[发明专利]大规格高强度钢筋及生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土用钢材的技术领域，特别是钢筋混凝土构件中所使用的大规格、高强度钢筋及生产工艺技术领域。 

技术背景 

钢筋混凝土用带肋钢筋是国内外建筑工程的基础材料，也是全世界普遍生产和使用的一种钢铁产品。随着高层、大跨度、抗震、耐低温、耐火建筑结构的出现，使钢筋朝着大直径、高强度、高韧性及良好的焊接性等方向发展。国际市场对大规格高强度螺纹钢筋的需求量日益增加。 

目前我国大部分钢铁企业所生产钢筋的最大规格为40mm，采用的方法是用20MnSi添加V、V-N、Nb、Ti微合金化和热轧工艺来实现，产品性能仅满足HRB335、HRB400的性能要求，不能达到如英标460B钢筋屈服强度460MPa高强度的要求。 

即使意大利达涅利(DANIELI)公司第5代新型二辊短应力线轧机，低温控制轧制(LTR)和淬火、自回火处理(QTB)穿水冷却工艺，即轧后余热处理技术，最大设计规格为Φ40mm，也不能满足Φ50mm螺纹钢筋的生产。如果要生产Φ50mm螺纹钢筋，就必须对低温控制轧制(LTR)水箱的整体进行重新设计、制做。 

针对这一情况，为最大程度地降低生产成本，节省设备改造费用，缩短研制周期，通过对在线低温轧制(LTR)水箱改进，采用20MnSi加V微合金化与轧后控制冷却工艺相结合，提出了Φ50mm高强度螺纹钢筋产品生产工艺。 

发明内容

本发明的大规格高强度钢筋及生产工艺，主要靠如下手段实现。 

本发明的大规格高强度钢筋，主要成分为(按重量百分比计)C＝0.17-0.24％，Si＝0.40-0.60％，Mn＝1.20-1.55％，V＝0.08-0.12％，S≤0.045％，P≤0.045％，及平衡量的Fe，碳当量(Ceq)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15＝0.47-0.51％，钢筋直径50.0mm，内径为49.0±0.3mm。 

发明的大规格高强度钢筋生产工艺，采用钢坯加热→粗轧→中轧→LTR控制冷却→自然冷却→定尺→检验→入库的生产工艺路线。在加热工序，将连铸方坯采用预热、加热、均热三段加热方式，其中预热段温度为700℃-900℃，加热段温度为1030℃-1180℃，均热段温度为1070℃-1170℃，加热总时间为80-120分钟，开轧温度为1000℃-1080℃；在粗轧工序采用6架微张力轧制；在中轧工序采用4架微张力轧制；在控制冷却工序，通过两个LTR水箱进行控制冷却，返红温度为650℃-750℃；在自然冷却工序，采用冷床自然冷却方式。 

上述大规格高强度钢筋的生产工艺路线，在加热工序，采用侧进侧出的蓄热式步进梁加热炉，使钢坯温差<50℃。在粗轧工序，使用Φ650mm4架、Φ550mm2架，共6架，第6架出口红坯尺寸为78.4mm×76mm，辊缝值12.4mm。在中轧工序，使用Φ550mm2架、Φ430mm2架，共4架，成品架次红坯尺寸为50.7mm×50.7mm，辊缝值4.5mm，终轧速度为2.9-3.19m/s。在LTR控制冷却工序，冷却水出口压力控制在0.6-0.8MPa，冷却器开启总数为8-12个，冷却水总流量为380-480m³/h，返红温度为650-750℃。 

根据大规格高强度钢筋产品使用的要求和特点以及LTR控冷装备的特性，优化设计钢筋化学成分，采用改进的LTR控制冷却工艺，使钢筋的表层到心部发生不同的相变，得到不同的金相组织，表面层强度高，而心部具有良好的塑、韧性。钢筋屈服强度R_eL≥490MPa、抗拉强度R_m≥620MPa、强屈比≥1.22、伸长率A≥19％均优于英国标准，并且性能均匀稳定。

附图说明

下面结合附图说明。图1是本发明设计的大规格高强度钢筋生产工艺流程示意图。在附图中，在加热工序中包括预热→加热→均热；在控制冷却工序中包括1#LTR水箱控制冷却→2#LTR水箱控制冷却。 

具体实施方式

下面结合附图详细说明。如附图1所示，本发明的生产工艺路线为钢坯加热→粗轧→中轧→LTR控制冷却→自然冷却→定尺→检验→入库。在钢坯加热工序中包括预热、加热和均热，在控制冷却工序中包括1#LTR水箱控制冷却和2#LTR水箱控制冷却。 

具体的技术措施包括： 

一是化学成分的优选和设定。