CN103667922A - 一种hrb400高强度热轧带肋钢筋的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种HRB400高强度热轧带肋钢筋的生产方法包括转炉冶炼、钢坯强化、吹氩精炼、浇注、钢坯检验、加热炉加热、控制轧制、轧后微控制冷却、成品检测、定尺包装、产品入库等工序，其特征包括：（1）使用Cr、Mn复合强化原料钢坯，控制生产的HRB400钢成分；（2）轧制时控制加热炉出钢温度；（3）轧后控制冷却，保证HRB400钢筋强度指标。采用本发明方法解决了规格的限制因素，同时采用不同比例的Cr、Mn复合强化技术及控制轧制与控制冷却技术保证了HRB400钢筋的综合性能，从而达到合理利用资源、节能、环保目的；采用Cr、Mn复合强化技术，降低了生产成本。适用于生产HRB400高强度热轧带肋钢筋。
Description
【技术领域】
本发明涉及炼钢与轧钢，具体来说，涉及炼钢与热轧工艺，尤其涉及热轧带肋钢筋的方法。
【背景技术】
随着建筑工业对钢筋性能的要求越来越高，建筑结构的安全性问题引起了普遍关注，而提高建筑安全性的关键是提高钢筋的强度和综合性能。在国家大力提倡节能减排、绿色环保的背景下，作为资源消耗大户的钢铁业,企业在保证产品质量的同时合理控制生产成本显得相当重要。铬、锰复合强化工艺生产HRB400热轧带肋钢筋一方面可以减少锰铁合金的加入量，另一方面可加大炼铁原料矿石的选择范围，具有节能减排、提质降本的现实意义；因此，研究开发复合强化工艺生产综合性能好的HRB400钢筋，是钢铁企业应对未来市场发展的必然趋势。
目前中国专利数据库中涉及热轧钢筋的技术方案较多，特别相关的申请件就有:200810124722.2号《一种热轧带肋钢筋的控轧控冷工艺》、200810124723.7号《一种热轧带肋钢筋组合控制轧制工艺》、200810058552.2号《细晶粒热轧带肋钢筋及其制备方法》、200910193367.9号《一种含铬的HRB400热轧带肋钢筋及其生产方法》、201010237699.5号《抗震热轧带肋钢筋及其生产工艺》、201210009634.4号《一种HRB600热轧带肋钢筋的生产方法》等。迄今为止，尚无涉及HRB400高强度热轧带肋钢筋的申请件。
【发明内容】
本发明的目的是为了提供一种HRB400高强度热轧带肋钢筋的生产方法，以提高建筑钢筋性能，满足建筑工业对钢筋性能的要求。
为实现上述目的，发明人提供的方法仍然包括转炉冶炼、钢坯强化、吹氩精炼、浇注、钢坯检验、加热炉加热、控制轧制、轧后微控制冷却、成品检测、定尺包装、产品入库等工序，本发明的特征包括：
(1) 使用Cr、Mn复合强化原料钢坯，控制生产的HRB400钢成分以质量分数计为：C 0.20％～0.24％，Si 0.38％～0.43％，Mn 1.30％～1.45％，Cr 0.10％～0.24％，（Mn+ Cr）1.45％～1.60％，S ≤0.040％，P ≤0.040％，Ceq ≤0.54％，其余为Fe；
(2) 轧制时加热炉出钢温度控制在920℃～980℃；
(3) 轧后控制冷却：轧后温度控制在780℃～800℃之间，进精轧温度980℃，实现微合金元素的沉淀强化作用及细晶强化作用，保证HRB400钢筋强度等综合性能的指标。
上述转炉冶炼工序的出钢过程采用双挡渣工艺，出钢时间不小于2＇30＂，终点碳含量控制在：0.08％～0.12％；S≤0.025％、P≤0.020％，等样出钢；吹氩精炼时间不小于5＇30＂。
上述吹氩精炼的工艺条件是通过LF炉精炼、喂丝吹氩工艺，尽量减少此钢种的夹杂物含量，造好还原渣，严格的底吹氩及喂丝工序，以实现快速脱氧、脱硫，均匀钢水成分，有效去除钢中夹杂物的含量。
上述浇注工序的连铸采用全保护浇注，中间包使用AlC质水口，严格控制中间包过热度≤20℃。
强化机理如下：
固溶强化：融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度。
细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法，细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性，通过控制开轧温度和轧后控制冷却可达到细化晶粒的目的。
碳是影响钢材冷塑性变形的最主要元素。含碳量越高，钢的强度越高，而塑性越低。实践证明，含碳量每提高0.1％，其屈服强度约提高27.4MPa；抗拉强度提高58.8～78.4MPa；
硅能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，当钢中含硅量增加0.1％时，抗拉强度提高13.7MPa。
锰铬和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。锰在钢中由于降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用。
铬是中强碳化物形成元素，其对钢材性能的强化效果与锰相似，钢种的铬一部分置换铁形成合金渗碳体，提高其稳定性，一部分溶入铁素体中，产生固溶强化，可提高材料的强度和硬度，由于铬在奥氏体中的扩散速度比较小，加上阻碍碳的扩散，提高奥氏体的稳定性，降低相变温度，从而使碳化物在较低温度析出，起细化产品组织的作用。
可见，适当控制钢坯中碳、硅、锰、铬元素的含量及采用控轧控冷，可生产出合格的HRB400钢筋。
采用本发明方法生产的产品解决了规格的限制因素，同时采用不同比例的Cr、Mn复合强化技术及控制轧制与控制冷却技术保证了HRB400钢筋的综合性能，从而达到合理利用各种矿产资源、节能、环保目的；另外由于采用Cr、Mn复合强化技术，因而也降低了HRB400钢筋的生产成本，为企业创造了一定的经济效益。
本方法优点在于：①由于采用了Cr、Mn复合强化方式，生产出强度400MPa的高强度钢筋，同时采用控轧控冷工艺也使HRB400热轧带肋钢筋组织均匀、综合性能得以大幅改善；②突破了规格效应的限制因素，减少坯型，简化生产，提高生产效率；③采用Cr、Mn复合强化技术降低了企业生产HRB400钢筋的生产成本，为企业创造一定的经济效益；④采用Cr、Mn复合强化技术能合理利用各种矿产资源，提高资源的利用率，实现节能减排效果。
【附图说明】
图1是本发明方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
首钢水钢公司所生产的规格为Ф12～Ф40mm 即HRB４00的高强度热轧带肋钢筋的流程如图1所示，包括转炉冶炼、钢包采用Cr、Mn复合强化、吹氩精炼、浇注、加热炉加热、控制轧制、轧后轻微控冷、成品检测、定尺包装和产品入库工序。其中，使用Cr、Mn复合强化原料钢坯，控制生产的HRB400钢成分以质量分数计为：C 0.20％～0.24％，Si 0.38％～0.43％，Mn 1.30％～1.45％，Cr 0.10％～0.24％，（Mn+ Cr）1.45％～1.60％，S ≤0.040％，P ≤0.040％，Ceq ≤0.54％，其余为Fe。
出钢过程采用双挡渣工艺，出钢时间不小于2＇30＂，终点碳含量控制在：0.08％～0.12％；S≤0.025％、P≤0.020％，等样出钢；吹氩精炼时间不小于5＇30＂。连铸采用全保护浇注，中间包使用AlC质水口，严格控制中间包过热度≤20℃。
为确保HRB400热轧带肋钢筋屈服强度大于400MPa、抗拉强度大于540MPa，轧制时加热炉出钢温度控制在920℃～980℃之间，全轧制过程采用控制轧制控制冷却技术，变形与奥氏体再结晶结合，从而促进铁素体晶粒进一步细化。此外在轧制过程中，钢中的采用Cr、Mn合金元素将产生显著的晶粒细化和一定程度的沉淀强化作用，使轧后钢材的强度和韧性都得到很大的提高。
轧后采用微控制冷却工艺，使钢材上冷床温度控制在780~800℃之间，以控制奥氏体晶粒不再进一步长大，使珠光体片层间距变薄，确保钢筋的综合性能。
采用本工艺生产的HRB４00热轧带肋钢筋的质量指标如表1所示。
表1
| 牌号 | HRB400 |
| 执行标准 | GB1499.2 |
| 屈服强度ReL/MPa | ≥400 |
| 抗拉强度Rm/MPa | ≥540 |
| 延伸率A/% | ≥16 |
Claims (4)
1.一种HRB400高强度热轧带肋钢筋的生产方法，包括转炉冶炼、钢坯强化、吹氩精炼、浇注、钢坯检验、加热炉加热、控制轧制、轧后微控制冷却、成品检测、定尺包装、产品入库等工序，其特征包括：
(1) 使用Cr、Mn复合强化原料钢坯，控制生产的HRB400钢成分以质量分数计为：C 0.20％～0.24％，Si 0.38％～0.43％，Mn 1.30％～1.45％，Cr 0.10％～0.24％，（Mn+ Cr）1.45％～1.60％，S ≤0.040％，P ≤0.040％，Ceq ≤0.54％，其余为Fe；
(2) 轧制时加热炉出钢温度控制在920℃～980℃；
(3) 轧后控制冷却：轧后温度控制在780℃～800℃之间，进精轧温度980℃，实现微合金元素的沉淀强化作用及细晶强化作用，保证HRB400钢筋强度指标。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述转炉冶炼工序的出钢过程采用双挡渣工艺，出钢时间不小于2＇30＂，终点碳含量控制在：0.08％～0.12％；S≤0.025％、P≤0.020％，等样出钢；吹氩精炼时间不小于5＇30＂。
3. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述吹氩精炼的工艺条件是通过LF炉精炼、喂丝吹氩工艺，尽量减少此钢种的夹杂物含量，造好还原渣，严格的底吹氩及喂丝工序，以实现快速脱氧、脱硫，均匀钢水成分，有效去除钢中夹杂物的含量。
4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述浇注工序的连铸采用全保护浇注，中间包使用AlC质水口，严格控制中间包过热度≤20℃。
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