐名标，熊科林，涂文兴，
申请(专利权)人：福建三宝钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：