CN102061427B - 一种hrbf500e高性能抗震钢筋的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种HRBF500E高性能抗震钢筋的生产方法，化学成分配比如下：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.010～0.045wt％，V：0.05～0.11％，S≤0.035wt％，P≤0.035wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物，适用规格范围Φ12～Φ50。生产过程中，只需在炼钢过程中加入少量钒铁、铌铁进行复合强化，根据不同规格，使其化学成分及微量元素含量达到要求后，再通过轧钢生产工艺中的控轧控冷方法，进一步细化晶粒，晶粒度达到9.5级以上，使钢筋力学性能稳定，一级抗震合格率≥99％，解决了钢筋焊接效应等问题，同时降低成本，使生产规模化。

Description

一种HRBF500E高性能抗震钢筋的生产方法
所属技术领域
本发明型涉及一种钢材生产方法，尤其是一种HRBF500E高性能抗震钢筋的生产方法。
背景技术
随着世界建筑行业的迅猛发展，建筑行业用钢的需求量逐步增加，对建筑用螺纹钢筋，抗拉强度，抗震性能，焊接性能，失效敏感性等要求逐年提高，如西欧、北美主要使用400Mpa、500Mpa级钢筋，甚至达到600Mpa级。为了与世界发达国家接轨，我国于2007年修改发布了新的热轧带肋钢筋标准《GB1499.2-2007》，并将HRB500等级钢筋纳入其中，细化为HRB500、HRB500E、HRBF500E三个牌号。并计划10-15年逐步取消HRB335级，以HRB400级为主体，辅以HRB500级的设计标准。尤其5.12汶川地震后，建筑行业用钢的抗震性能指标得到广泛关注，并且随着近年来我国建筑业的跳跃式发展，大跨度，超高层建筑频频出现，高等级高强度抗震钢筋将逐步成为主流，为此尽快掌握500Mpa级全规格的抗震钢筋的生产应用技术，抢占国内甚至国际建筑业的高端市场，是使企业在未来此类产品竞争中得以制胜的根本。
发明内容
一种HRBF500E高性能抗震钢筋及其生产方法，适用于Φ12mm～Φ50mm规格热轧带肋钢筋。生产过程中，只需在炼钢过程中加入少量钒铁、铌铁进行复合强化，根据不同规格，使其化学成分及微量元素含量达到要求后，再通过轧钢生产工艺中的控轧控冷方法，进一步细化晶粒，晶粒度达到9.5级以上，使钢筋力学性能稳定，一级抗震合格率≥99％。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种HRBF500E高性能抗震钢筋及生产方法，其特征是：化学成分配比如下：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.010～0.045wt％，V：0.05～0.11％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；
上述HRBF500E高性能抗震钢筋钢，各规格优选化学成分配比如下：
Φ12-Φ18规格；C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.010～0.020wt％，V：0.05～0.07％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％；
Φ20-Φ32规格；C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.02～0.03wt％，V：0.07～0.09％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％；
Φ36-Φ50规格；C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.03～0.045wt％，V：0.09～0.11％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％；
一种HRBF500E高性能抗震钢筋的生产方法，其力学性能指标如下：
Figure GSB00000842287200021
其控制方法主要工序如下：
A转炉吹炼：转炉吹炼过程采用顶、底复吹方式，顶吹氧气工作氧压0.85～0.95Mpa；氧气流量16000～17000m3/h；供氧强度3.5～3.8Nm3/(t.min)；纯供氧时间13～16分钟，底吹氩气压力：0.3～1.3Mpa、底吹流量：50～120m3/h；
B  出钢过程：出钢过程中加入硅锰合金、复合脱氧剂、碳化硅进行脱氧合金化，全程吹氩均匀成分，促进夹杂物上浮；
C LF精炼炉：通过电极加热升温3～5℃/Min，吹氩搅拌0.3～1.3Mpa，加精炼渣1.5～2.0kg/t、石灰2.0～3.0kg/t、SiC0.3～0.5kg/t、电石0.2～0.3kg/t造白渣，加入钒铁、铌铁进行微合金调控，进行精炼脱硫，最终使钢水中的硫含量≤0.006％；再进行钢水钙处理，硅钙线加入量2.67m/t，硅钙线加完后软吹6～10分钟，通过钙处理保证钙铝比在0.1～0.15、钙硫比＞0.3；
D连铸：采用钢包保护浇注，以降低酸溶铝损失确保钢水质量；
E控轧控冷工艺：
工艺(I)：轧制规格为Φ12～Φ18规格；
炼钢熔炼成分：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.010～0.020wt％，V：0.05～0.06％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，小方坯连铸，热送温度750℃±50℃；
轧钢控制；加热温度1050±50℃，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在900℃±50℃终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800℃±20℃，自然冷却至室温；
工艺(II)：轧制规格为Φ20～Φ32规格；
炼钢熔炼成分：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.020～0.030wt％，V：0.06～0.08％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，小方坯连铸，热送温度750℃±50℃；
轧钢控制；加热温度1050±50℃，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在900℃±50℃终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800℃±20℃，自然冷却至室温；
工艺(III)：轧制规格为Φ36-Φ50规格：
炼钢熔炼成分：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.03～0.045wt％，V：0.09～0.11％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，小方坯连铸，热送温度750℃±50℃；
轧钢控制；加热温度1050±50℃，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在850℃±50℃终轧，轧制完成后，自然冷却至室温。
本发明的有益效果是，本发明提供的用于制造HRBF500E高性能抗震钢筋及生产方法，在严格控制碳、硅、锰、磷、硫含量的基础上，合理控制钒铌含量，提高奥氏体再结晶温度，从而细化方坯晶粒，通过再结晶控轧控冷，进一步细化晶粒，提高并优化各项力学性能指标，检测指标表明，按照本发明配方及生产工艺控制的HRBF500E高性能抗震钢筋，其力学性能指标完全满足相关产品要求，采用上述方法生产的HRBF500E高性能抗震钢筋，应用于现代高层建筑，尤其是具有抗震要求的超高层设计建筑，从性能指标上分析均优于现有产品，并且在满足强度设计要求的前提下，与HRB335级相比可以节省工程钢筋用量23％，与HRB400级相比可以节省工程钢筋用量7％。此外，本发明所提供的HRBF500E高性能抗震钢筋及生产方法，经过转炉吹炼、出钢后氩站脱氧合金化、LF精炼处理、钢包保护浇注、再结晶控轧控冷等工序的过程控制，可以完全满足国标现有全部规格产品的力学性能等各项技术指标。
具体实施方式
本发明提供HRBF500E高性能抗震钢筋生产方法，为确保屈服强度、抗拉强度、延伸率、强屈比、晶粒度等性能指标，采用在20MnSi钢中采用钒、铌复合强化，并辅以控轧控冷工艺。配方中炼钢主要元素控制及轧钢控轧控冷方法如下：
炼钢控制方法主要工序如下：
转炉吹炼：转炉吹炼过程采用顶、底复吹方式，顶吹氧气工作氧压0.85～0.95Mpa；氧气流量16000～17000m3/h；供氧强度3.5～3.8Nm3/(t.min)；纯供氧时间13～16分钟，底吹氩气压力：0.3～1.3Mpa、底吹流量：50～120m3/h；顶吹氧气采用恒压变枪操作，合理控制顶吹氧气压力和氧枪枪位以有效地调节于控制熔池的搅拌效果，以达到吹炼平稳、冶炼时间短、脱碳、降硅，并去除钢中有害成分和杂物，保证钢水洁净；
出钢过程：出钢过程中加入硅锰合金、复合脱氧剂、碳化硅进行脱氧合金化。全程吹氩均匀成分，促进夹杂物上浮；
LF精炼炉：通过电极加热升温3～5℃/Min，吹氩搅拌0.3～1.3Mpa，加精炼渣1.5～2.0kg/t、石灰2.0～3.0kg/t、SiC0.3～0.5kg/t、电石0.2～0.3kg/t造白渣，加入钒铁、铌铁进行微合金调控，进行精炼脱硫，最终使钢水中的硫含量≤0.006％；再进行钢水钙处理，硅钙线加入量2.67m/t，硅钙线加完后软吹6～10分钟，通过钙处理保证钙铝比在0.1～0.15、钙硫比＞0.3，使夹杂物充分上浮，改变夹杂物的存在形态，降低钢渣熔点，提高钢水流动性，改善钢水的浇注性能，提高钢水的质量，连铸：采用钢包保护浇注，以降低酸溶铝损失确保钢水质量；
轧钢控轧控冷分规格控制如下：
工艺(I)：轧制规格为Φ12～Φ18规格；
炼钢熔炼成分：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.010～0.020wt％，V：0.05～0.06％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，小方坯连铸，热送温度750℃±50℃；
轧钢控制；加热温度1050±50℃，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在900℃±50℃终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800℃±20℃，自然冷却至室温；
工艺(II)：轧制规格为Φ20～Φ32规格；
炼钢熔炼成分：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.020～0.030wt％，V：0.06～0.08％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，小方坯连铸，热送温度750℃±50℃；
轧钢控制：加热温度1050±50℃，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在900℃±50℃终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800℃±20℃，自然冷却至室温；
工艺(III)：轧制规格为Φ36-Φ50规格；
炼钢熔炼成分：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.030～0.045wt％，V：0.09～0.11％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，小方坯连铸，热送温度750℃±50℃；
轧钢控制：加热温度1050±50℃，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在850℃±50℃终轧，轧制完成后，自然冷却至室温；
其各规格化学成分含量如下表：
Figure GSB00000842287200071
其各规格力学性能如下表；
Figure GSB00000842287200072
(上述实施例中化学成分余量为Fe)。

Claims (2)

1.一种HRBF500E高性能抗震钢筋的生产方法，其特征是：化学成分配比如下：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.010～0.045wt％，V：0.05～0.11％，S≤0.035wt％，P0≤0.035wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；
其控制方法主要工序如下：
A转炉吹炼：转炉吹炼过程采用顶、底复吹方式，顶吹氧气工作氧压0.85～0.95Mpa；氧气流量16000～17000m3/h；供氧强度3.5～3.8Nm3/(t.min)；纯供氧时间13～16分钟，底吹氩气压力：0.3～1.3Mpa、底吹流量：50～120m3/h；
B  出钢过程：出钢过程中加入硅锰合金、复合脱氧剂、碳化硅进行脱氧合金化，全程吹氩均匀成分，促进夹杂物上浮；
C LF精炼炉：通过电极加热升温3～5℃/Min，吹氩搅拌0.3～1.3Mpa，加精炼渣1.5～2.0kg/t、石灰2.0～3.0kg/t、SiC0.3～0.5kg/t、电石0.2～0.3kg/t造白渣，加入钒铁、铌铁进行微合金调控，进行精炼脱硫，最终使钢水中的硫含量≤0.006％；再进行钢水钙处理，硅钙线加入量2.67m/t，硅钙线加完后软吹6～10分钟，通过钙处理保证钙铝比在0.1～0.15、钙硫比＞0.3；
D连铸：采用钢包保护浇注，以降低酸溶铝损失确保钢水质量；
E控轧控冷工艺；
工艺(I)：轧制规格为Φ12～Φ18规格：
炼钢熔炼成分：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.010～0.020wt％，V：0.05～0.06％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，小方坯连铸，热送温度750℃±50℃；
轧钢控制；加热温度1050±50℃，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在900℃±50℃终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800℃±20℃，自然冷却至室温；
工艺(II)：轧制规格为Φ20～Φ32规格：
炼钢熔炼成分：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.020～0.030wt％，V：0.06～0.08％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，小方坯连铸，热送温度750℃±50℃；
轧钢控制；加热温度1050±50℃，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在900℃±50℃终轧，轧后微穿水，红钢上冷床温度800℃±20℃，自然冷却至室温；
工艺(III)：轧制规格为Φ36-Φ50规格：
炼钢熔炼成分：C：0.20～0.25wt％，Si：0.40～0.7wt％，Mn：1.30～1.55wt％，Nb：0.03～0.045wt％，V：0.09～0.11％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，小方坯连铸，热送温度750℃±50℃；
轧钢控制：
加热温度1050±50℃，粗、中、精轧奥氏体再结晶型控轧控冷，在850℃±50℃终轧，轧制完成后，自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种HRBF500E高性能抗震钢筋的生产方法，其特征是，其力学性能指标如下：
Figure FSB00000842287100021
Figure FSB00000842287100031
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