CN101289732A - 细晶粒热轧带肋钢筋及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种细晶粒热轧带肋钢筋，经过加热、粗轧、中轧和精轧后，在冷却水量为250～450m3/h、冷却水压力为1.0～2.2MPa的条件下，快速冷却0.3～2.5秒，得温度为800～900℃的钢材，之后置于空气中自然空冷至200～300℃，即可获得细晶粒热轧带肋钢筋产品。本发明的微合金V和Nb或者Mn、Si合金用量极少，有效降低了原料成本，同时有利于稀有矿产资源的保护，减少矿石开采量，铁合金用量的减少还带来了节约电量的效果，所得产品具有强度高，且能保持其韧性和塑性不变等。解决了现有技术中高级别钢筋的生产成本较高，企业生产动力不足，产量无法规模化等问题，对高级别钢筋的推广和运用起到了推动作用。
Description
技术领域：
本发明涉及一种细晶粒热轧带肋钢筋及其制备方法，属于金属材料加工与成型技术领域。
背景技术
我国每年建筑工程用混凝土超过5亿立方米，消耗钢材将近2000万吨。除少量预应力钢丝钢绞线以外，绝大多数是用在混凝土中的钢筋。我国热轧带肋钢筋的牌号有HRB335、HRB400和HRB500三个，H、R、B分别表示热轧(Hot rolled)、带肋(Ribbled)、钢筋(bars)，335、400和500分别表示钢筋的最低屈服强度，单位为MPa。钢筋的级别越高，质量越好，无论是强度、韧性和延伸性能都随之越好，因此越有利于减少钢筋的用量。
目前国内传统工艺生产HRB400热轧带肋钢筋主要以微合金化的方式进行，即在HRB335成分的基础上，加入适当V、Nb等微合金元素，V、Nb等微合金元素在钢中起到沉淀强化和细化晶粒的作用，从而进一步提高钢筋的强度，达到更高的强度级别。但是这一工艺存在的问题是：1、由于近年来国家大力推行使用HRB400以上级别的钢筋，逐步取代目前广泛使用的HRB335热轧带肋钢筋。这一举措导致了按常规工艺生产HRB400级别钢筋所必须的微合金元素钒和铌的价格大幅飙升，生产成本过高，完全挤占了企业的利润空间，不利于提高企业的竞争力。2、高级别钢筋的生产成本较高，企业生产动力不足，产量无法规模化，因此不利于高级别钢筋的推广和运用，有悖于中央构建和谐社会的宗旨。3、作为国家重要战略储备物资的铌铁、钒氮合金矿产资源储量非常有限，常规生产工艺使得微合金铌铁、钒氮合金消耗量大幅度增加，铌铁、钒氮合金矿产资源储量急剧下降，不利于保护生态环境。
另外，目前国内采用传统工艺生产HRB335时，钢中加入大量的Mn、Si等合金元素，利用Mn、Si的固溶强化的作用提高钢筋的强度和硬度。但是这一工艺存在的问题是：1、由于Mn、Si合金价格大幅上涨，使得生产成本大幅上扬，挤占了企业的盈利空间。2、作为国家重要战略储备物资的Mn、Si矿产资源储量非常有限，常规生产工艺使得高碳锰铁和硅铁合金消耗量大幅度增加，Mn、Si矿产资源储量急剧下降，不利于保护生态环境。
发明内容
为节约或降低有限的V、Nb等微合金元素的使用量，或者降低Mn、Si等合金元素的使用量，进一步提高产品的强度，使产品具有足够的韧性和塑性，本发明提供一种细晶粒热轧带肋钢筋及其制备方法。
本发明主要通过控冷控轧的方法，使钢筋组织晶粒细化，强度提高。通过轧制控制冷却的工艺，使钢筋获得表面组织为回火索氏体、芯部组织为珠光体和铁素体的良好组织结构。在提高强度的同时，还能提高韧性，并保持韧性和塑性不变。
本发明通过以下技术方案实现：一种细晶粒热轧带肋钢筋，其特征在于经过下列工艺步骤制得：
A、以化学成分为：C 0.18～0.25wt％、Si 0.20～0.70wt％、Mn0.90～1.50wt％、V(Nb)≤0.030wt％、S≤0.045wt％、P≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的HRB400钢种，或者
以化学成分为：C 0.18～0.25wt％、Si 0.10～0.50wt％、Mn 0.60～1.20wt％、S≤0.045wt％、P≤0.045wt％，其余为Fe以及不可避免的不纯物的HRB335钢种，作为扎制用钢坯；
B、将上述钢坯送入炉温为1100～1200℃的加热炉中，加热钢坯至坯温度为1000～1100℃时，在速度为0.5～1.5m/s的轧制条件下粗轧45～95秒，之后在速度为3.5～5.5m/s的轧制条件下中轧45～95秒，最后在速度为5.5～18m/s的轧制条件下精轧45～95秒；
C、将B步骤的精轧钢材在冷却水量为250～450m3/h、冷却水压力为1.0～2.2MPa的条件下，快速冷却0.3～2.5秒，得温度为800～900℃的钢材，之后置于空气中自然空冷至200～300℃，即可获得细晶粒热轧带肋钢筋产品。
所述B步骤的各道轧制速度和轧制时间视不同钢种，不同规格要求而具体确定。
所述C步骤的快速冷却参数即冷却水量、冷却水压、时间视不同钢种，不同规格要求而具体确定。
本发明具有下列优点和效果，即采用上述方案生产出来的细晶粒热轧带肋钢筋具有以下优点：
1、生产细晶粒HRB400带肋钢筋时，只需在现有的炼钢过程中加入极少量微合金V和Nb；生产细晶粒HRB335时，也只需在现有的炼钢过程中加入少量Mn、Si合金成分，通过轧钢生产工艺中的轧后控冷方法，进一步提高钢筋的强度。
2、本发明得到的细晶粒钢筋与常规热轧钢筋相比，钢中合金、微合金加入量大幅降低，合金成本HRB400钢种吨钢降低131元/吨；HRB335钢种吨钢成本降低83元/吨。生产企业直接经济效益显著。
3、本发明解决了现有技术中高级别钢筋的生产成本较高，企业生产动力不足，产量无法规模化等问题，对高级别钢筋的推广和运用起到了推动作用。
4、生产的细晶粒钢筋，不论是微合金铌铁、钒氮合金用量，还是Mn、Si合金用量，与现有工艺相比均得到大幅度降低，有利于稀有矿产资源的保护，同时减少矿石开采量，铁合金用量的减少还带来了节约电量的效果，同时使环境污染得到改善，具有良好的生态效益，有利于建立节约型社会和实现可持续发展。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
A、取下列化学成分的钢坯：C 0.18％、Si0.25％、Mn0.90％、V 0.003％、S 0.018％、P 0.024％，其余为Fe以及不可避免的不纯物；
B、将上述钢坯送入炉温为1100～1200℃的加热炉内，加热至坯温1000～1050℃时，送轧机轧制，轧制时，在速度为1m/s的轧制条件下粗轧60秒，之后在速度为4m/s的轧制条件下中轧65秒，最后在速度为11m/s的轧制条件下精轧70秒；
C、将B步骤的精轧钢材在冷却水量为350m3/h、冷却水压力为1.8MPa的条件下，快速冷却2秒，得温度为870℃的钢材，之后置于空气中自然空冷至2.50℃，即获得规格为Φ25mm，钢种为HRB400MPa的细晶粒热轧带肋钢筋产品。
实施例2
A、取下列化学成分的钢坯：C 0.18％、Si0.20％、Mn0.8％、S 0.019％、P 0.024％，其余为Fe以及不可避免的不纯物；
B、将上述钢坯送入炉温为1150～1200℃的加热炉中，加热至铸坯温度达1000～1100℃时，开轧，轧制时，在速度为1.5m/s的轧制条件下粗轧45秒，之后在速度为5.5m/s的轧制条件下中轧50秒，最后在速度为5.5m/s的轧制条件下精轧90秒；
C、将B步骤的精轧钢材在冷却水总水量为450m3/h，冷却水压力为1.0MPa条件下，快速冷却0.3秒，得温度为800℃的钢材，上冷床进行自然空冷至280℃，收集打捆，即获得规格为Φ25mm，钢种为HRB335的细晶粒热轧带肋钢筋产品。
表1给出了HRB335钢种和HRB400MPa钢种的不同规格产品的具体轧制控冷工艺条件，且轧制过程与实施例1或实施例2完全相同。
表1
| 轧制规格(mm) | 终轧速度(m/s) | 冷却总水量(m3/h) | 冷却段数(段) | 泵开数(台) | 分段压力(MPa) |
| Φ12 | 16 | 230～250 | 1 | 2 | 2.0～2.2 |
| Φ14 | 14～16 | 250～300 | 2 | 2 | 0.9～1.8 |
| Φ16 | 15～16 | 280～360 | 2 | 2 | 1.0～2.0 |
| Φ18 | 12～13 | 280～300 | 2 | 2 | 1.0～1.8 |
| Φ20 | 14～16 | 300～360 | 3 | 3 | 1.2～2.0 |
| Φ22 | 14～16 | 360～420 | 3 | 3～4 | 2.0～2.2 |
| Φ25 | 10～12 | 300～360 | 3 | 3 | 1.0～1.8 |
| Φ28 | 9～10 | 400～420 | 3 | 3～4 | 1.8～2.2 |
| Φ32 | 7～8 | 340～370 | 3 | 3 | 1.0～1.8 |
Claims (3)
1、一种细晶粒热轧带肋钢筋，其特征在于经过下列工艺步骤制得：
A、以化学成分为：C 0.18～0.25wt％、Si 0.20～0.70wt％、Mn0.90～1.50wt％、V(Nb)≤0.030wt％、S≤0.045wt％、P≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的HRB400钢种，或者
以化学成分为：C 0.18～0.25wt％、Si 0.10～0.50wt％、Mn 0.60～1.20wt％、S≤0.045wt％、P≤0.045wt％，其余为Fe以及不可避免的不纯物的HRB335钢种，作为扎制用钢坯；
B、将上述钢坯送入炉温为1100～1200℃的加热炉中，加热钢坯至坯温度为1000～1100℃时，在速度为0.5～1.5m/s的轧制条件下粗轧45～95秒，之后在速度为3.5～5.5m/s的轧制条件下中轧45～95秒，最后在速度为5.5～18m/s的轧制条件下精轧45～95秒；
C、将B步骤的精轧钢材在冷却水量为250～450m3/h、冷却水压力为1.0～2.2MPa的条件下，快速冷却0.3～2.5秒，得温度为800～900℃的钢材，之后置于空气中自然空冷至200～300℃，即可获得细晶粒热轧带肋钢筋产品。
2、根据权利要求1所述的细晶粒热轧带肋钢筋，其特征在于所述B步骤的各道轧制速度和轧制时间视不同钢种，不同规格要求具体确定。
3、根据权利要求1所述的细晶粒热轧带肋钢筋，其特征在于所述C步骤的快速冷却参数即冷却水量、冷却水压、时间视不同钢种，不同规格要求具体确定。
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