[发明专利]细晶粒热轧带肋钢筋及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种细晶粒热轧带肋钢筋及其制备方法，属于金属材料加工与成型技术领域。

背景技术

我国每年建筑工程用混凝土超过5亿立方米，消耗钢材将近2000万吨。除少量预应力钢丝钢绞线以外，绝大多数是用在混凝土中的钢筋。我国热轧带肋钢筋的牌号有HRB335、HRB400和HRB500三个，H、R、B分别表示热轧(Hot rolled)、带肋(Ribbled)、钢筋(bars)，335、400和500分别表示钢筋的最低屈服强度，单位为MPa。钢筋的级别越高，质量越好，无论是强度、韧性和延伸性能都随之越好，因此越有利于减少钢筋的用量。

目前国内传统工艺生产HRB400热轧带肋钢筋主要以微合金化的方式进行，即在HRB335成分的基础上，加入适当V、Nb等微合金元素，V、Nb等微合金元素在钢中起到沉淀强化和细化晶粒的作用，从而进一步提高钢筋的强度，达到更高的强度级别。但是这一工艺存在的问题是：1、由于近年来国家大力推行使用HRB400以上级别的钢筋，逐步取代目前广泛使用的HRB335热轧带肋钢筋。这一举措导致了按常规工艺生产HRB400级别钢筋所必须的微合金元素钒和铌的价格大幅飙升，生产成本过高，完全挤占了企业的利润空间，不利于提高企业的竞争力。2、高级别钢筋的生产成本较高，企业生产动力不足，产量无法规模化，因此不利于高级别钢筋的推广和运用，有悖于中央构建和谐社会的宗旨。3、作为国家重要战略储备物资的铌铁、钒氮合金矿产资源储量非常有限，常规生产工艺使得微合金铌铁、钒氮合金消耗量大幅度增加，铌铁、钒氮合金矿产资源储量急剧下降，不利于保护生态环境。

另外，目前国内采用传统工艺生产HRB335时，钢中加入大量的Mn、Si等合金元素，利用Mn、Si的固溶强化的作用提高钢筋的强度和硬度。但是这一工艺存在的问题是：1、由于Mn、Si合金价格大幅上涨，使得生产成本大幅上扬，挤占了企业的盈利空间。2、作为国家重要战略储备物资的Mn、Si矿产资源储量非常有限，常规生产工艺使得高碳锰铁和硅铁合金消耗量大幅度增加，Mn、Si矿产资源储量急剧下降，不利于保护生态环境。

发明内容

为节约或降低有限的V、Nb等微合金元素的使用量，或者降低Mn、Si等合金元素的使用量，进一步提高产品的强度，使产品具有足够的韧性和塑性，本发明提供一种细晶粒热轧带肋钢筋及其制备方法。

本发明主要通过控冷控轧的方法，使钢筋组织晶粒细化，强度提高。通过轧制控制冷却的工艺，使钢筋获得表面组织为回火索氏体、芯部组织为珠光体和铁素体的良好组织结构。在提高强度的同时，还能提高韧性，并保持韧性和塑性不变。

本发明通过以下技术方案实现：一种细晶粒热轧带肋钢筋，其特征在于经过下列工艺步骤制得：

A、以化学成分为：C 0.18～0.25wt％、Si 0.20～0.70wt％、Mn0.90～1.50wt％、V(Nb)≤0.030wt％、S≤0.045wt％、P≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的HRB400钢种，或者

以化学成分为：C 0.18～0.25wt％、Si 0.10～0.50wt％、Mn 0.60～1.20wt％、S≤0.045wt％、P≤0.045wt％，其余为Fe以及不可避免的不纯物的HRB335钢种，作为扎制用钢坯；

B、将上述钢坯送入炉温为1100～1200℃的加热炉中，加热钢坯至坯温度为1000～1100℃时，在速度为0.5～1.5m/s的轧制条件下粗轧45～95秒，之后在速度为3.5～5.5m/s的轧制条件下中轧45～95秒，最后在速度为5.5～18m/s的轧制条件下精轧45～95秒；

C、将B步骤的精轧钢材在冷却水量为250～450m³/h、冷却水压力为1.0～2.2MPa的条件下，快速冷却0.3～2.5秒，得温度为800～900℃的钢材，之后置于空气中自然空冷至200～300℃，即可获得细晶粒热轧带肋钢筋产品。

所述B步骤的各道轧制速度和轧制时间视不同钢种，不同规格要求而具体确定。

所述C步骤的快速冷却参数即冷却水量、冷却水压、时间视不同钢种，不同规格要求而具体确定。

本发明具有下列优点和效果，即采用上述方案生产出来的细晶粒热轧带肋钢筋具有以下优点：