一种铁路专用高强抗震钢筋及其生产工艺的制作方法

1.本发明涉及冶金技术领域，更具体地说，特别涉及一种铁路专用高强抗震钢筋及其生产工艺。


背景技术：

2.国标钢筋混凝土用热轧带肋钢筋执行标准为gb/t 1499.2，其主要用于普通建筑用材、公路桥梁、钢筋支架等，使用范围较为广泛，近几年国家经济发展迅速，一些使用较为特殊的位置，如高速铁路，采用普通国标螺纹钢已经不适用，2016年1月国家制定了适用于高速铁路的专用国家标准，具体为《高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》，此标准对重量偏差、成分、焊接性能、生产工艺要求更高，与国标螺纹钢区别很大，为了达到客户需求，需要研究开发一种新成分体系、新工艺方法来达到标准要求。
3.主要难点：较国标普通螺纹钢相比：1.在性能相同的情况下，碳当量由≤0.54%下调为≤0.50%，增加了成分设计难度，尤其是hrb500e品种，强屈比指标更难达到。2.生产工艺必须为微合金化，不得采用余热处理工艺，增加了工艺设计难度。3.对疲劳性能要求非常高，增加了冶炼难度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种铁路专用高强抗震钢筋及其生产工艺。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种铁路专用高强抗震钢筋的生产工艺，包括选用以下重量百分比的化学成分：c：0.20～0.25%，si：0.60～0.80%，mn：1.20～1.40%，s≤0.035%，p≤0.035%，v：0～0.050%，ceq:≤0.50%，其余为fe及不可避免的杂质的钢坯；其生产步骤包括：采用转炉冶炼、lf炉精炼、强脱氧、炉底吹氩、小方坯连铸工序，冶炼出符合以上hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材化学成分的钢坯；合格钢坯进入轧钢加热炉加热，钢坯开轧温度920-1000℃；热坯进入粗中轧、预精轧及精轧区域，控轧控冷温度在920-980℃，最终轧制出铁路专用高强抗震hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材。
6.优选地，所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb400（e）φ10-φ20规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.483%，其余为fe和不可避免的杂质。
7.优选地，所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb500（e）φ10－φ20规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，v：0.020～0.040%，nb：0.010-0.020%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.491%，其余为fe和不可避免的杂质。
8.优选地，所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb400（e）φ22－φ25规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，v：0.005～0.025%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.483%，其余为fe和不可避免的杂质。
9.优选地，所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb500（e）φ22－φ25
规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，v：0.030～0.050%，nb：0.020-0.030%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.493%，其余为fe和不可避免的杂质。
10.优选地，所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb400（e）φ28－φ40规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.483%，其余为fe和不可避免的杂质。
11.优选地，所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb500（e）φ28-φ40规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，v：0.040～0.060%，nb：0.010-0.020%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.495%，其余为fe和不可避免的杂质。
12.与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用采用“v、nb微合金化+控轧控冷”的工艺路线，将钢坯开轧温度设定在920-1000℃，控轧控冷温度在920-980℃，通过以上方式采用本发明成分制成的hrb400（e）和hrb500（e）钢筋，其强屈比均大于1.30，疲劳强度均≥320万次，较标准下限高20万次，可实现力学性能、焊接性能、疲劳性能同时达到铁路建材用标准，各项物理性能指标合格率100%，同时能降低成本，使生产规模化。
具体实施方式
13.下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
14.一种铁路专用高强抗震钢筋hrb400（e）、hrb500（e）生产工艺，包括选用化学成分为hrb400（e）：c：0.20～0.25%，si：0.60～0.80%，mn：1.20～1.40%，s≤0.035%，p≤0.035%，v：0～0.050%，ceq:≤0.50%，其余为fe及不可避免的杂质的钢坯；hrb500（e）：c：0.20～0.25%，si：0.60～0.80%，mn：1.20～1.40%，s≤0.035%，p≤0.035%，v：0～0.060%，nb：0.010-0.040%，ceq:≤0.50%；其生产工艺采用转炉冶炼、lf炉精炼、强脱氧、炉底吹氩、小方坯连铸工序，冶炼出符合以上hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材化学成分的钢坯；合格钢坯进入轧钢加热炉加热，钢坯开轧温度920-1000℃；热坯进入粗中轧、预精轧及精轧区域，控轧控冷温度在920-980℃，最终轧制出铁路专用高强抗震hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材。
15.实施例一轧制φ10-φ20规格级hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材：hrb400（e）φ10－φ20规格：c：0.20％，si：0.60％，mn：1.20％，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.483%，其余为fe和不可避免的杂质；hrb500（e）φ10－φ20规格：c：0.20％，si：0.60％，mn：1.20％，v：0.020～%，nb：0.010%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.491%，其余为fe和不可避免的杂质其生产工艺采用转炉冶炼、lf炉精炼、强脱氧、炉底吹氩、小方坯连铸工序，冶炼出符合以上hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材化学成分的钢坯；合格钢坯进入轧钢加热炉加热，钢坯开轧温度980℃；热坯进入粗中轧、预精轧及精轧区域，控轧控冷温度在920℃，最终轧制出铁路专用高强抗震hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材。
16.上述hrb400（e）φ10－φ20规格的带肋钢筋棒材力学性能参数为：屈服强度为440-470mpa，抗拉强度为600-640mpa，最大力总延伸率为11.3-15.2%，强屈比1.30-1.40，金相组织为铁素体+珠光体，焊接性能良好，焊接后抗拉强度≥590mpa，较标准下限高50mpa，
疲劳强度≥320万次，较标准下限高20万次；φ10－φ20规格的hrb500e带肋钢筋棒材的力学性能参数为：屈服强度为540-570mpa，抗拉强度为690-740mpa，最大力总延伸率为11.5-15.8%，强屈比1.28-1.38，金相组织为铁素体+珠光体，焊接性能良好，焊接后抗拉强度≥680mpa，较标准下限高50mpa，疲劳强度≥320万次，较标准下限高20万次。
17.实施例二、轧制φ22-φ25规格级hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材：hrb400（e）φ22-φ25规格：选用化学成分为c：0.23％，si：0.70％，mn：1.30％，v：0.015%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.483%，其余为fe和不可避免的杂质；hrb500（e）φ22-φ25规格：c：0.23％，si：0.70％，mn：1.30％，v：0.030%，nb：0.020%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.493%，其余为fe和不可避免的杂质；其生产工艺采用转炉冶炼、lf炉精炼、强脱氧、炉底吹氩、小方坯连铸工序，冶炼出符合以上hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材化学成分的钢坯；合格钢坯进入轧钢加热炉加热，钢坯开轧温度920-1000℃；热坯进入粗中轧、预精轧及精轧区域，控轧控冷温度在920-980℃，最终轧制出铁路专用高强抗震hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材。
18.上述φ22-φ25的规格hrb400e带肋钢筋棒材的力学性能参数为：屈服强度为440-470mpa，抗拉强度为600-640mpa，最大力总延伸率为11.5-15.5%，强屈比1.32-1.43，金相组织为铁素体+珠光体，焊接性能良好，焊接后抗拉强度≥590mpa，较标准下限高50mpa，疲劳强度≥320万次，较标准下限高20万次；φ22-φ25的规格hrb500e带肋钢筋棒材的力学性能参数为：屈服强度为540-570mpa，抗拉强度为690-740mpa，最大力总延伸率为12.1-15.2%，强屈比1.30-1.39，金相组织为铁素体+珠光体，焊接性能良好，焊接后抗拉强度≥680mpa，较标准下限高50mpa，疲劳强度≥320万次，较标准下限高20万次。
19.实施例三、轧制φ28-φ40规格级hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材：hrb400（e）φ28－φ40规格：选用化学成分为：c：0.25％，si：0.80％，mn：1.40％，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.483%，其余为fe和不可避免的杂质；hrb500（e）φ28-φ40规格：选用化学成分为：c：0.25％，si：0.80％，mn：1.40％，v：0.060%，nb：0.020%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.495%，其余为fe和不可避免的杂质。其生产工艺采用转炉冶炼、lf炉精炼、强脱氧、炉底吹氩、小方坯连铸工序，冶炼出符合以上hrb400（e）、hrb500e带肋钢筋棒材化学成分的钢坯；合格钢坯进入轧钢加热炉加热，钢坯开轧温度920-1000℃；热坯进入粗中轧、预精轧及精轧区域，控轧控冷温度在920-980℃，最终轧制出铁路专用高强抗震hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材。
20.上述φ28-φ40规格的hrb400e带肋钢筋棒材的力学性能参数为：屈服强度为440-470mpa，抗拉强度为620-670mpa，最大力总延伸率为11.0-13.5%，强屈比1.35-1.50，金相组织为铁素体+珠光体，焊接性能良好，焊接后抗拉强度≥610mpa，较标准下限高70mpa，疲劳强度≥320万次，较标准下限高20万次；φ28-φ40规格的hrb500e带肋钢筋棒材的力学性能参数为：屈服强度为540-570mpa，抗拉强度为700-750mpa，最大力总延伸率为11.0-14.0%，强屈比1.30-1.40，金相组织为铁素体+珠光体，焊接性能良好，焊接后抗拉强度≥690mpa，较标准下限高60mpa，疲劳强度≥320万次，较标准下限高20万次。
21.通过以上实施例可以看出，根据本发明的方法生产出的hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材具有优异的屈服强度、抗拉强度、延伸率和疲劳强度，能满足铁路专用hrb400
（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材性能要求。
22.虽然描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种铁路专用高强抗震钢筋的生产工艺，其特征在于：包括选用以下重量百分比的化学成分：c：0.20～0.25%，si：0.60～0.80%，mn：1.20～1.40%，s≤0.035%，p≤0.035%，v：0～0.050%，ceq:≤0.50%，其余为fe及不可避免的杂质的钢坯；其生产步骤包括：采用转炉冶炼、lf炉精炼、强脱氧、炉底吹氩、小方坯连铸工序，冶炼出符合以上hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材化学成分的钢坯；合格钢坯进入轧钢加热炉加热，钢坯开轧温度920-1000℃；热坯进入粗中轧、预精轧及精轧区域，控轧控冷温度在920-980℃，最终轧制出铁路专用高强抗震hrb400（e）、hrb500（e）带肋钢筋棒材。2.根据权利要求1所述的一种铁路专用高强抗震钢筋，其特征在于：所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb400（e）φ10-φ20规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.483%，其余为fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的一种铁路专用高强抗震钢筋，其特征在于：所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb500（e）φ10－φ20规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，v：0.020～0.040%，nb：0.010-0.020%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.491%，其余为fe和不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的一种铁路专用高强抗震钢筋，其特征在于：所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb400（e）φ22－φ25规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，v：0.005～0.025%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.483%，其余为fe和不可避免的杂质。5.根据权利要求1所述的一种铁路专用高强抗震钢筋，其特征在于：所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb500（e）φ22－φ25规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，v：0.030～0.050%，nb：0.020-0.030%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.493%，其余为fe和不可避免的杂质。6.根据权利要求1所述的一种铁路专用高强抗震钢筋，其特征在于：所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb400（e）φ28－φ40规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.483%，其余为fe和不可避免的杂质。7.根据权利要求1所述的一种铁路专用高强抗震钢筋，其特征在于：所述带肋钢筋棒材按重量百分比由以下元素组成：hrb500（e）φ28-φ40规格：c：0.20～0.25％，si：0.60～0.80％，mn：1.20～1.40％，v：0.040～0.060%，nb：0.010-0.020%，s≤0.035％，p≤0.035％，ceq≤0.495%，其余为fe和不可避免的杂质。

技术总结
本发明公开了一种铁路专用高强抗震钢筋的生产工艺，包括选用以下重量百分比的化学成分：C：0.20～0.25%，Si：0.60～0.80%，Mn：1.20～1.40%，S≤0.035%，P≤0.035%，V：0～0.050%，Ceq:≤0.50%，其余为Fe及不可避免的杂质的钢坯；钢坯开轧温度920-1000℃；控轧控冷温度在920-980℃。本发明采用采用“V、Nb微合金化+控轧控冷”的工艺路线，将钢坯开轧温度设定在920-1000℃，控轧控冷温度在920-980℃，通过以上方式采用本发明成分制成的HRB400（E）和HRB500（E）钢筋，可实现力学性能、焊接性能、疲劳性能同时达到铁路建材用标准，各项物理性能指标合格率100%，同时能降低成本，使生产规模化。化。


技术研发人员：王长生 肖立军 张忠峰 马庆水 张红雁 邓兆征 郭其江 宋将 徐玉强
受保护的技术使用者：石横特钢集团有限公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8