專利名稱：一種高強(qiáng)度螺紋鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于螺紋鋼技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種高強(qiáng)度螺紋鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
螺紋鋼屬于長條材，主要為建筑用鋼材，是一個(gè)相對(duì)比較古老的產(chǎn)品。但隨著高速 公路等諸多基礎(chǔ)建設(shè)以及房地產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對(duì)螺紋鋼的數(shù)量和質(zhì)量要求都有了大 幅度提高。而國內(nèi)高品位鐵礦石少，許多鋼廠均依靠進(jìn)口鐵礦石以維持生產(chǎn)，故螺紋鋼的成 本較高。因而，希望生產(chǎn)高強(qiáng)度、低成本的螺紋鋼筋已引起技術(shù)人員的高度關(guān)注。以20MnSi 螺紋鋼為例，為了提高強(qiáng)度，許多鋼廠在合金中添加價(jià)格比較昂貴的Nb、V、Ti等合金元素 [張孟一，盧定才，呂瑞國，HRB400螺紋盤條的試制，江西冶金，2005 (1)]，然后根據(jù)這些元 素的合金化的特點(diǎn)，進(jìn)行控軋、控冷。這種方法雖然可以提高最終產(chǎn)品的強(qiáng)度，但卻使產(chǎn)品 的成本增加。同時(shí)，這些元素的添加量如果控制不好，還會(huì)產(chǎn)生其所形成化合物的聚集，降 低產(chǎn)品的綜合力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種成本低、綜合性能高的高強(qiáng)度螺 紋鋼及其制造方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在20MnSi螺紋鋼的化學(xué)組分基礎(chǔ) 上，冶煉時(shí)外加20MnSi螺紋鋼的0. 001 0. Iwt %的Ti、0. 0008 0. 5wt %的B和 0. 5wt%&V，經(jīng)連鑄或半連鑄成鑄坯；再將鑄坯均熱，在1000°C 1200°C條件下粗軋，變形 量為40 80% ；然后在950°C 1100°C條件下中軋，變形量為30 70% ；最后在700°C 900°C條件下精軋，變形量為10 40%。所述的20MnSi鋼的化學(xué)組分是C為0. 17 0. 23wt% ；Mn為1. 3 1. 7wt% ；Si 為 0. 4 0. 7wt% ；Ni ≤ 0. 03wt% ；Cr ≤ 0. 03wt% ；P ≤ 0. 045wt% ；S ≤ 0. 045wt% ；其余 為Fe及不可避免的雜質(zhì)。所述的冶煉時(shí)外加是指以冶煉的20MnSi螺紋鋼的化學(xué)組分為IOOwt %，另外再添 加元素的添加量為20MnSi螺紋鋼質(zhì)量的百分比；添加硼時(shí)鋼水中的自由氧和氮含量分別 為3 15ppm由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明利用比較廉價(jià)的硼來代替Nb、V等價(jià)格較高的元 素。硼在元素周期表中是一種比較靠前的元素，其位置接近碳，原子半徑小，可以直接處在 鐵的八面體間隙中，通過固溶強(qiáng)化，使鐵的晶體學(xué)點(diǎn)陣產(chǎn)生畸變，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到柯垂?fàn)枤?團(tuán)的拖拽阻礙作用，達(dá)到提高鋼強(qiáng)度的目的；強(qiáng)度提高的同時(shí)，延伸率降低不大，所制造的 螺紋鋼比同規(guī)格普通20MnSi螺紋鋼強(qiáng)度高出100 150MPa，而且有較好的綜合性能。另外，硼有向晶界偏聚的傾向，因此必須控制好硼的微觀分布。本發(fā)明對(duì)微觀分 布的控制主要是通過控軋、控冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，不僅提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度，還降低產(chǎn)品的成本100 300元/噸。Nb、V主要是在鋼中形成碳化物和氮化物，通過碳化物阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來 使合金變形抗力增加，是以彌散強(qiáng)化的方式來提高鋼的強(qiáng)度。彌散強(qiáng)化在提高強(qiáng)度的同時(shí)， 其延伸率也會(huì)有較大下降。因此，本發(fā)明具有成本低、強(qiáng)度高和綜合性能好的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)保護(hù)范圍的限制。本具體實(shí)施方式
所涉及的20MnSi螺紋鋼的化學(xué)組分是C為0. 17 0. 23wt%;Mn 為 1. 3 1. 7wt% ；Si 為 0. 4 0. 7wt% ；Ni 彡 0. 03wt% ；Cr 彡 0. 03wt% ；P 彡 0. 045wt% ； S ( 0. 045wt% ；其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。為避免重復(fù)，在實(shí)施例中不再贅述。實(shí)施例1一種高強(qiáng)螺紋鋼及其制造方法在20MnSi螺紋鋼的化學(xué)組分基礎(chǔ)上，冶煉時(shí)外加 20MnSi 螺紋鋼的 0. 001 0. 01wt%^ Ti、0. 0008 0.和 0. 001 0. 05wt%^ V，經(jīng)連鑄或半連鑄成鑄坯；再將鑄坯均熱，在iooo°c iioo°c條件下粗軋，變形量為40 60% ；然后在950°C 1050°C條件下中軋，變形量為30 50% ；最后在700°C 800°C條件 下精軋，變形量為10 30%。本實(shí)施例在添加硼時(shí)鋼水中的自由氧和氮含量分別為8 15ppm實(shí)施例2一種高強(qiáng)螺紋鋼及其制造方法一種高強(qiáng)螺紋鋼及其制造方法在20MnSi螺紋鋼 的化學(xué)組分基礎(chǔ)上，冶煉時(shí)外加20MnSi螺紋鋼的0. 01 0. Iwt % ^ Ti、0. 05 0. 5wt%^ B和0. 05 0. 5襯％的V，經(jīng)連鑄或半連鑄成鑄坯；再將鑄坯均熱，在1000°C 1100°C條件 下粗軋，變形量為40 60% ；然后在950°C 1050°C條件下中軋，變形量為30 50% ；最 后在700°C 800°C條件下精軋，變形量為10 30%。本實(shí)施例在添加硼時(shí)鋼水中的自由氧和氮含量分別為8 15ppm實(shí)施例3一種高強(qiáng)螺紋鋼及其制造方法在20MnSi螺紋鋼的化學(xué)組分基礎(chǔ)上，冶煉時(shí)外加 20MnSi螺紋鋼的0. 001 0. Olwt %的Ti和0. 0008 0.B，經(jīng)連鑄或半連鑄成鑄 坯；再將鑄坯均熱，在1000°c 1100°c條件下粗軋，變形量為40 60% ；然后在950°C 1050°C條件下中軋，變形量為30 50%;最后在700°C 800°C條件下精軋，變形量為10 30%。本實(shí)施例在添加硼時(shí)鋼水中的自由氧和氮含量分別為3 IOppm實(shí)施例4一種高強(qiáng)螺紋鋼及其制造方法一種高強(qiáng)螺紋鋼及其制造方法在20MnSi螺紋鋼 的化學(xué)組分基礎(chǔ)上，冶煉時(shí)外加0. 01 0. Iwt %的Ti和0. 05 0. 5襯％的B，經(jīng)連鑄或半 連鑄成鑄坯；再將鑄坯均熱，在1000°c 1100°c條件下粗軋，變形量為40 60% ；然后在 950°C 1050°C條件下中軋，變形量為30 50% ；最后在700°C 800°C條件下精軋，變形 量為10 30%。本實(shí)施例在添加硼時(shí)鋼水中的自由氧和氮含量分別為3 IOppm本具體實(shí)施方式
采用比較廉價(jià)的硼來代替Nb、V等價(jià)格較高的元素，硼在元素周期表中是一種比較靠前的元素，其位置接近碳，原子半徑小。在鋼中，硼原子可以直接處在鐵的八面體間隙中，通過固溶強(qiáng)化，使鐵的晶體學(xué)點(diǎn)陣產(chǎn)生畸變，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生柯垂?fàn)枤?團(tuán)及拖拽阻礙作用，達(dá)到提高鋼強(qiáng)度的目的；強(qiáng)度提高的同時(shí)，延伸率降低不大，所制造的 螺紋鋼比同規(guī)格普通20MnSi螺紋鋼強(qiáng)度高出100 150MPa，而且有較好的綜合性能。另外，硼有向晶界偏聚的傾向，因此必須控制好硼的微觀分布。本具體實(shí)施方式
對(duì) 微觀分布主要是通過控軋、控冷技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。通過合適的控軋控冷技術(shù)，不僅可以提高產(chǎn)品 的強(qiáng)度，還可以降低產(chǎn)品的成本100 300元/噸。Nb、V主要是在鋼中形成碳化物和氮化 物，通過碳化物阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來使合金變形抗力增加，是以彌散強(qiáng)化的方式來提高鋼的強(qiáng) 度。彌散強(qiáng)化在提高強(qiáng)度的同時(shí)，其延伸率也會(huì)有較大下降。因此，本具體實(shí)施方式
具有成本低、強(qiáng)度高和綜合性能好的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)度螺紋鋼的制造方法，其特征是在20MnSi螺紋鋼的化學(xué)組分基礎(chǔ)上，冶煉時(shí)外加20MnSi螺紋鋼的0.001～0.1wt％的Ti、0.0008～0.5wt％的B和0～0.5wt％的V，經(jīng)連鑄或半連鑄成鑄坯；再將鑄坯均熱，在1000℃～1200℃條件下粗軋，變形量為40～80％；然后在950℃～1100℃條件下中軋，變形量為30～70％；最后在700℃～900℃條件下精軋，變形量為10～40％。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度螺紋鋼的制造方法，其特征在于所述的20MnSi螺紋 鋼的化學(xué)組分是C為0. 17 0. 23wt % ;Mn為1. 3 1. 7wt % ;Si為0. 4 0. 7wt % ； Ni ^ 0. 03wt% ；Cr ^ 0. 03wt% ；P ^ 0. 045wt% ；S ^ 0. 045wt% ；其余為 Fe 及不可避免的 雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度螺紋鋼的制造方法，其特征在于所述的冶煉時(shí)外加硼是 指在添加硼時(shí)，鋼水中的自由氧和氮含量分別為3 15ppm。
4.如權(quán)利要求1 3項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度螺紋鋼的制造方法所制造的高強(qiáng)度螺紋鋼。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種高強(qiáng)度螺紋鋼及其制造方法。所采用的技術(shù)方案是在20MnSi螺紋鋼的化學(xué)組分基礎(chǔ)上，冶煉時(shí)外加20MnSi螺紋鋼的0.001～0.1wt％的Ti、0.0008～0.5wt％的B和0～0.5wt％的V，經(jīng)連鑄或半連鑄成鑄坯；再將鑄坯均熱，在1000℃～1200℃條件下粗軋，變形量為40～80％；然后在950℃～1100℃條件下中軋，變形量為30～70％；最后在700℃～900℃條件下精軋，變形量為10～40％。本發(fā)明采用比較廉價(jià)的硼來代替Nb、V等價(jià)格較高的元素，所制造的高強(qiáng)度螺紋鋼比同規(guī)格普通20MnSi螺紋鋼強(qiáng)度高出100～150MPa，還可降低成本100～300元/噸。該螺紋鋼與原有20MnSi螺紋鋼相比，不僅提高了強(qiáng)度，且延伸率降低不大，綜合性能較好。
文檔編號(hào)B21B37/16GK101831596SQ20101018331
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者吳志方, 朱遠(yuǎn)志, 李俊超, 梁冬梅 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)