專利名稱：混凝土用600MPa高性能耐火抗震鋼筋及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土用600MPa級(jí)高強(qiáng)度耐火抗震鋼筋及其制備方法，屬于建筑用鋼制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，我國處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，建筑業(yè)發(fā)展十分迅猛，已成為我國國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)之一。建筑用鋼作為建筑結(jié)構(gòu)的主體材料，需求量較大，占鋼材消費(fèi)量的50%以上。當(dāng)前我國的建筑基礎(chǔ)仍然是以鋼筋混凝土為主，其中的帶肋鋼筋在建筑用鋼中的消費(fèi)量最大。僅2011年一年，中國生產(chǎn)建筑用熱軋帶肋鋼筋I(lǐng). 55億噸，約占鋼產(chǎn)量的 20%。隨著高層、大跨度、抗震、耐低溫、耐火等多功能建筑結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，要求熱軋帶肋鋼筋具有更高的強(qiáng)度、韌性和較好的可焊性等綜合性能。當(dāng)前國外建筑行業(yè)普遍采用焊接性能好、強(qiáng)度高的熱軋帶肋鋼筋，如歐盟各國、北美基本采用500MPa、600MPa鋼筋。尤其是600MPa高強(qiáng)度鋼筋具有強(qiáng)度高、安全儲(chǔ)備量大、抗震性能好、能節(jié)省鋼材用量、施工方便等優(yōu)越性能，更適用于高層、大跨度和抗震建筑結(jié)構(gòu)，是一種更節(jié)約、更高效的新型建筑材料。相比目前主要使用的HRB335、HRB400、HRB500級(jí)鋼筋，可分別節(jié)約用鋼量44%、33%和16%，節(jié)能減排效果顯著；另一方面，可以解決建筑結(jié)構(gòu)中“肥梁胖柱”的問題，增加建筑使用面積，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加靈活，提高建筑使用功能。目前中國建筑正向高層、大跨度的方向發(fā)展，開發(fā)600MPa高強(qiáng)度鋼筋，提高鋼材產(chǎn)品的檔次、質(zhì)量和穩(wěn)定性，有利于推動(dòng)鋼鐵“減量化”應(yīng)用，支撐建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)；同時(shí)，緩解鋼鐵生產(chǎn)的資源、能源和環(huán)境制約，對(duì)我國鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)由注重規(guī)模擴(kuò)張向品質(zhì)質(zhì)量效益轉(zhuǎn)變具有十分重要意義。目前國內(nèi)已有研發(fā)出600MPa高強(qiáng)度鋼筋的報(bào)道，其主要采用微合金化熱軋工藝，鋼中加入大量的氮化釩鐵、鈮鐵、釩氮等微合金，不僅成本高，而且鋼的抗震及焊接性能差，強(qiáng)屈比R ^/Red〈l. 25，最大力總伸長率Agt偏低。例如河北鋼鐵股份有限公司承德分公司申請(qǐng)的“一種600MPa級(jí)含釩高強(qiáng)熱鋼筋及其生產(chǎn)”，化學(xué)成分控制V O. 08-0. 12wt%、N O. 005-0. 04wt%，鋼的基體組織為鐵素體+珠光體，Ri^zXl實(shí)〈I. 25，未列出Agt ；四川省達(dá)州鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司申請(qǐng)的“一種微合金化生產(chǎn)HRB600高強(qiáng)鋼的方法”，化學(xué)成分控制C彡O. 30%、V彡O. 20%、Nb彡O. 10%、Ti彡O. 09%、Ceq ( O. 65%，微合金含量很高，且鋼中C及碳當(dāng)量Ceq不能滿足鋼筋混凝土用鋼的GB1499. 2標(biāo)準(zhǔn)，未列出工藝力學(xué)性能；首鋼水城鋼鐵集團(tuán)有限公司申請(qǐng)的“一種HRB600熱軋帶肋鋼筋的方法”，化學(xué)成分控制VO. 05-0. 06wt%、Nb O. 03wt%、Cr O. 05-0. 06wt%, Rmi/ReLi<l. 25，未列出 Agt。此外，清華大學(xué)申請(qǐng)的“高強(qiáng)度抗震鋼筋及其生產(chǎn)方法”，化學(xué)成分控制C 0.08-0. 35wt%、Mn I. 8-3. 2wt%,鋼筋組織中有馬氏體，不能滿足鋼筋混凝土用鋼GB1499. 2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的化學(xué)成份及工藝使用性能要求?？傮w來看，國內(nèi)盡管有600MPa或HRB600高強(qiáng)度鋼筋研發(fā)報(bào)道，但存在鋼中碳、微合金及合金含量偏高，碳當(dāng)量不合格，工藝成本高，鋼的抗震及焊接性能差，顯微組織結(jié)構(gòu)不符合GB1499. 2標(biāo)準(zhǔn)要求等不足。針對(duì)上述情況，在鋼筋混凝土用鋼GB1499. 2標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，采用低成本工藝路線開發(fā)出高強(qiáng)度、高塑韌性以及焊接、抗震及耐火性能好的600MPa高性能鋼筋就顯得尤為重要和迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低，塑韌性、抗震性及耐火性優(yōu)異的混凝土用用600MPa高性能耐火抗震鋼筋及其制備。本發(fā)明提供的混凝土用600MPa高性能耐火抗震鋼筋，經(jīng)過下列工藝步驟
A、鋼水冶煉將鐵水、廢鋼及生鐵加入LD氧氣轉(zhuǎn)爐中，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，按常規(guī)量加入石灰、白云石、菱鎂球造渣，控制終點(diǎn)碳含量彡O. 04wt%，出鋼溫度小于1670°C ;出鋼前向鋼包底部加入精煉渣和螢石，精煉渣的加入量為1.6kg/t ，螢石的加入量為0. 4kg/ ;出鋼時(shí)采用渣洗及全程底吹氬工藝，氬氣流量控制為50 70NL/min，當(dāng)鋼包中的鋼水量大于1/4時(shí)，依次向鋼包中加入下列物質(zhì)按I. O I. 5kg/t·的量，加入下列質(zhì)量比的硅鈣鋇復(fù)合脫氧劑Si 52. 5wt%, Ca 12. 3wt%，Ba 11. 5 wt% ;按 10. 5 14. Okg/t鋼的量，力口Λ Mn含量為76. 5wt%的高碳錳鐵；按7. 3 9. 2kg/tiH的量，加入Si含量為73. 5wt%的硅鐵；按10. 6 14. 2kg/t鋼的量，加入Cr含量為58. 5wt%、C含量為2. 5wt%的中碳鉻鐵；按O. 65 O. 95kg/t鋼的量，加入V含量為78. 5wt%、N含量為14. 5wt%的釩氮合金；按O. 10 O. 18kg/t 的量，加入B含量為17. 5wt%的硼鐵，并在鋼包鋼水量達(dá)到3/4時(shí)加完，以進(jìn)行脫氧合金化；出鋼完畢后，對(duì)鋼水吹氬4 5分鐘，以促進(jìn)鋼水中夾雜物的上浮并排除，改善鋼水潔凈度；吹氬結(jié)束后，按I. Okg/t 的量，向鋼包內(nèi)加入常規(guī)覆蓋劑后，送連鑄工序；
B、鋼水澆鑄在中間包溫度為1535 1545°C，拉速為2.8 3. Om/min，二冷比水量為2. I 2. 4L/kg的條件下，將步驟A的鋼水連鑄成鋼坯；
C、鋼坯控軋控冷將B步驟的鋼坯送入均熱段溫度為1050 1100°C的加熱爐中，加熱50 70分鐘，在鋼坯開軋溫度為930 980°C，速度為0. 5 I. 0m/s的軋制條件下，粗軋5 6個(gè)道次；在速度為3. O 4. O m/s的軋制條件下，中軋5 6個(gè)道次；在冷卻水量為20 40mVh條件下控冷2 3秒；在速度為9. O 13. 5m/s、精軋溫度為800 850°C的條件下，精軋2 5個(gè)道次；在冷卻水量為220 280m3/h條件下，對(duì)精軋鋼材進(jìn)行控冷，直至鋼材溫度為680 720V，將鋼材自然空冷至室溫，即獲得化學(xué)成份如下的混凝土用600MPa高性能耐火抗震鋼筋
C 0. 15 0. 20 wt%, Si 0. 45 0. 65 wt%,
Mn :0. 80 I. 05 wt%，Cr :0. 60 0. 80 wt%，
V 0. 050 0. 070 wt%，B :0. 0008 0. 0020 wt%，
S < 0. 045 wt%， P < 0. 045 wt%，
其余為Fe及不可避免的不純物。所述B步驟的二冷比水量是指連鑄機(jī)二冷區(qū)單位時(shí)間內(nèi)消耗的總水量與單位時(shí)間內(nèi)通過二冷區(qū)鑄坯質(zhì)量的比值，單位為L/kg，它是連鑄二次冷卻噴水強(qiáng)度的指標(biāo)。本發(fā)明提供的混凝土用高性能抗震鋼筋的力學(xué)性能及顯微組織見表I、表2。表I 600MPa高性能抗震鋼筋力學(xué)性能及顯微組織
權(quán)利要求
1.一種混凝土用600MPa高性能耐火抗震鋼筋的制備方法，其特征在于經(jīng)過下列工藝步驟 A、鋼水冶煉將鐵水、廢鋼及生鐵加入LD氧氣轉(zhuǎn)爐中，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，按常規(guī)量加入石灰、白云石、菱鎂球造渣，控制終點(diǎn)碳含量彡0. 04wt%，出鋼溫度小于1670°C ;出鋼前向鋼包底部加入精煉渣和螢石，精煉渣的加入量為1.6kg/tIH，螢石的加入量為0. 4kg/ ;出鋼時(shí)采用渣洗及全程底吹氬工藝，氬氣流量控制為50 70NL/min，當(dāng)鋼包中的鋼水量大于1/4時(shí)，依次向鋼包中加入下列物質(zhì)按1.0 I. 5kg/t■的量，加入下列質(zhì)量比的硅鈣鋇復(fù)合脫氧劑Si 52. 5wt%, Ca 12. 3wt%，Ba 11. 5 wt% ;按 10. 5 14. 0kg/tIH的量，加A Mn含量為76. 5wt%的高碳錳鐵；按7. 3 9. 2kg/t,H的量，加入Si含量為73. 5wt%的硅鐵；按10. 6 14. 2kg/t,H的量，加入Cr含量為58. 5wt%、C含量為2. 5wt%的中碳鉻鐵；按.0.65 0. 95kg/t,H的量，加入V含量為78. 5wt%、N含量為14. 5wt%的釩氮合金；按0. 10 .0.18kg/tIH的量，加入B含量為17. 5wt%的硼鐵，并在鋼包鋼水量達(dá)到3/4時(shí)加完，以進(jìn)行脫氧合金化；出鋼完畢后，對(duì)鋼水吹氬4 5分鐘，以促進(jìn)鋼水中夾雜物的上浮并排除，改善鋼水潔凈度；吹氬結(jié)束后，按I. 0kg/tIH的量，向鋼包內(nèi)加入常規(guī)覆蓋劑后，送連鑄工序； B、鋼水澆鑄在中間包溫度為1535 1545°C，拉速為2.8 3. Om/min，二冷比水量為.2.I 2. 4L/kg的條件下，將步驟A的鋼水連鑄成鋼坯； C、鋼坯控軋控冷將B步驟的鋼坯送入均熱段溫度為1050 1100°C的加熱爐中，加熱.50 70分鐘，在鋼坯開軋溫度為930 980°C，速度為0. 5 I. Om/s的軋制條件下，粗軋.5 6個(gè)道次；在速度為3. 0 4. 0 m/s的軋制條件下，中軋5 6個(gè)道次；在冷卻水量為.20 40mVh條件下控冷2 3秒；在速度為9. 0 13. 5m/s、精軋溫度為800 850°C的條件下，精軋2 5個(gè)道次；在冷卻水量為220 280m3/h條件下，對(duì)精軋鋼材進(jìn)行控冷，直至鋼材溫度為680 720V，將鋼材自然空冷至室溫，即獲得化學(xué)成份如下的混凝土用600MPa高性能耐火抗震鋼筋C 0. 15 0. 20 wt%, Si 0. 45 0. 65 wt%,Mn :0. 80 I. 05 wt%，Cr :0. 60 0. 80 wt%，V 0. 050 0. 070 wt%，B :0. 0008 0. 0020 wt%， S < 0. 045 wt%， P < 0. 045 wt%， 其余為Fe及不可避免的不純物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混凝土用600MPa高性能耐火抗震鋼筋及其制備，經(jīng)過鋼水冶煉、鋼水澆濤、鋼坯控軋控冷，得到具有下列質(zhì)量比的化學(xué)成分的混凝土用600MPa高性能耐火抗震鋼筋C0.15～0.20wt%，Si0.45～0.65wt%，Mn0.80～1.05wt%，Cr0.60～0.80wt%，V0.050～0.070wt%，B0.0008～0.0020wt%，S≤0.045wt%，P≤0.045wt%，其余為Fe及不可避免的不純物。本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低、工藝適用性及控制性強(qiáng)等特點(diǎn)，鋼的顯微組織分布均勻且形態(tài)好，鐵素體細(xì)晶效果顯著，高溫屈服強(qiáng)度明顯高于普通鋼材，具有較好的耐火性，高強(qiáng)度，高塑韌性，良好的焊接及抗震性，綜合性能優(yōu)異。
文檔編號(hào)C21D8/08GK102796961SQ20121034040
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者陳偉, 趙宇, 張衛(wèi)強(qiáng), 庾郁梅, 李金柱, 吳光耀, 鄧家木, 汪濤 申請(qǐng)人:武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司