CN101007316A - 一种生产含铌hrb400级钢筋的方法 - Google Patents
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一种生产含铌HRB400级钢筋的方法,该方法的工艺流程包括:电炉冶炼、精炼、方坯连铸、铸坯凝固冷却后进入加热炉、热轧、空冷、定尺定捆各工序,特点是:控制钢水的化学成份范围(重量%):Ceq≤0.45%,C:0.18~0.24%,Si:0.40~0.65%,Mn:1.00~1.50%,Nb:0.03~0.045%,S:≤0.045%,P:≤0.045%,V:0~0.035%;小方坯连铸连轧工艺参数:铸坯连铸矫直温度不低于950℃,铸坯加热温度1100~1250℃,均热温度1150~1230℃,开轧温度1050~1100℃,自由空冷模式。使用该方法可在电炉—连铸—连轧流程生产Ceq(碳当量)小于或等于0.45wt.%,具有高强度、抗震性和可焊性的Nb微合金与Nb、V复合微合金化HRB400级钢筋。
Description
技术领域
本发明涉及低合金钢生产技术领域,特别涉及一种生产含铌HRB400级带肋钢筋的方法。
背景技术
HRB400级带肋钢筋是中国GB1499标准中一个较高强度建筑钢级,是工程建筑混凝土结构中的重要材料。欧美等工业发达国家HRB400级以上钢筋的用量已占建筑钢材的70%以上。我国建筑混凝土用钢筋一直以HRB335级钢筋为主。由于HRB335级钢筋的强度较低,为了保证建筑结构的强度,不得不增加钢筋的排布密度,从而增加了钢材的使用量,造成较大的浪费,而HRB400级钢筋具有强度高、性能稳定、安全储备大,抗震性能好等优点,比HRB335级钢筋节省钢材省14~16%,正逐步替代传统的HRB335,用HRB400级钢筋替代HRB335级钢筋具有巨大的社会效益和经济效益。为尽快与国际接轨和节约钢材、建设节约型社会,我国正在加快建筑用钢的更新换代,大力研制开发新型HRB400级钢筋。
为满足市场对HRB400级钢筋的需要,我国最初是以钒微合金化技术生产20MnSiV(HRB400)级钢筋。但2004年下半年起,钒铁合金价格猛涨,使以钒微合金化技术生产的20MnSiV(HRB400级)钢筋成本大大增加。而采用铌微合金化或铌—钒复合微合金化工艺,生产HRB400级钢筋,可节约微合金化成本,提高产品市场竞争力。
当今世界,热轧带肋钢筋的发展趋势要求钢筋不但要具有较高的强度,同时又要具有较高的韧性及好的焊接性能,也就是要求钢筋应具有较高的综合性能。国外钢筋的强度级别大多在400MPa以上,钢筋的连接大多采用机械连接。国内钒微合金化技术生产HRB400钢筋已经成熟,并已呈现采用铌微合金化技术生产HRB400级钢筋替代钒微合金化生产HRB400级钢筋的趋势。目前,唐钢、安阳钢厂等钢厂采用铌微合金化生产HRB400级钢筋,但出现产品无屈服点、性能波动大及尺寸效应显著等问题,产品规格多限于直径Φ10mm~Φ32mm。
在钢筋成分设计与工艺控制中要综合考虑其强度、可焊性和性能稳定性的要求。目前要保证HRB400级钢筋强度,钢中碳当量Ceq(Ceq(%)=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15,下同)一般控制在0.46%~0.52%范围内,随钢中碳当量增加,钢筋焊接热影响区断裂机率明显增加,焊接完好率呈下降趋势。当碳当量大于0.52%时,钢筋强度得到保证,但钢的可焊性较差;当碳当量Ceq≤0.45%时,改善与保证了钢筋的焊接性,但难以保证钢筋的强度。特别是直径大规格含铌钢筋,钢中碳当量Ceq≤0.45%时,钢筋强度更难以满足标准要求。国内代表性HRB400带肋钢筋的化学成份及碳当量控制见表1-1。
表1-1国内代表性HRB400带肋钢筋的化学成份
厂家 | A | B | C | D | E | F | |
规格/Φ,mm | 25 | 25 | 22 | 25 | 16~32 | 12~32 | |
化学成份/wt.% | C | 0.23 | 0.23 | 0.22 | 0.22 | 0.17~0.22 | 0.18~0.24 |
Si | 0.47 | 0.66 | 0.55 | 0.64 | 0.50~0.70 | ||
Mn | 1.46 | 1.54 | 1.41 | 1.46 | 1.35~1.45 | 1.30~1.60 | |
P | 0.030 | 0.03 | 0.016 | 0.020 | ≤0.04 | ||
S | 0.027 | 0.031 | 0.012 | 0.030 | ≤0.04 | ||
Nb | 0.04 | 0.02~0.04 | 0.02~0.04 | ||||
V | 0.08 | 0.058 | |||||
Cu | |||||||
Ni | |||||||
Cr | |||||||
Mo | |||||||
Ceq | 0.48 | 0.49 | 0.48 | 0.48 | ≤0.47 | ≤0.52 |
另外,控制减少含铌HRB400级钢材组织中贝氏体含量是保证其性能稳定、屈服点明显的关键。通常认为其组织中贝氏体含量超过10%,产品会出现无屈服现象。目前,钢材产品出现无屈服现象是国内厂家生产含铌HRB400级钢筋经常存在的问题,组织中贝氏体含量多数控制10%左右,部分企业产品组织贝氏体组织含量控制15%以内,先进水平7%~8%范围。
利用铌微合金化技术生产碳当量Ceq≤0.45%、直径Φ40mm含铌HRB400级钢筋,在国内尚无成功经验。
发明内容
本发明目的是提供了一种生产含铌HRB400级钢筋的方法。使用该方法可在电炉—连铸—连轧流程生产Ceq(碳当量)小于或等于0.45Wt.%,具有高强度、抗震性和可焊性的Nb微合金与Nb、V复合微合金化HRB400级钢筋。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
采用工艺流程包括:电炉冶炼、精炼、方坯连铸、铸坯凝固冷却后进入加热炉、热轧、空冷、定尺定捆各工序,特点是:
控制钢水的化学成份范围(重量%):Ceq≤0.45%,C:0.18~0.24%,Si:0.40~0.65%,Mn:1.00~1.50%,Nb:0.03~0.045%,S:≤0.045%,P:≤0.045%,V:0~0.035%;
小方坯连铸连轧工艺参数:铸坯连铸矫直温度不低于950℃,铸坯加热温度1100~1250℃,均热温度1150~1230℃,开轧温度1050~1100℃,自由空冷模式;
钢材组织:钢筋组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体,组织中贝氏体控制在2.5%以下。
当生产的钢筋公称直径为10~25mm时,控制钢水的化学成份范围(重量%):
C:0.18~0.24%,Si:0.40~0.65%,Mn:1.00~1.35%,Nb:0.03~0.04%,S:≤0.045%,P:≤0.045%,Ceq≤0.45%,V:0.015~0.035%;
当生产的钢筋公称直径28~40mm时,控制钢水的化学成份范围(重量%):
C:0.18~0.24%,Si:0.40~0.65%,Mn:1.20~1.50%,Nb:0.035~0.045%,S:≤0.045%,P:≤0.045%,Ceq≤0.45%,V:0.015~0.035%;
采用本发明的化学成份和连铸、加热、热轧及冷却工艺制度,可生产Ceq≤0.45wt.%,具有强度高、性能稳定、可焊性好及直径可达Φ40mm的含铌HRB400级钢筋。
本发明的技术特点如下:
(1)钢种碳当量(Ceq)低。钢筋焊接性能随碳当量的增高而变坏,Ceq越低,焊接性能越好。但钢筋强度随Ceq的减小而降低,Ceq越低,钢筋强度越低。因此,要保证高强度就不可避免地降低了钢材的焊接性能。同类产品钢中Ceq多在0.48~0.52%,先进水平也只能将Ceq控制在0.48%以内。利用本发明生产的HRB400级钢筋Ceq≤0.45%,可满足钢筋力学性能和焊接性能的双重要求。
(2)钢材组织中贝氏体含量低。本发明生产的含铌钢筋组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体,组织中贝氏体稳定控制在2.5%以下。目前国内同类产品组织中贝氏体含量只能控制在10%以下,多数控制在7%~8%水平。国外同类产品中贝氏体组织在10%以上。稳定控制钢筋组织中贝氏体含量,并尽量减少贝氏体组织,是解决含铌钢筋屈服不明显、保证产品性能稳定的关键技术。
本发明具有以下优点:
(1)钢的焊接性能和力学性能同时得到有效保证。
钢筋焊接性能随碳当量的增高而变坏,Ceq越低,焊接性能越好。本发明碳当量控制不大于0.45%范围内,使钢的焊接性能和力学性能同时得到有效保障。
(2)钢材性能稳定、屈服点明显、产品规格齐全。
稳定控制含铌HRB400级钢组织中贝氏体含量,并尽量减少其含量。本发明钢材组织中贝氏体含量控制在2.5%以下,解决了含铌钢筋屈服点不明显的技术难点,有效地保证了含铌钢筋性能稳定,产品规格范围直径Φ10mm~Φ40mm。
附图说明
图1、图2、图3和图4分别为本发明四个实施例所生产的钢筋金相组织图。
具体实施方式
以下的实施例用于阐述本发明,但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例,除非有特别说明,以下实施例中钢水化学成份的百分数均为重量百分数。
实施例1
采用工艺流程为:电炉冶炼、精炼、方坯连铸、铸坯凝固冷却后进入加热炉、热轧、空冷、定尺定捆。
钢水化学成份含:C:0.19%,Si:0.48%,Mn:1.14%,Nb:0.036%,S:0.030%,P:0.030%,Ceq:0.409.%;
方坯连铸工艺参数:铸坯连铸矫直温度不低于950~1000℃;
连轧工艺参数:铸坯加热温度1100~1250℃,均热温度1150~1230℃,开轧温度1050~1100℃,自由空冷模式。
钢材性能、晶粒度见下表,组织见图1。
直径mm | 晶粒度ASTM级 | RelMPa | RmMPa | A5% | 冷弯d=4a | 反弯d=5a | Ceq% |
20 | 9.5 | 460 | 635 | 26.0 | 合格 | 合格 | 0.409 |
实施例2
采用工艺流程为:电炉冶炼、精炼、方坯连铸、铸坯凝固冷却后进入加热炉、热轧、空冷、定尺定捆。
钢水化学成份含:C:0.21%,Si:0.48%,Mn:1.16%,Nb:0.036%,S:0.030%,P:0.025%,Ceq:0.428%;
方坯连铸工艺参数:铸坯连铸矫直温度不低于950~1000℃;
连轧工艺参数:铸坯加热温度1100~1250℃,均热温度1150~1230℃,开轧温度1050~1100℃,自由空冷模式。
钢材性能、晶粒度见下表,组织见图2。
直径mm | 晶粒度ASTM级 | RelMPa | RmMPa | A5% | 冷弯d=5a | 反弯d=6a | Ceq% |
28 | 9.5 | 440 | 625 | 24.5 | 合格 | 合格 | 0.428 |
实施例3
采用工艺流程为:电炉冶炼、精炼、方坯连铸、铸坯凝固冷却后进入加热炉、热轧、空冷、定尺定捆。
钢水化学成份含:C:0.18%,Si:0.49%,Mn;1.07%,Nb:0.033%,S:0.024%,P:0.015%,Ceq:0.388%,V:0.019%;
方坯连铸工艺参数:铸坯连铸矫直温度不低于950~1000℃;
连轧工艺参数:铸坯加热温度1100~1250℃,均热温度1150~1230℃,开轧温度1050~1100℃,自由空冷模式。
钢材性能、晶粒度见下表,组织见图3。
直径mm | 晶粒度ASTM级 | RelMPa | RmMPa | A5% | 冷弯d=4a | 反弯d=5a | Ceq% |
25 | 9.0 | 450 | 610 | 27.0 | 合格 | 合格 | 0.388 |
实施例4
采用工艺流程为:电炉冶炼、精炼、方坯连铸、铸坯凝固冷却后进入加热炉、热轧、空冷、定尺定捆。
钢水化学成份含:C:0.22%,Si:0.51%,Mn:1.20%,Nb:0.037%,S:0.019%,P:0.016%,Ceq:0.45%,V:0.028%;
方坯连铸工艺参数:铸坯连铸矫直温度不低于950~1000℃;
连轧工艺参数:铸坯加热温度1100~1250℃,均热温度1150~1230℃,开轧温度1050~1100℃,自由空冷模式。
钢材性能、晶粒度见下表,组织见图4
直径mm | 晶粒度ASTM级 | RelMPa | RmMPa | A5% | 冷弯d=5a | 反弯d=6a | Ceq% |
32 | 9.0 | 500 | 660 | 19.0 | 合格 | 合格 | 0.45 |
Claims (3)
1.一种生产含铌HRB400级钢筋的方法,包括电炉冶炼、精炼、方坯连铸、铸坯凝固冷却后进入加热炉、热轧、空冷、定尺定捆各工序,其特征在于:
控制钢水的化学成份范围(重量%):Ceq≤0.45%,C:0.18~0.24%,Si:0.40~0.65%,Mn:1.00~1.50%,Nb:0.03~0.045%,S:≤0.045%,P:≤0.045%,V:0~0.035%;
小方坯连铸连轧工艺参数:铸坯连铸矫直温度不低于950℃,铸坯加热温度1100~1250℃,均热温度1150~1230℃,开轧温度1050~1100℃,自由空冷模式。
2.根据权利要求1所述的生产含铌HRB400级钢筋的方法,其特征在于当生产的钢筋公称直径为10~25mm时,控制钢水的化学成份范围(重量%):Ceq≤0.45%,C:0.18~0.24%,Si:0.40~0.65%,Mn:1.00~1.35%,Nb:0.03~0.04%,S:≤0.045%,P:≤0.045%,V:0.015~0.035%。
3.根据权利要求1所述的生产含铌HRB400级钢筋的方法,其特征在于当生产的钢筋公称直径为28~40mm时,控制钢水的化学成份范围(重量%):Ceq≤0.45%,C:0.18~0.23%,Si:0.40~0.65%,Mn:1.20~1.50%,Nb:0.035~0.045%,S:≤0.045%,P:≤0.045%,V:0.015~0.035%。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |