本發(fā)明涉及一種螺紋用鋼及生產(chǎn)方法，具體屬于一種屈服強度≥830mpa螺紋鋼及生產(chǎn)方法，其特別適用于生產(chǎn)830mpa精軋螺紋鋼及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、精軋螺紋鋼，又稱預應力混凝土用螺紋鋼筋，整條鋼筋表面不帶縱肋，帶有不連續(xù)的外螺紋的直條鋼筋。該鋼筋使用螺母、螺旋套管直接連接，不需焊接和機械加工螺扣，具有連接、錨固簡便，黏著力強、張拉錨固安全可靠以及施工方便、速度快、節(jié)約用材等優(yōu)點。精軋螺紋鋼筋廣泛應用于大型水利水電工程、工業(yè)和民用建筑中的連續(xù)梁和大型框架結(jié)構(gòu)、高速公路、高速鐵路、大型橋梁拉籃、核電站及地錨、邊坡錨固等特大型建筑、框架結(jié)構(gòu)、橋涵等工程。

2、精軋鋼筋產(chǎn)品對其產(chǎn)品的檔次和質(zhì)量有著極其嚴格的要求。由于不必考慮焊接性能的影響，因而可采用多種微合金化或熱處理工藝來生產(chǎn)該鋼。根據(jù)精軋螺紋鋼筋的特點，需對成品軋機的連接裝置、成品孔型進行重新設計，同時在軋制過程中要求控制精度很高。

3、高速棒材生產(chǎn)線與傳統(tǒng)普棒軋制生產(chǎn)線相比，采用輥環(huán)軋機軋制可得到更高精度的成品，精軋區(qū)采用單根無扭低溫控軋技術(shù)可實現(xiàn)合金減量化生產(chǎn)，在冷床上為單個齒槽放單根進行冷卻和單根對齊可獲得更高的成材率，基于這些優(yōu)點，高速棒材生產(chǎn)技術(shù)近些年得到了快速發(fā)展。

4、高速棒材生產(chǎn)線目前主要有兩種型式：一種是單線高速棒材生產(chǎn)線，也簡稱單高棒生產(chǎn)線，即粗軋、中軋、預精軋、精軋機組均為單根軋制，精軋后由一套高速上鋼系統(tǒng)送入1座冷床；另一種是雙線高速棒材生產(chǎn)線，也簡稱雙高棒生產(chǎn)線，即粗軋、中軋為單根軋制，預精軋為兩切分軋制，并在預精軋之后分雙線同時進入兩組精軋機組，每線在每組精軋均為單根軋制，精軋后再匯合并由一套能滿足雙線同時上冷床的雙高速上鋼系統(tǒng)送入冷床。

5、國標gb/t?20065-2016中，對精軋螺紋鋼筋的化學成分(熔煉成分)除s、p質(zhì)量分數(shù)控制≤0.035％外，其他元素未作明確規(guī)定。由生產(chǎn)廠進行化學成分和合金元素的選擇，以保證經(jīng)過不同方法加工的成品鋼筋滿足標準規(guī)定的力學性能要求。精軋螺紋鋼筋增加了松弛、疲勞、非金屬夾雜物檢驗項目，質(zhì)量要求明顯比普通螺紋鋼高。

6、精軋螺紋鋼筋是按照屈服強度級別分類的，包括psb785、psb830、psb930、psbl080、psb1200五個牌號，其中psb830是精軋螺紋鋼筋中使用量最大的牌號。生產(chǎn)中普遍采用的工藝就是芯部自回火(temper?core)軋后余熱處理工藝來提高強度級別，它是鋼筋從軋機最后一道機架出來，通過一套特殊的穿水冷卻系統(tǒng)，將鋼筋的表層淬成馬氏體，心部仍保持奧氏體狀態(tài)，在隨后的冷卻中，心部熱量傳至鋼筋表面，結(jié)果使表層的馬氏體回火。

7、經(jīng)檢索：

8、中國專利申請?zhí)枮閏n201911119120.2(公開號為cn?110760735a)的文獻，公開了《一種psb830精軋螺紋鋼筋及其生產(chǎn)方法》，其化學成分及質(zhì)量百分比如下：c：0.43％～0.48％，si：1.60％～1.80％，mn：0.90％～1.00％，(cr+ni+cu)≤0.10％，nb：0.01％～0.025％，v：0.125％～0.155％，p≤0.020％，s≤0.015％，n：75～110ppm，電爐冶煉-lf爐精煉處理-vd處理-連鑄-板坯加熱-軋制-軋后控制冷卻，其工藝：煉鋼：采用電爐冶煉，電爐終點控制c≥0.04％，p≤0.013％；lf精煉過程用高純碳化硅進行擴散脫氧，精煉時間30min以上；vd真空處理，真空度≤1mbar，保持時間12min以上；真空處理后，喂入氮化錳線調(diào)整氮含量，再喂入純鈣棒包芯線50～150米，之后靜攪15min以上；連鑄：第一包溫度1535～1550℃，連澆爐次大包溫度1525～1540℃，液相線溫度1480℃，過熱度10～40℃；斷面150*150mm2，拉速為2.0～2.4m/min，連鑄采用全保護澆鑄，進行電磁攪拌，保證中間包、結(jié)晶器液面穩(wěn)定，保證侵入式水口對中及插入深度；軋制：軋前加熱爐預熱段爐溫≤900℃，加熱段爐溫1120～1180℃，均熱段爐溫1120～1200℃；開軋溫度1000～1050℃，返紅溫度600～630℃，高壓水除鱗壓力≥15mpa；軋后控制冷卻。該鋼采用電爐冶煉，vd真空處理，連鑄成板坯，然后軋制精軋螺紋鋼棒材。其存在工藝比較復雜，生產(chǎn)成本較高，不利于推廣應用的不足。

9、中國專利申請?zhí)枮閏n202011293465.2(公開號為cn?112410669a)的文獻，其公開了《一種耐腐蝕性psb830精軋螺紋鋼及其生產(chǎn)工藝》。其工藝：先經(jīng)熱軋為psb400mpa級，再經(jīng)過高溫淬火、中溫回火的熱處理工藝，最終得到耐腐蝕性psb830mpa級以上的精軋螺紋鋼。其成分及質(zhì)量百分含量為：c?0.10-0.15％，si?0.50-0.80％，mn?1.30-1.60％，p≤0.030％，s≤0.030％，cr?0.50～0.80％，ni?0.50-0.65％，cu?0.50-0.65％，nb?0.015～0.035％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)，熱軋工藝和熱處理工藝的參數(shù)為：開軋溫度：1120℃；進精軋溫度：1010℃；上冷床溫度≥950℃；淬火溫度：925℃；回火溫度：440℃。該文獻鋼采用在線熱軋+離線淬回火熱處理工藝生產(chǎn)，相較于在線控軋控冷的生產(chǎn)工藝，存在流程復雜，需另外配置熱處理生產(chǎn)線或相應的廠房之不足。

10、中國專利申請?zhí)枮閏n202210329814.4(公開號為cn?114686764a)的文獻，公開了《一種低松弛超高強螺紋鋼筋及其制備方法》，其化學成分以質(zhì)量百分數(shù)計為：c?0.24％-0.50％，si?1.3-2.0％，mn?0.5％-1.4％，v?0.07％-0.14％，nb0.10-0.21％，b?0.01-0.04％，ni0.1％-0.2％，mo?0.10％-0.15％，hf?0.1％-0.2％，zr?0.02％-0.05％，p≤0.035％，s≤0.035％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)，且滿足關(guān)系式：0.23％≤0.55[ni]+[mo]+0.27[hf]+0.1[zr]≤0.25％。該文獻精軋螺紋鋼筋可實現(xiàn)鋼筋兼顧強度和韌性等力學性能的同時有效提高鋼筋的耐腐蝕性能，且屈服強度≥785mpa，抗拉強度≥980mpa，斷后伸長率≥12％，最大力總伸長率≥4.5％。連續(xù)軋制后不直接進行水冷處理，而是首先進行空冷至特定的820-850℃，然后再水冷至450-460℃，最后空冷至室溫，鋼筋通過空冷維持一定的奧氏體狀態(tài)，然后通過水冷使表層淬成馬氏體，冷卻過程中由心部傳出余熱，使表面進行回火，形成回火馬氏體。該文獻除了常規(guī)c、si、mn，還添加v、nb、b、ni、mo、hf、zr等配合特定量的合金元素，其存在化學成分復雜，冶煉工序成分命中率不高，且合金總量不低，采用空冷-水冷-空冷的調(diào)控工藝，開發(fā)的鋼筋強度僅為785mpa級。

11、中國專利申請?zhí)枮閏n201110347552.6(公開號為cn?102363832a)的文獻，公開的《一種精軋螺紋鋼筋的生產(chǎn)工藝》，其工藝路線為：鋼坯加熱→軋制→在線控制冷卻→上冷床自然冷卻→定尺→堆冷；方坯采用中碳鋼，尺寸為150mm×150mm；在加熱工序采用預熱、加熱、均熱三段加熱方式；在軋制工序，控制開軋溫度1000℃-1100℃；在線控制冷卻工序，控制入水箱溫度920-1000℃，采用一次冷卻，psb785、psb830自回火溫度控制在480-550℃；上冷床自然冷卻，冷速控制在1-5℃/s；堆冷工序，在150-350℃下線堆冷，堆冷時間不少于48小時；其存在加熱時間長、能耗高、冷卻效果不佳、生產(chǎn)效率低下等不足。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的鋼筋合金含量高、能耗高、冷卻效果不佳、生產(chǎn)效率低下等不足，提供一種在保證熱軋屈服強度rel≥830mpa，抗拉強度rm≥980mpa，延伸率a≥6％，最大力下總伸長率agt≥3.5％下，能使工藝較簡單，產(chǎn)品性能合格率可達到98％以上且性能穩(wěn)定的屈服強度≥830mpa螺紋鋼及生產(chǎn)方法。

2、實現(xiàn)上述目的的措施：

3、一種屈服強度≥830mpa螺紋鋼，其組分及重量百分比含量為：c：0.35～0.50％、si：0.50～0.90％、mn：0.40～0.90％、p≤0.035％、s≤0.035％、al：0.050～0.120％、v：0.01～0.07％、n：0.0045～0.010％、zr：0.40～0.60％，其余為fe以及不可避免的雜質(zhì)。

4、優(yōu)選地：c的重量百分比含量在0.38～0.45％。

5、優(yōu)選地：si的重量百分比含量在0.55～0.85％。

6、優(yōu)選地：mn的重量百分比含量在0.50～0.80％。

7、優(yōu)選地：al的重量百分比含量在0.060～0.110％。

8、優(yōu)選地：v的重量百分比含量在0.01～0.06％。

9、優(yōu)選地：n的重量百分比含量在0.0055～0.009％。

10、優(yōu)選地：zr的重量百分比含量在0.45～0.55％。

11、生產(chǎn)一種屈服強度≥830mpa螺紋鋼的方法，其步驟：

12、1)進行鐵水預處理，鐵水經(jīng)脫硫藝后：p＜0.020％、s＜0.020％；

13、2)轉(zhuǎn)爐冶煉，控制轉(zhuǎn)爐終點c在0.06～0.30％；在鋼水出至2/3時，要將合金及增碳劑一次性全部加入；

14、3)進行l(wèi)f爐精煉，精煉時間不低于25min，精煉全程吹氬；在成分調(diào)好后，禁止鋼水存在裸露現(xiàn)象；

15、4)澆鑄成正方坯，其間采用大罐長水口和結(jié)晶器浸入式水口保護澆注，控制中包鋼水過熱度在20～35℃；正方坯的尺寸在160～170mm；

16、5)對鑄坯加熱，均熱段溫度控制在1080～1200℃，加熱總時間在60～90min；

17、6)進行粗、中軋，并控制開軋溫度在980～1050℃，且控制粗軋及中軋的累計變形率在20～60％；

18、7)按照兩段進行精軋，其間：控制入精軋ⅰ段溫度在810～850℃，入精軋ⅱ段溫度在790～830℃，末機架軋制速度在20～45m/s；

19、8)進行冷卻，控制入冷床溫度在570～620℃，在冷卻速度為6～9℃/s下冷卻至室溫。

20、本發(fā)明中各組分及主要工藝的作用及機理

21、c：c是鋼鐵材料中最廉價、最有效的強化元素，溶入基體中，能起到固溶強化作用，c含量若低于0.35％，則難以保證鋼筋的屈服強度和抗拉強度，c含量若高于0.50％，惡化鋼的韌性，因此，將c含量控制在0.35～0.50％，優(yōu)選地為0.38～0.45％。

22、si：si以固溶狀態(tài)存在于鋼中提高強度，也是煉鋼的脫氧元素，在保證鋼筋韌性、強度合格的前提下，盡量多采用廉價的si元素，但含量不宜過高，以免降低鋼的韌性和塑性，故控制在0.50～0.90％，優(yōu)選地在0.55～0.85％。

23、mn：mn溶于鐵素體中提高鋼的強度，可降低過冷奧氏體轉(zhuǎn)變溫度，細化鐵素體晶粒，對提高鋼筋強度和韌性均有益。但是，mn也是易偏析元素，含量越高越易發(fā)生偏析，成分偏析會導致鋼筋在連續(xù)冷卻時貝氏體組織的產(chǎn)生，不利于鋼筋韌性保證，故控制在0.40～0.90％，優(yōu)選地在0.50～0.80％。

24、al：al是最高效的脫氧劑，能有效提高鋼水純凈度。同時，aln顆粒能起到細化晶粒和沉淀強化作用，但過高的al會惡化鋼材力學性能，故控制在0.05～0.12％，優(yōu)選地在0.06～0.11％。

25、v：最常見的微合金元素之一，v為強氮化物、碳化物形成元素，加熱或軋制過程中，生成細小彌散的第二相粒子時可產(chǎn)生強烈的固溶和沉淀強化效果，并能細化晶粒，提高鋼的強度和韌性，當v含量過多時將會導致析出物尺寸增加，可能惡化上述作用，故含量控制在0.01～0.07％，優(yōu)選地在0.01～0.06％。

26、n：n是一種氣體元素，與鋼中的v微合金化元素結(jié)合，形成vn等第二相粒子，增強析出強化和細晶強化作用，顯著提高鋼的強度，改善韌性。添加過少難以保證上述強化作用，添加過多則會降低鋼筋的韌性及增加熔煉操作難度，故含量控制在0.0045～0.0100％。所述n含量優(yōu)選為0.0055～0.09％。

27、zr：zr可起到脫氣和細化晶粒的效果，但過高的鋯含量會增加冶煉難度和生產(chǎn)成本，并引起局部偏析，惡化鋼材性能，故含量控制在0.40～0.60％，優(yōu)選地在0.45～0.55％。

28、本發(fā)明之所以控制轉(zhuǎn)爐終點c在0.06～0.30％；在鋼水出至2/3時，要將合金及增碳劑一次性全部加入，是由于可確保si、mn、al、v、zr合金元素及c元素含量精準控制，若提前加入會合金元素過早氧化導致收得率低，若延后加入會有合金塊料來不及熔化在鋼水中導致成分不均勻，甚至異金屬存在。

29、本發(fā)明之所以控制均熱段溫度在1080～1200℃，其有利于各組分在鋼中的擴散均勻，充分固溶，有益于顯微組織均勻和性能穩(wěn)定。

30、本發(fā)明之所以在粗、中軋期間，控制開軋溫度在980～1050℃，且控制粗軋及中軋的累計變形率在20～60％，是由于采用該開軋溫度可保證該鋼坯在加熱爐內(nèi)充分奧氏體化以及在后續(xù)軋制中進行奧氏體區(qū)軋制形變，利于成分和組織均勻，控制累計變形率可確保微觀組織均勻細化。

31、本發(fā)明之所以控制入精軋ⅰ段溫度在810～850℃，入精軋ⅱ段溫度在790～830℃，末機架軋制速度在20～45m/s，是由于精軋仍采用奧氏體區(qū)軋制形變，有利于保證該鋼成品合適的強度和塑性；末機架速度在20～45m/s，是由于不同規(guī)格采用不同的軋制速度，一方面發(fā)揮形變誘導強化作用，另一方面保障生產(chǎn)順行，提高小時產(chǎn)量。

32、本發(fā)明之所以控制入冷床溫度在570～620℃，是為了獲得合適的強度和塑性，入冷床溫度過低則鋼的強度過高塑性不足，反之則會導致鋼的強度不足塑性過高。

33、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在保證熱軋屈服強度rel≥830mpa，抗拉強度rm≥980mpa，延伸率a≥6％，最大力下總伸長率agt≥3.5％下，工藝簡單，精軋螺紋鋼產(chǎn)品性能穩(wěn)定，且通過加熱溫度的提高25％，能降低軋機負荷20％，軋輥消耗成本降低18％左右，有利于提高生產(chǎn)效率，工藝適應能力強，另外，由于工藝窗口寬，有利于現(xiàn)場操作和生產(chǎn)順行。