[发明专利]一种多元素氮化合金包芯线及其应用和HRB500E高强度抗震钢的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于合金材料应用技术领域，更具体地说，涉及一种氮化合金包芯线及其应用和HRB500E高强度抗震钢的生产方法。

背景技术

我国热轧带肋钢筋按屈服强度等级分类有三个牌号，分别为HRB335、HRB400、HRB500，抗震钢筋在牌号后加E，热轧带肋钢筋按照棒材生产和高线生产的设备不同，分为直条和盘卷两种类型，盘卷的钢筋简称盘螺。HRB500、HRB500E属于高强钢筋，用它代替HRB335、HRB335E钢筋，可节省钢材24％左右，用它代替HRB400、HRB400E钢筋，可节省钢材10％左右。为了适应建筑行业飞速发展的需求，加快建筑用钢材的更新换代，HRB500高强度钢筋得到广泛的研制和推广应用。

抗震钢筋要求具有良好的强度和塑韧性，使钢筋从变形到断裂的时间间隔变长，从而能有效地实现“建筑结构发生变形到倒塌时间间隔尽可能延长”、“牺牲局部保整体”的抗震设计目的。而现有VN合金微合金化技术要满足HRB500E热轧带肋钢筋的强屈比和屈屈比要求存在很大的难度，因为对于500MPa高强度热轧带肋钢筋，要获得高的抗拉强度和屈服强度，大都是通过微合金化或控轧控冷技术细化晶粒来实现的。但是单纯的细晶强化作用提高钢的屈服强度的效果要大于其抗拉强度，这将降低钢筋的强屈比提高钢筋的屈屈比，从而不能同时满足抗震钢筋对强屈比和屈屈比的要求。针对上述不足之处，中国专利申请号为201210375269.9，申请公布日为2013年1月16日的专利申请文件公开了一种高强抗震HRB500E热轧带肋钢筋的生产工艺及其钢筋，通过化学成分的优化设计对HRB500E热轧带肋钢筋进行微合金化处理，并相应地调整轧制前的加热炉加热制度，充分发挥V-N合金在钢中的沉淀强化、细化晶粒作用主要提高钢筋的屈服强度和韧性以及微合金化元素Mo对组织相变的影响主要提高钢筋抗拉强度，使HRB500E热轧带肋钢筋的抗拉强度、屈服强度和韧性获得较好的配合，达到高强抗震的目的。中国专利申请号为200910218248.4，申请公布日为2010年6月2日的专利申请文件公开了一种HRB500E钒氮高强度抗震钢筋及其生产方法，由下列质量比的化学成分组成：C：0.21～0.25wt％、Si：0.45～0.65wt％、Mn：1.35～1.55wt％、V：0.055～0.070wt％、N：0.0145～0.0165wt％、S≤0.045wt％、P≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物，该发明通过降钒增氮，并控制合适的开轧温度、终轧温度、轧制速度、轧制道次和时间，使钒的沉淀析出强化效果得到充分发挥，使钢筋强度明显提高。

目前生产HRB500E钢，为提高其强度等性能指标，通常是用氮化钒(V：75～78％，N：12～16％)或氮化钒铁(V：42～57％，N：9～14％)对钢水进行微合金化工艺，预期达到其强化目的。上述方法存在的主要问题和不足之处主要有以下几点：一是钒的有效利用率低，仅有一部分V(约占50～60％)，与N、C形成VN、VC而产生强化作用，一部分V以金属V的形态存在于钢中，而没有明显的强化作用；二是添加的工艺方法较为粗放，一般是在钢水出钢过程中随钢流加入，这样因钢水温度不同，钢水带渣量不同，钢水中氧含量不同等多种因素的变量而导致微合金化效果差异很大；三是添加物的物理状态不一致，一般氮化合金块度为5～60mm的混合颗粒，使其与钢水融合过程中的动力学条件不均衡，而导致强化效果的差异；四是其强化效果不能充分发挥，稳定性差，导致成本升高，钢种命中率降低。因此，必须研究设计合理的HRB500E钢微合金化技术以满足其抗震性能指标，同时要降低微合金化生产成本。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有HRB500E钢生产工艺存在钒的有效利用率低、强化效果不能充分发挥、稳定性差，成本高等问题，本发明提供一种多元素氮化合金包芯线及其应用和HRB500E高强度抗震钢的生产方法。本发明中的多元素氮化合金能保证足够的N含量，使其V充分地与N(C)化合形成析出沉淀强化作用；另外调整Si、Mn、Ti、Cr、B、Nb元素的含量，达到最佳的正相关强化效果，设计筛选验证对钢性能强化效果影响因素变量最小的微合金化工艺，具有强化效果最充分、工艺稳定性好、目标钢种命中率高等优点。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：