[发明专利]一种高强度螺纹钢及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明属于螺纹钢技术领域。具体涉及一种高强度螺纹钢及其制造方法。

背景技术

螺纹钢属于长条材，主要为建筑用钢材，是一个相对比较古老的产品。但随着高速公路等诸多基础建设以及房地产业的高速发展，人们对螺纹钢的数量和质量要求都有了大幅度提高。而国内高品位铁矿石少，许多钢厂均依靠进口铁矿石以维持生产，故螺纹钢的成本较高。

因而，希望生产高强度、低成本的螺纹钢筋已引起技术人员的高度关注。以20MnSi螺纹钢为例，为了提高强度，许多钢厂在合金中添加价格比较昂贵的Nb、V、Ti等合金元素[张孟一，卢定才，吕瑞国，HRB400螺纹盘条的试制，江西冶金，2005(1)]，然后根据这些元素的合金化的特点，进行控轧、控冷。这种方法虽然可以提高最终产品的强度，但却使产品的成本增加。同时，这些元素的添加量如果控制不好，还会产生其所形成化合物的聚集，降低产品的综合力学性能。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低、综合性能高的高强度螺纹钢及其制造方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：在20MnSi螺纹钢的化学组分基础上，冶炼时外加20MnSi螺纹钢的0.001～0.1wt％的Ti、0.0008～0.5wt％的B和0～0.5wt％的V，经连铸或半连铸成铸坯；再将铸坯均热，在1000℃～1200℃条件下粗轧，变形量为40～80％；然后在950℃～1100℃条件下中轧，变形量为30～70％；最后在700℃～900℃条件下精轧，变形量为10～40％。

所述的20MnSi钢的化学组分是：C为0.17～0.23wt％；Mn为1.3～1.7wt％；Si为0.4～0.7wt％；Ni≤0.03wt％；Cr≤0.03wt％；P≤0.045wt％；S≤0.045wt％；其余为Fe及不可避免的杂质。

所述的冶炼时外加是指以冶炼的20MnSi螺纹钢的化学组分为100wt％，另外再添加元素的添加量为20MnSi螺纹钢质量的百分比；添加硼时钢水中的自由氧和氮含量分别为3～15ppm

由于采用上述技术方案，本发明利用比较廉价的硼来代替Nb、V等价格较高的元素。硼在元素周期表中是一种比较靠前的元素，其位置接近碳，原子半径小，可以直接处在铁的八面体间隙中，通过固溶强化，使铁的晶体学点阵产生畸变，位错运动时受到柯垂尔气团的拖拽阻碍作用，达到提高钢强度的目的；强度提高的同时，延伸率降低不大，所制造的螺纹钢比同规格普通20MnSi螺纹钢强度高出100～150MPa，而且有较好的综合性能。

另外，硼有向晶界偏聚的倾向，因此必须控制好硼的微观分布。本发明对微观分布的控制主要是通过控轧、控冷技术实现的，不仅提高了产品的强度，还降低产品的成本100～300元/吨。Nb、V主要是在钢中形成碳化物和氮化物，通过碳化物阻碍位错运动来使合金变形抗力增加，是以弥散强化的方式来提高钢的强度。弥散强化在提高强度的同时，其延伸率也会有较大下降。

因此，本发明具有成本低、强度高和综合性能好的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制。

本具体实施方式所涉及的20MnSi螺纹钢的化学组分是：C为0.17～0.23wt％；Mn为1.3～1.7wt％；Si为0.4～0.7wt％；Ni≤0.03wt％；Cr≤0.03wt％；P≤0.045wt％；S≤0.045wt％；其余为Fe及不可避免的杂质。为避免重复，在实施例中不再赘述。

实施例1

一种高强螺纹钢及其制造方法：在20MnSi螺纹钢的化学组分基础上，冶炼时外加20MnSi螺纹钢的0.001～0.01wt％的Ti、0.0008～0.05wt％的B和0.001～0.05wt％的V，经连铸或半连铸成铸坯；再将铸坯均热，在1000℃～1100℃条件下粗轧，变形量为40～60％；然后在950℃～1050℃条件下中轧，变形量为30～50％；最后在700℃～800℃条件下精轧，变形量为10～30％。

本实施例在添加硼时钢水中的自由氧和氮含量分别为8～15ppm

实施例2