[发明专利]一种铌钛微合金化HRB500E螺纹钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铌钛微合金化HRB500E螺纹钢及其制备方法，所述HRB500E螺纹钢含有下述质量百分含量的化学成分：C：0.22～0.25%，Si：0.30～0.50%，Mn：1.2～1.5%，Nb：0.020～0.025%，Ti：0.015～0.022%，N：0.011～0.015%，P≤0.025%，S≤0.018%，余量为Fe及不可避免杂质；本发明螺纹钢是以150吨复吹转炉冶炼—LF精炼—7机7流方坯连铸冶金工艺进行制备的；通过合金体系优化，以Nb+Ti复合微合金化代替V微合金化，合金化成本明显降低，冶金过程可控，实现HRB500E低成本稳定批量生产。

技术领域

本发明涉及钢铁材料技术领域，特别是一种铌钛微合金化HRB500E螺纹钢及其制备方法。

背景技术

在当前和将来的一段时间内，中国的基础设施建设依然十分活跃，钢材消费中螺纹钢将持续占据重要地位和可观比例。所以，一段时期内，螺纹钢仍将是国内产销量最大的单一钢种系列，最近几年的产销率均以亿吨计，由于其设备要求、技术难度相对较低，同时也是国内中小型钢厂最主要的生产品种之一。

为了实现螺纹钢的产品升级，螺纹钢新标准GB/T 1499.2-2018发布，并已于2018年 11月1日强制推行实施。新标准取消335MPa级钢筋，增加了 600MPa级钢筋，实际上适应了绿色化建筑的需求；对重量偏差适当加严，明确了重量偏差不允许复验；增加了钢筋疲劳试验方法的规定，特别增加了金相组织检验的规定；增加了截面维氏硬度、宏观金相、微观组织及检验方法等内容。

螺纹钢新国标的实施对行业的发展产生了重要影响。特别是增加金相组织和维氏硬度检验方面的规定：组织主要为铁素体加珠光体，基圆不得出现回火马氏体组织，维氏硬度检验两点的硬度差值应小于或等于40Hv。目前国内多数从事螺纹钢生产的中小型钢企采用的是强穿水提高屈服强度的方法以节省合金化成本，其外缘金相组织基本为马氏体组织，新国标的实施，对此类企业和强穿水、控轧控冷工艺是重大打击，回归通过合金提高强度的路径后，合金化成本将明显上升，对企业的成本和工艺稳定性控制来说，都是极大挑战。目前我国螺纹钢普遍采用钒系合金进行合金化，提高成品强度，保证达到目标力学性能。

目前，随着建筑工程向超高化、超大型、高抗震方向发展，国外建筑已普遍应用焊接性能好、强度高的500MPa级钢筋，而我国无论在建筑还是基础设施领域，仍还以400MPa级为主，因此，推进500MPa级螺纹钢的扩大应用，促进螺纹钢的升级换代，对于实现钢材的减量化应用、提高工程质量、节约建设成本，均具有十分积极的意义。

当前，HRB500螺纹钢生产过程中通过加入钒系合金实现合金强化，但钒合金在我国属于紧缺资源，价格一直处于高位且随着新国标的实施大幅上涨。给生产企业以及应用单位的成本控制造成了一定影响，因此，通过优化成分体系，降低合金化成本，对推进HRB500螺纹钢的扩大应用显得十分重要。

在优化HRB500螺纹钢合金方面，一些钢铁企业做过积极尝试，其核心是加入一定量的Nb替代部分V进行合金化，如昆明理工大学陈伟等的《铌微合金化控冷工艺生产HRB500抗震钢筋强韧化机理》、广钢股份郭楚雄等的《转炉铌钒复合微合金化HRB500E高强抗震钢筋开发》等论文，均提出了加入0.03%左右的Nb进行微合金强化的方法。但是加入Nb不能完全替代V进行合金化，超过0.035%的Nb，则连铸坯极易产生裂纹，影响生产效率和成材率，同时，Nb的加入还影响成品性能稳定性，特别是屈服平台不明显，强屈比偏低。

而我国钛资源丰富，生产工艺成熟，市场价格长期稳定，且其合金强化效果已在许多钢中得以验证，目前在HRB400E螺纹钢生产中已有一定影响，但在HRB500E级别螺纹钢中的应用尚未见报道，而实际上，钛铌复合微合金化，可减轻铌对连铸过程和成品性能的不利影响。

发明内容