一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢及其生产方法
阅读：553发布：2022-10-01
专利汇可以提供一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢及其生产方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种700Mpa级以上 热轧 带肋高强 钢 筋用钢及其生产方法，属于热轧带肋 钢筋 技术领域；热轧带肋高强钢筋用钢其化学成份组成及 质量 百分比含量为：C：0.20～0.50％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.00～1.50％，V：0.10～0.25％，N：0.015～0.025％，Cr：0.40～1.00％，P：≤0.025％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；采用微 合金 化设计、转炉(或 电弧 炉)炼钢、棒材低温控温 轧制 工艺，在钢企现有工艺装备、适当增加 电机 功率10％条件下，能够实现700Mpa级钢筋的大规模工业生产，来满足我国高层、大跨度钢筋 混凝土 建筑结构的需要。，下面是一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢及其生产方法专利的具体信息内容。
1.一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢，其特征在于，其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.20～0.50％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.00～1.50％，V：0.10～0.25％，N：
0.015～0.025％，Cr：0.40～1.00％，P：≤0.025％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢，其特征在于，其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.20～0.30％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.30～1.50％，V：0.10～0.20％，N：0.015～0.025％，Cr：0.40～0.60％，P：≤0.025％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢，其特征在于，其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.30～0.40％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.00～1.20％，V：0.15～0.25％，N：0.015～0.025％，Cr：0.80～1.00％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求1所述的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢，其特征在于，其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.40～0.50％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.00～1.20％，V：0.15～0.25％，N：0.015～0.025％，Cr：0.80～1.00％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
5.一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、转炉或电弧炉炼钢，并挡渣出钢，出钢温度1635～1675℃，在出钢1/4时，加入合金，在出钢3/4时合金加入完毕；
S2、钢包吹氩气，吹氩时间≥5min；
S3、LF炉精炼，向LF炉通入氩气，并加入造渣剂；
S4、吹氩弱搅拌，搅拌时间≥15min；
S5、方坯连铸，连铸过程采用全程保护浇铸；
S6、棒材轧机低温控轧。
6.根据权利要求5所述的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中转炉或电弧炉终点C≥0.05％，P、S≤0.015％，合金的加入顺序依次为脱氧剂→硅锰合金→硅铁合金→脱氧剂→铬铁→VN合金。
7.根据权利要求5所述的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S3中钢液进入LF炉后，先采用250L/min的流量吹氩2分钟，然后调到95L/min的流量继续吹氩，造渣时间≤28分钟。
8.根据权利要求5所述的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S5中全程保护浇铸中中间包钢液过热度≤30℃，二冷区进行弱冷，铸坯拉矫温度≥950℃。
9.根据权利要求7所述的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，其特征在于，所述铸坯拉速为2.50～3.00m/min，结晶器水流量90～120m3/h；二次冷却比水量
0.4～0.8L/kg。
10.根据权利要求5所述的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，其特征在于，所述步骤S6中棒材轧机低温控轧具体包括以下步骤：
步骤一、加热，温度范围在1050～1150℃；
步骤二、开始轧制，开轧温度范围在920～970℃；
步骤三、精轧，精轧温度范围在800～850℃；
步骤四、上冷床，上冷床温度范围为700～850℃。
一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢及其生产方法
技术领域
背景技术
[0002] 热轧带肋钢筋的俗称是螺纹钢，被广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设上。目前国内外热轧带肋钢筋使用情况是，335Mpa级早已被淘汰，国外英、德、澳、法等广泛采用屈服强度500Mpa级高强钢筋，600Mpa级高强钢筋也有了大量应用，并正在积极开发推广
700Mpa级高强钢筋。近年来随着我国一系列高强钢筋推广应用政策的出台，高强钢筋用量百分比逐年上升。目前，国内HRB500高强钢筋已大批量生产、使用，600Mpa级高强钢筋国内大型钢企采用微合金化工艺研发成功。由2018年11月1日起开始实施的国标GB1499.2～
2018《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》中将热轧钢筋按照三个强度等级，两个牌号系列，共包括HRB400、HRB500、HRB600、HRB400E、HRB500E、以及HRBF400、HRBF500、HRBF400E、HRBF500E九个钢筋牌号。相较于之前的国标GB/T 1499～2007《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》，新增了
600Mpa强度级别的热轧带肋钢筋。随着我国高层、大跨度建筑的不断涌现，以及国家节能减排、建筑钢材轻量化政策的要求，可以预测700Mpa级高强度钢筋将是市场需求的方向发展。
700Mpa级高强钢筋。近年来随着我国一系列高强钢筋推广应用政策的出台，高强钢筋用量百分比逐年上升。目前，国内HRB500高强钢筋已大批量生产、使用，600Mpa级高强钢筋国内大型钢企采用微合金化工艺研发成功。由2018年11月1日起开始实施的国标GB1499.2～
2018《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》中将热轧钢筋按照三个强度等级，两个牌号系列，共包括HRB400、HRB500、HRB600、HRB400E、HRB500E、以及HRBF400、HRBF500、HRBF400E、HRBF500E九个钢筋牌号。相较于之前的国标GB/T 1499～2007《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》，新增了
600Mpa强度级别的热轧带肋钢筋。随着我国高层、大跨度建筑的不断涌现，以及国家节能减排、建筑钢材轻量化政策的要求，可以预测700Mpa级高强度钢筋将是市场需求的方向发展。
[0003] 相对于结构钢等其他钢种复杂的处理工序，出于成本考虑以及建筑钢除了主要的强度性能，对于其他性能要求不高，建筑钢需要尽可能的减少处理工序以及相关投入，来获取足够的性能要求以及较低的成本。中国专利申请号为：201610867389.9，申请日为：2016.09.29的“一种630Mpa级高强热轧钢筋用钢及其制备方法”，其按重量百分比组成含有：0.22～0.28％C，0.40～0.80％Si，1.40～1.60％Mn，≤0.035％P、≤0.035％S，0.02～
0.04％Nb，0.05～0.07％V，0.20～0.40％Cr，0.008～0.012％N，其余为Fe和不可避免的杂质元素。加工方法包括如下步骤：采用上述配比和组分，在转炉、电弧炉或其它冶炼炉中冶炼；炉外钢包吹氩精炼；140或150小方坯连铸；棒材轧机上采用热机轧制工艺轧制；冷却。其采用V、Nb组合的微合金化方式，采用控轧控冷工艺，生产的630Mpa级钢筋性能稳定，综合力学性能较好。其缺点在于：生产的钢筋强度级别只能达到630Mpa级别，不能达到本申请要求的强度级别，且加入了合金元素Nb，增加了成本的投入，不利于成本的降低。
0.04％Nb，0.05～0.07％V，0.20～0.40％Cr，0.008～0.012％N，其余为Fe和不可避免的杂质元素。加工方法包括如下步骤：采用上述配比和组分，在转炉、电弧炉或其它冶炼炉中冶炼；炉外钢包吹氩精炼；140或150小方坯连铸；棒材轧机上采用热机轧制工艺轧制；冷却。其采用V、Nb组合的微合金化方式，采用控轧控冷工艺，生产的630Mpa级钢筋性能稳定，综合力学性能较好。其缺点在于：生产的钢筋强度级别只能达到630Mpa级别，不能达到本申请要求的强度级别，且加入了合金元素Nb，增加了成本的投入，不利于成本的降低。
[0004] 中国专利申请号为：201410795809.8，申请日为：2014.12.18的“一种600Mpa级高强钢筋用钢及其热机轧制方法”，其按重量百分比组分包括：0.20～0.26％C，0.40～0.60％Si，1.40～1.60％Mn，≤0.040％P、≤0.040％S，0.03～0.05Nb，0.03～0.05％V，0.15～0.45％Cr，0.008～0.012％N，其余为Fe和不可避免的杂质元素。轧制方法包括如下步骤：
(1)按照配比和组分进行冶炼；(2)精炼；(3)小方坯连铸；(4)TMCP工艺轧制；(5)冷却。本发明结合现有工艺装备条件，在现有工艺装备条件下设计了资源节约型的成分范围，并通过热机轧制工艺(TMCP)在不降低塑性的前提下使强度级别达到600Mpa，来满足高层、大跨度建筑结构的需要；其缺点在于：(1)屈服强度级别为600Mpa，远低于本申请要求的强度级别；
(2)没有充分发挥廉价N元素对钢筋强度性能的贡献，合金成本较高，不利于节约合金资源。
(1)按照配比和组分进行冶炼；(2)精炼；(3)小方坯连铸；(4)TMCP工艺轧制；(5)冷却。本发明结合现有工艺装备条件，在现有工艺装备条件下设计了资源节约型的成分范围，并通过热机轧制工艺(TMCP)在不降低塑性的前提下使强度级别达到600Mpa，来满足高层、大跨度建筑结构的需要；其缺点在于：(1)屈服强度级别为600Mpa，远低于本申请要求的强度级别；
(2)没有充分发挥廉价N元素对钢筋强度性能的贡献，合金成本较高，不利于节约合金资源。
[0005] 中国专利申请号为：201710827773.0，申请日为：2017.09.14的“一种630Mpa级高强韧性热轧带肋钢筋及其生产方法”，带肋钢筋化学成分组成及质量百分含量为：C：0.20～0.25％，Mn：1.50～1.60％，Si：0.60～0.75％，V：0.08～0.15％，Cr：0.30～0.35％，N：0.012～0.025％，P：0.005～0.025％，S：0.005～0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质；带肋钢筋生产方法包括冶炼、精炼、连铸、加热和轧制工序。其利用廉价的合金元素，替代镍、锯、钼等昂贵的合金元素，降低了热轧带肋钢筋的成本，同时在一定程度上提高建筑的实用性和安全性；采用简便的冶炼工艺和轧制工艺，有利于实现低成本的大规模生产；其缺点在于：(1)屈服强度级别为630Mpa，低于本申请要求的强度级别；(2)生产工艺虽简单，没有充分发挥低温控温轧制工艺的细化晶粒、提高强度指标的作用。
发明内容
[0006] 1.要解决的问题
[0007] 针对现有热轧带肋钢筋钢不能满足建筑结构的强度需要的问题，本发明提供一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢及其生产方法；采用微合金化设计、转炉(或电弧炉)炼钢、棒材低温控温轧制工艺，在钢企现有工艺装备、适当增加电机功率10％条件下，能够实现700Mpa级钢筋的大规模工业生产，来满足我国高层、大跨度钢筋混凝土建筑结构的需要。
[0008] 2.技术方案
[0009] 为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0010] 本发明的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢，所述热轧带肋高强钢筋用钢其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.20～0.50％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.00～1.50％，V：0.10～0.25％，N：0.015～0.025％，Cr：0.40～1.00％，P：≤0.025％，S：≤
0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0011] 作为本发明的优选方案，所述热轧带肋高强钢筋用钢其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.20～0.30％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.30～1.50％，V：0.10～0.20％，N：0.015～0.025％，Cr：0.40～0.60％，P：≤0.025％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0012] 作为本发明的优选方案，所述热轧带肋高强钢筋用钢其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.30～0.40％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.00～1.20％，V：0.15～0.25％，N：0.015～0.025％，Cr：0.80～1.00％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0013] 作为本发明的优选方案，所述热轧带肋高强钢筋用钢其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.40～0.50％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.00～1.20％，V：0.15～0.25％，N：0.015～0.025％，Cr：0.80～1.00％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0014] 本发明的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，包括以下步骤：
[0015] S1、转炉或电弧炉炼钢，并挡渣出钢(渣中含有P、S等有害元素，如炉渣流入钢包，则造成钢液回P、回S)，出钢温度1635～1675℃，在出钢1/4时，加入合金，在出钢3/4时合金加入完毕；对于向钢液中添加合金元素的时机选取是非常重要的，(1)合金元素要在钢液中快速熔化，并且能够分布均匀，这要求合金元素添加进入钢液的温度需要达到合金元素的熔化温度以上一定温度，确保熔化效率；合金元素的均匀分布，为了节约时间需要钢液中有一定的流动性促进钢液中的成份交互，加快成份均匀化。(2)合金的收得率要高，降低生产成本，需要减少合金元素由于其他原因产生的消耗。(3)加入的合金元素对于钢液的温度影响不要过大，温度影响过大，不利于正常生产的进行。故选择在出钢的过程中向钢液中添加合金元素，出钢过程中钢液的流动性较大，减少合金元素熔化、均匀化的时间，同时利用出钢过程中钢液的冲刷作用，省去搅拌的工序，出钢作为钢液在转炉或电炉中的最后一道工序，合金元素对于钢液温度的产生相应变化作用对钢液的后续生产产生的影响较小，合金元素的收得率高。在出钢过程中，出钢前期钢液容易发生喷溅，加入合金元素容易喷溅到钢包或中间包壁面，出钢后期钢液的熔化时间短，不适于合金化进行。
[0016] S2、钢包吹氩气，吹氩时间≥5min；使钢包内上下部分钢液成分、温度均匀一致，来保证钢筋性能的均匀、稳定性。
[0017] S3、LF炉精炼，向LF炉通入氩气，并加入造渣剂；钢液到LF炉后，先采用250L/min的流量吹氩2分钟，然后调到95L/min的流量继续吹氩。加入造渣剂造白渣脱S、脱P，造渣时间≤28分钟。
[0018] S4、吹氩弱搅拌，搅拌时间≥15min；使钢液成分、温度进一步均匀。
[0019] S5、方坯连铸，连铸过程采用全程保护浇铸(防止钢液二次氧化，形成夹杂物)；150方坯连铸，连铸全程保护浇铸，工作拉速2.50～3.00m/min，结晶器水流量90～120m3/h；二次冷却比水量0.4～0.8L/kg。
[0020] S6、棒材轧机低温控轧。棒材轧机采用低温控温轧制工艺，能够节能、节约合金用量，并控制奥氏体晶粒的长大，控制晶粒的大小。
[0021] 作为本发明的优选方案，所述步骤S1中转炉或电弧炉终点C≥0.05％，P、S≤0.015％，合金的加入顺序依次为脱氧剂(为了减少Si、Mn、V等合金的氧化损失，提高合金回收率)→硅锰合金→硅铁合金→脱氧剂→铬铁→VN合金。在转炉或电炉终点需要控制钢液中的金属元素含量，同时需要严格控制钢液中的氧含量，在合金化的过程中，需要不断的进行脱氧。
[0022] 作为本发明的优选方案，所述步骤S3中钢液进入LF炉后，先采用250L/min的流量吹氩2分钟，然后调到95L/min的流量继续吹氩，造渣时间≤28分钟。
[0023] 作为本发明的优选方案，所述步骤S5中全程保护浇铸中中间包钢液过热度≤30℃，二冷区进行弱冷，铸坯拉矫温度≥950℃。
[0024] 作为本发明的优选方案，所述铸坯拉速为2.50～3.00m/min，结晶器水流量90～120m3/h；二次冷却比水量0.4～0.8L/kg(避免钢坯出现角部裂纹等冶金缺陷，保证钢坯质量)。
[0025] 作为本发明的优选方案，所述步骤S6中棒材轧机低温控轧具体包括以下步骤：
[0026] 步骤一、加热，温度范围在1050～1150℃；
[0027] 步骤二、开始轧制，开轧温度范围在920～970℃；
[0028] 步骤三、精轧，精轧温度范围在800～850℃；
[0029] 步骤四、上冷床，上冷床温度范围为700～850℃。
[0030] 连铸后的方坯温度较低，需要将铸坯进行再加热之后轧制，其加热温度需要达到奥氏体化温度之上，并将温度相应的提高，使得方坯内组织完全转变为奥氏体相，才能实现后期轧制以及冷却形成相应金相组织的作用，故加热温度选择为1050～1150℃。
[0031] 在开始轧制时，轧制温度高，形成的奥氏体晶粒粗大，影响钢材最终强度，但轧制温度低，轧制难度大，对于机器的功率要求较高，不容易轧制，故行业内普遍的做法是放弃低温轧制带来的强度增强，采用高温轧制的方法，本发明克服了行业内的偏见，采用低温轧制，并同时在轧制机器上进行相应的调整，提高电机的10％的负载功率，不会损伤电机，同时能满足工作上的需要，完成低温轧制对于轧制机器的要求，实现规模化生产。
[0032] 钢筋的轧制工艺为常规轧制工艺，在开始轧制之后的中轧以及精轧阶段，即进入奥氏体相区，在这一阶段轧制的主要工作是将奥氏体晶粒进行破碎，从新形核，以达到细化晶粒的效果，此时奥氏体重新形核的温度较为关键，选择适宜的轧制温度，形成的奥氏体晶粒更为细小，钢筋的强度更高，相应的合金元素对其也有很大的影响。
[0033] 在中轧与精轧之间需要对钢坯进行冷却、回复，冷却段使温度降低到精轧要求范围内，回复段使轧件截面的温度趋于一致，避免因温度不均造成性能的波动。精轧温度800～850℃，使得钢筋组织晶粒细小，从而获得良好的综合力学性能。但由于轧制温度较低，轧件的变形抗力增加，造成轧机的电机负载变大，影响生产顺行。将棒材轧机经适当提高电机负载功率10％，即可实现低温控温轧制工艺，从而实现规模化生产。
[0034] 3.有益效果
[0035] 相比于现有技术，本发明的有益效果为：
[0036] (1)本发明一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢及其生产方法，通过微合金化的成分设计，并结合炼钢工艺、棒材低温控温轧制工艺生产高强度、高塑性的700Mpa级热轧带肋钢筋，其屈服强度≥700Mpa，抗拉强度≥875Mpa，断后伸长率≥14％，最大力下总伸长率≥7.5％。所要解决的关键技术是提供一种700Mpa级高强钢筋的合金成分设计及炼钢工艺、低温控温轧制工艺，以实现工业大批量生产；
[0037] (2)本发明的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢及其生产方法，转炉终点C≥0.05％，避免钢液过氧化；P、S≤0.015％、并挡渣出钢，减少钢液回P、回S；钢包吹氩促使钢液成分、温度均匀；LF炉脱S、脱P及微调化学成分至目标范围，得到成分合格的钢液；吹氩弱搅使钢液成分、温度进一步均匀，利于浇注；方坯连铸采用全程保护浇注，杜绝钢液的二次污染，确保生产出优质钢坯；
[0038] (3)本发明的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢及其生产方法，与常规轧制不同，低温控温轧制工艺要求低温轧制，低温轧制除了能减少加热能耗外，还能细化晶粒、改善产品综合力学性能，但由于轧件轧材变形抗力增大，故要求提高现有轧机电机功率10％，来满足较大轧制力的要求。
附图说明
附图说明
[0039] 以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
[0040] 图1为V(C，N)析出物形貌(黑点)；
[0041] 图2为实施例1中钢筋产品金相组织(白色～铁素体，黑色～珠光体)晶粒度12级×500；
[0042] 图3为实施例2中钢筋产品表面金相组织，贝氏体×500；
[0043] 图4为实施例3中钢筋产品表面金相组织，回火索氏体×500。
具体实施方式
[0044] 下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
[0045] 本发明的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢，热轧带肋高强钢筋用钢其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.20～0.50％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.00～1.50％，V：0.10～0.25％，N：0.015～0.025％，Cr：0.40～1.00％，P：≤0.025％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0046] C是一种廉价的元素，能显著提高钢的强度，但会降低钢的延伸性能，同时增加钢的冷脆性能和时效敏感性。一般在保证钢的强度达到使用要求时，应尽量限制C的含量。本发明C的含量为0.20～0.50％。
[0047] Si在钢中形成固溶体，起固溶强化作用，能提高钢的强度，但超过2％时会显著降低钢的塑性、韧性。本发明Si含量在0.80～1.20％。
[0049] V在钢中主要起到析出强化作用，还能起到细晶强化、固溶强化作用，但加入过多则不仅浪费资源，而且强化作用减弱。本发明，钢中V含量范围为0.10～0.25％。
[0050] N过去被认为是一种有害元素，会增加钢的淬硬倾向，使钢变脆。后来的研究发现钢中加入N能提升钢的强度、耐蚀性能等，尤其在含V钢中，N能提高V的析出强化作用。本发明钢中N含量范围为0.015～0.025％。
[0051] 本申请通过加入VN合金的方式来提高V(C，N)的析出强化作用。N对V在钢中分布形式的影响见图1，VN合金在钢中以黑点的形式出现，对钢起到析出强化以及固溶强化的作用，同时合金元素还能对钢进行细晶强化，V还具有细化晶粒的作用，VC，VN颗粒细小，可以起到钉扎奥氏体晶界、抑制奥氏体长大的作用。V和N有更强的结合力，形成的VN晶粒更细小。复合的强化使得钢的强度得到大幅的提升，故在对V的合金化过程中，采用VFe合金时，V主要以固溶态存在于钢中起强化作用，而固溶强化作用要小于V(C，N)的析出强化；采用VN合金时，由于有N的存在，主要以V(C，N)的形式析出强化。而若使得V与C以及N之间都能形成化合物，且都能对钢有很好的强化作用，需要对钢中的C、V以及N元素的含量进行限定，经模拟测算得到，满足4wt％N≤wt％V≤wt％C+wt％N，其生产的钢材强度，并按照本申请的低温轧制工艺进行，得到的钢筋钢的强度大于700Mpa，远远高于国家标准以及市场上现有钢筋的强度，且钢筋的其他力学性能也得到很好的保持，满足钢筋产业的相应需求。
[0052] 本申请在转炉出钢过程中加入VN合金利用高温钢液的冲刷作用，使V在钢中充分溶解。转炉出钢约1/4时，先向钢包加入脱氧剂，充分脱氧后，再加入VN合金增V、增N。
[0054] 本发明的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，包括以下步骤：
[0055] S1、转炉或电弧炉炼钢，并挡渣出钢(渣中含有P、S等有害元素，如炉渣流入钢包，则造成钢液回P、回S)，出钢温度1635～1675℃，在出钢1/4时，加入合金，在出钢3/4时合金加入完毕。转炉或电弧炉终点C≥0.05％，P、S≤0.015％，合金的加入顺序依次为脱氧剂(为了减少Si、Mn、V等合金的氧化损失，提高合金回收率)→硅锰合金→硅铁合金→脱氧剂→铬铁→VN合金。
[0056] S2、钢包吹氩气，吹氩时间≥5min；使钢包内上下部分钢液成分、温度均匀一致，来保证钢筋性能的均匀、稳定性。
[0057] S3、LF炉精炼，钢液进入LF炉后，先采用250L/min的流量吹氩2分钟，然后调到95L/min的流量继续吹氩，并加入造渣剂，造渣时间≤28分钟。
[0058] S4、吹氩弱搅拌，搅拌时间≥15min；使钢液成分、温度进一步均匀。
[0059] S5、方坯连铸，连铸过程采用全程保护浇铸(防止钢液二次氧化，形成夹杂物)；中间包钢液过热度≤30℃，二冷区进行弱冷，铸坯拉矫温度≥950℃，150方坯连铸，连铸全程保护浇铸，工作拉速2.50～3.00m/min，结晶器水流量90～120m3/h；二次冷却比水量0.4～0.8L/kg。
[0060] S6、棒材轧机低温控轧。棒材轧机采用低温控温轧制工艺，能够节能、节约合金用量，并控制奥氏体晶粒的长大，控制晶粒的大小。
[0061] 棒材轧机低温控轧具体包括以下步骤：
[0062] 步骤一、加热，温度范围在1050～1150℃；
[0063] 步骤二、开始轧制，开轧温度范围在920～970℃；
[0064] 步骤三、精轧，精轧温度范围在800～850℃；
[0065] 步骤四、上冷床，上冷床温度范围为700～850℃。
[0066] 本发明的轧机有18架，其中1～6架为粗轧机组，7～12架为中轧机组，13～18架为精轧机组，采用平～立交替布置。本发明1、2架电机功率650KW，3～6架1050KW，7～12架1100KW，13～18架1300KW。
[0067] 常规轧制工艺的开轧温度一般1050～1100℃，由于精轧机组轧件的变形热、摩擦热稍高于轧件的散热，故终轧温度一般与开轧温度基本相当。
[0068] 本发明轧制的开轧温度920～970℃，电机负荷百分比≤70％。为实现在800～850℃的温度范围内精轧，在中轧机组与精轧机组之间设置了冷却段和回复段，冷却段使温度降低到要求的800～850℃范围内，回复段使轧件截面温度趋于一致，避免因温度不均造成性能的波动。低温控温轧制工艺使得钢筋组织细小、均匀，从而获得良好的综合力学性能。
[0069] 与常规轧制工艺相比，低温控温轧制工艺可使钢筋强度提约高100～150Mpa，而延伸性能没有明显降低。
[0070] 实施例1
[0071] 本实施例的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.20～0.30％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.30～1.50％，V：0.10～0.20％，N：0.015～0.025％，Cr：0.40～0.60％，P：≤0.025％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0072] 其相应实施例主要化学成份组成及质量百分比含量如表1所示：
[0073] 表1实施例1的熔炼化学成分
[0074]
[0075] 本实施例的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，包括以下步骤：
[0076] S1、转炉或电弧炉炼钢，并挡渣出钢(渣中含有P、S等有害元素，如炉渣流入钢包，则造成钢液回P、回S)，出钢温度1635～1675℃，在出钢1/4时，加入合金，在出钢3/4时合金加入完毕。转炉或电弧炉终点C≥0.05％，P、S≤0.015％，合金的加入顺序依次为脱氧剂(为了减少Si、Mn、V等合金的氧化损失，提高合金回收率)→硅锰合金→硅铁合金→脱氧剂→铬铁→VN合金。
[0077] S2、钢包吹氩气，吹氩时间≥5min；使钢包内上下部分钢液成分、温度均匀一致，来保证钢筋性能的均匀、稳定性。
[0078] S3、LF炉精炼，钢液进入LF炉后，先采用250L/min的流量吹氩2分钟，然后调到95L/min的流量继续吹氩，并加入造渣剂，造渣时间≤28分钟。
[0079] S4、吹氩弱搅拌，搅拌时间≥15min；使钢液成分、温度进一步均匀。
[0080] S5、方坯连铸，连铸过程采用全程保护浇铸(防止钢液二次氧化，形成夹杂物)；中间包钢液过热度≤30℃，二冷区进行弱冷，铸坯拉矫温度≥950℃，150方坯连铸，连铸全程保护浇铸，工作拉速2.50～3.00m/min，结晶器水流量90～120m3/h；二次冷却比水量0.4～0.8L/kg。
[0081] S6、棒材轧机低温控轧。棒材轧机采用低温控温轧制工艺，能够节能、节约合金用量，并控制奥氏体晶粒的长大，控制晶粒的大小。
[0082] 棒材轧机低温控轧具体包括以下步骤：
[0083] 步骤一、加热，温度范围在1050～1150℃；
[0084] 步骤二、开始轧制，开轧温度范围在920～970℃；
[0085] 步骤三、精轧，精轧温度范围在800～850℃；
[0086] 步骤四、上冷床，上冷床温度范围为800～850℃。
[0087] 其炼钢相关工艺参数如表2：
[0088] 表2实施例1的炼钢工艺主要参数
[0089]
[0090] 其轧制相关工艺参数如表3，上冷床温度800～850℃：
[0091] 表3实施例1相应实施例的低温控温轧制工艺参数
[0092]
[0093] 在现有工艺装备条件下，采用上述化学成分，并结合炼钢工艺、棒材低温控温轧制工艺，生产的700Mpa级热轧带肋钢筋组织、性能稳定，其屈服强度≥700Mpa，抗拉强度≥875Mpa，断后伸长率≥14％，最大力下总伸长率≥7.5％，本实施例的钢筋具有相同的金相组织，如图2所示，金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度12级，具有良好的耐疲劳性能。适合大规模工业生产，效益显著。
[0094] 实施例1-1至实施例1-16的钢筋其相应的力学性能如表4：
[0095] 表4实施例1相应实施例的力学性能
[0096]
[0097] 其中：ReL为屈服强度；Rm为抗拉强度；A为断后延伸率；Agt为最大力下总延伸率。
[0098] 上述实施例中，实施例1-1至实施例1-15均为本实施例的钢筋钢的成份以及相关生产参数，实施例1-16作为对比例，在成份上去除V，并采用常规的轧制工艺，在常规轧制温度下进行轧制，其具体的力学性能如表4所示，实施例1-1至实施例1-15的钢筋其屈服强度均大于730Mpa，而实施例1-16的屈服强度为395Mpa，与本申请的钢筋强度相差过多，不利于提高建筑的安全性能，不利于使用。
[0099] 实施例2
[0100] 本实施例的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.30～0.40％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.00～1.20％，V：0.15～0.25％，N：0.015～0.025％，Cr：0.80～1.00％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0101] 其相应实施例主要化学成份组成及质量百分比含量如表5所示：
[0102] 表5实施例2的熔炼化学成分
[0103]
[0104] 本实施例的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，包括以下步骤：
[0105] S1、转炉或电弧炉炼钢，并挡渣出钢(渣中含有P、S等有害元素，如炉渣流入钢包，则造成钢液回P、回S)，出钢温度1635～1675℃，在出钢1/4时，加入合金，在出钢3/4时合金加入完毕。转炉或电弧炉终点C≥0.05％，P、S≤0.015％，合金的加入顺序依次为脱氧剂(为了减少Si、Mn、V等合金的氧化损失，提高合金回收率)→硅锰合金→硅铁合金→脱氧剂→铬铁→VN合金。
[0106] S2、钢包吹氩气，吹氩时间≥5min；使钢包内上下部分钢液成分、温度均匀一致，来保证钢筋性能的均匀、稳定性。
[0107] S3、LF炉精炼，钢液进入LF炉后，先采用250L/min的流量吹氩2分钟，然后调到95L/min的流量继续吹氩，并加入造渣剂，造渣时间≤28分钟。
[0108] S4、吹氩弱搅拌，搅拌时间≥15min；使钢液成分、温度进一步均匀。
[0109] S5、方坯连铸，连铸过程采用全程保护浇铸(防止钢液二次氧化，形成夹杂物)；中间包钢液过热度≤30℃，二冷区进行弱冷，铸坯拉矫温度≥950℃，150方坯连铸，连铸全程保护浇铸，工作拉速2.50～3.00m/min，结晶器水流量90～120m3/h；二次冷却比水量0.4～0.8L/kg。
[0110] S6、棒材轧机低温控轧。棒材轧机采用低温控温轧制工艺，能够节能、节约合金用量，并控制奥氏体晶粒的长大，控制晶粒的大小。
[0111] 棒材轧机低温控轧具体包括以下步骤：
[0112] 步骤一、加热，温度范围在1050～1150℃；
[0113] 步骤二、开始轧制，开轧温度范围在920～970℃；
[0114] 步骤三、精轧，精轧温度范围在750～800℃；
[0115] 步骤四、上冷床，上冷床温度范围为800～850℃。
[0116] 其炼钢相关工艺参数如表6：
[0117] 表6实施例2的炼钢工艺主要参数
[0118]
[0119] 其轧制相关工艺参数如表7，上冷床温度750～800℃：
[0120] 表7实施例2相应实施例的低温控温轧制工艺参数
[0121]
[0122] 采用V微合金化的成分设计，并结合炼钢工艺、棒材轧制工艺生产出730Mpa级热轧带肋高强钢筋，其屈服强度≥730Mpa，抗拉强度≥915Mpa，断后伸长率≥14％，最大力下总伸长率≥7.5％。如图3所示，本实施例的钢筋，其表面为贝氏体组织，关键技术是提供一种730Mpa级热轧带来高强钢筋的合金成分设计及炼钢工艺、在线淬火热处理工艺，以实现大规模工业生产。
[0123] 实施例2-1至实施例2-16的钢筋其相应的力学性能如表8：
[0124] 表8实施例2相应实施例的力学性能
[0125]
[0126] 其中：ReL为屈服强度；Rm为抗拉强度；A为断后延伸率；Agt为最大力下总延伸率。
[0127] 上述实施例中，实施例2-1至实施例2-15均为本实施例的钢筋钢的成份以及相关生产参数，实施例2-16作为对比例，在成份上去除V，并采用常规的轧制工艺，在常规轧制温度下进行轧制，其具体的力学性能如表4所示，实施例2-1至实施例2-15的钢筋其屈服强度均大于750Mpa，而实施例2-16的屈服强度为390Mpa，与本申请的钢筋强度相差过多，不利于提高建筑的安全性能，不利于使用。
[0128] 实施例3
[0129] 本实施例的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢其化学成份组成及质量百分比含量为：C：0.40～0.50％，Si：0.80～1.20％，Mn：1.00～1.20％，V：0.15～0.25％，N：0.015～0.025％，Cr：0.80～1.00％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0130] 其相应实施例主要化学成份组成及质量百分比含量如表9所示：
[0131] 表9实施例3的熔炼化学成分
[0132]
[0133] 本实施例的一种700Mpa级以上热轧带肋高强钢筋用钢的生产方法，包括以下步骤：
[0134] S1、转炉或电弧炉炼钢，并挡渣出钢(渣中含有P、S等有害元素，如炉渣流入钢包，则造成钢液回P、回S)，出钢温度1635～1675℃，在出钢1/4时，加入合金，在出钢3/4时合金加入完毕。转炉或电弧炉终点C≥0.05％，P、S≤0.015％，合金的加入顺序依次为脱氧剂(为了减少Si、Mn、V等合金的氧化损失，提高合金回收率)→硅锰合金→硅铁合金→脱氧剂→铬铁→VN合金。
[0135] S2、钢包吹氩气，吹氩时间≥5min；使钢包内上下部分钢液成分、温度均匀一致，来保证钢筋性能的均匀、稳定性。
[0136] S3、LF炉精炼，钢液进入LF炉后，先采用250L/min的流量吹氩2分钟，然后调到95L/min的流量继续吹氩，并加入造渣剂，造渣时间≤28分钟。
[0137] S4、吹氩弱搅拌，搅拌时间≥15min；使钢液成分、温度进一步均匀。
[0138] S5、方坯连铸，连铸过程采用全程保护浇铸(防止钢液二次氧化，形成夹杂物)；中间包钢液过热度≤30℃，二冷区进行弱冷，铸坯拉矫温度≥950℃，150方坯连铸，连铸全程保护浇铸，工作拉速2.50～3.00m/min，结晶器水流量90～120m3/h；二次冷却比水量0.4～0.8L/kg。
[0139] S6、棒材轧机低温控轧。棒材轧机采用低温控温轧制工艺，能够节能、节约合金用量，并控制奥氏体晶粒的长大，控制晶粒的大小。
[0140] 棒材轧机低温控轧具体包括以下步骤：
[0141] 步骤一、加热，温度范围在1050～1150℃；
[0142] 步骤二、开始轧制，开轧温度范围在920～970℃；
[0143] 步骤三、精轧，精轧温度范围在800～850℃；
[0144] 步骤四、上冷床，上冷床温度范围为700～750℃。
[0145] 其炼钢相关工艺参数如表10：
[0146] 表10实施例3的炼钢工艺主要参数
[0147]
[0148] 其轧制相关工艺参数如表11，上冷床温度750～800℃：
[0149] 表11实施例3相应实施例的低温控温轧制工艺参数
[0150]
[0151] 采用V通过微合金化的成分设计，并结合炼钢工艺、棒材余热处理工艺生产出800Mpa级热轧带肋高强钢筋，其屈服强度≥800Mpa，抗拉强度≥950Mpa，断后伸长率≥
14％，最大力下总伸长率≥7.5％。如图3所示，本实施例的钢筋，其表面为回火索氏体，所要解决的关键技术是提供一种800Mpa级热轧带来高强钢筋的合金成分设计及炼钢工艺、在线余热处理工艺，以实现大规模工业生产。
14％，最大力下总伸长率≥7.5％。如图3所示，本实施例的钢筋，其表面为回火索氏体，所要解决的关键技术是提供一种800Mpa级热轧带来高强钢筋的合金成分设计及炼钢工艺、在线余热处理工艺，以实现大规模工业生产。
[0152] 实施例3-1至实施例3-16的钢筋其相应的力学性能如表12：
[0153] 表12实施例3相应实施例的力学性能
[0154]
[0155] 其中：ReL为屈服强度；Rm为抗拉强度；A为断后延伸率；Agt为最大力下总延伸率。
[0156] 上述实施例中，实施例3-1至实施例3-15均为本实施例的钢筋钢的成份以及相关生产参数，实施例3-16作为对比例，在成份上去除V，并采用常规的轧制工艺，在常规轧制温度下进行轧制，其具体的力学性能如表4所示，实施例3-1至实施例3-15的钢筋其屈服强度均大于810Mpa，而实施例1-16的屈服强度为395Mpa，与本申请的钢筋强度相差过多，不利于提高建筑的安全性能，不利于使用。
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