[发明专利]高强度热轧带肋钢筋的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种热轧带肋钢筋的制备方法，尤其是高强度热轧带肋钢筋HRB500的制备方法，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6亿立方米，消耗钢材将近2500万吨。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。

近年来，随着城市建设的不断发展和社会进步，普通的热轧带肋钢筋HRB335已逐步显露出其屈服强度低的弱点，在高层楼宇、高架立交桥、道路、桥涵等建筑中自重大，不仅使建筑物的承载能力降低，许多特殊情况下甚至难以满足要求，而且也将造成大量的钢材浪费，建筑成本增加。目前国外发达国家普通热轧带肋钢筋HRB335几乎淘汰，普遍使用400MPa、500MPa的热轧带肋钢筋。国内许多地方，尤其是京津沪、华东、华中地区已大量推广使用HRB400钢筋，同时开始批量推广使用HRB500钢筋。

目前国内传统工艺生产HRB500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，加入大量的V、Nb等微合金强化元素，利用这些元素在钢中形成和析出的碳氮化物、碳化物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主要问题有：1、由于近年来国家大力推行使用HRB400及以上级别的钢筋，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HRB500级别钢筋所必须的钒合金和铌铁等微合金价格大幅飙升，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、常规微合金化工艺生产HRB500高强度钢筋成本较高，企业生产动力不足，产量无法规模化，因此不利于HRB500钢筋的推广和应用，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，不利于稀有矿产资源和生态环境的保护。

发明内容

为节约或降低有限的V合金元素使用量，进一步提高产品的强度，使产品具有足够的韧性和塑性，本发明提供一高强度热轧带肋钢筋HRB500的制备方法。

本发明主要通过少量的V微合金化结合控冷控轧的方法，使钢筋组织晶粒细化，强度提高。通过轧制、冷却控制工艺，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：一种高强度热轧带肋钢筋HRB500的制备方法，其特征在于经过下列工艺步骤：

A、将化学成分如下的钢坯：C 0.18～0.25wt％、Si 0.35～0.65wt％、Mn 1.20～1.55wt％、V≤0.035wt％、S≤0.045wt％、P≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物，送入炉温为1100～1200℃的加热炉中，加热钢坯至坯温为1000～1100℃时，在速度为0.8～1.4m/s的轧制条件下粗轧50～88秒，之后在速度为3.4～5.0m/s的轧制条件下中轧48～90秒，最后在速度为6.8～17m/s的轧制条件下精轧52～88秒；

B、将A步骤的精轧钢材在冷却水量为240～410m³/h、冷却水压力为1.0～2.2MPa的条件下，快速冷却0.6～2.4秒，得温度为810～900℃的钢材，之后置于空气中自然空冷至220～300℃，即可获得HRB500细晶粒高强度带肋钢筋。

所述A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B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。

所述A步骤的加热炉为现有技术中的常规加热炉。

所述A步骤的轧制采用现有技术中的常规轧钢设备。

采用上述方案生产出来的细晶粒高强度热轧带肋钢筋HRB500具有以下优点：

1、生产HRB500细晶粒高强度带肋钢筋时，只需在现有的炼钢过程中加入少量微合金V元素；然后通过轧钢生产工艺中的轧后控冷方法，即可进一步提高钢筋的强度。