CN104056862A - 一种减小规定非比例延伸强度波动的控制方法 - Google Patents

一种减小规定非比例延伸强度波动的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种减小规定非比例延伸强度波动的控制方法,属于抗震盘螺用钢的生产技术领域。采用传统工艺经过四次小批量试制，对微合金加入量、轧制及风冷工艺进行了一系列优化，不同批次拉伸取样位置均选择非搭接点的同个位置③，如图1所示。试验结果如表1所示，其Ro p0.2波动依然很大，∮8mm抗震盘螺HRB400E当天检验Ro p0.2范围是394～527MPa，波动范围是133MPa；7天自然时效后，Ro p0.2范围是396～489MPa，波动范围仍高达93MPa。最终控制心部贝氏体含量≤3％，搭接处与非搭接处温差≤15℃。从而保证400MPa级抗震盘螺同圈Ro p0.2波动≤50MPa，500MPa级抗震盘螺同圈Ro p0.2波动≤55MPa。

Description

一种减小规定非比例延伸强度波动的控制方法
技术领域
本发明属于抗震盘螺用钢的生产技术领域。特别涉及一种规定非比例延伸强度Rp0.2波动的控制方法，适用于减小抗震盘螺规定非比例延伸强度Rp0.2波动的控制。
背景技术
屈屈比(Ro el/Rel≤1.30)、强屈比(Ro m/Ro el≥1.25)、均匀延伸率(Agt≥9.0％)是衡量盘螺抗震性能的三个重要指标。屈服强度产生原因主要是由于溶质原子形成的柯氏气团与位错交互作用，气团运动受位错线阻碍而额外做功，表现出上屈服点，当气团脱离位错线后应力便开始下降，表现为下屈服点Ro el。然而，在工业化生产拉伸力学检验中，为了测定盘螺的断后伸长率及均匀延伸率Agt，需提前将试样通过拉伸或压平矫直，此预应力的施加会导致柯氏气团提前摆脱位错的钉扎，从而造成屈服现象消失，故按照国标规定可使用规定非比例延伸强度Ro p0.2替代Ro el。
抗震盘螺主要规格是∮8mm、∮10mm，牌号主要有HRB400E、HRB500E，首钢通钢、唐钢、武钢昆钢、宝钢八钢等企业先后进行了小批量试制，但截止目前，该类产品均还未实现工业化批量生产，在小批量试制中暴露出的问题集中体现在抗震三项指标合格率普遍低于90％，尤其∮8mm合格率更是低于70％，这也是直条钢筋早已全面实现抗震工业化生产而盘螺依然没有实现抗震工业化生产的最主要障碍。而Ro p0.2波动大是造成盘螺抗震指标合格率低的第一原因，主要体现在：
1)Ro p0.2波动大，不仅非搭接点和搭接点之间波动大，同位置非搭接点的波动范围也达到100MPa以上，导致部分屈服强度低于下限，部分超出上限值，Ro p0.2/Rel不合格。
2)Ro p0.2波动大，若为了保证最小值不低于下限值，需要增加微合金加入量或增大风冷强度，这造成了均匀延伸率Agt降低，导致部分Agt不合格；
3)Ro p0.2波动大，若为了保证最大值不大于上限值，需要减小微合金加入量或减小风冷强度，这造成了抗拉强度Ro m降低，部分不合格，导致强屈比Rm o/Ro p0.2不合格。
Ro p0.2测定借助引伸计，通过计算机测试系统自动采集力-延伸曲线数据处理分析得出，人为因素干扰小，所以测定结果波动大的根源与材料的基础特性有关，亟需一种合适工艺路线，控制材料具备合适的微观组织结构与基础特性，使得Ro p0.2稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种规定非比例延伸强度Rp0.2波动的控制方法，采用传统工艺经过四次小批量试制，对微合金加入量、轧制及风冷工艺进行了一系列优化，不同批次拉伸取样位置均选择非搭接点的同个位置③，如图1所示。试验结果如表1所示，其Ro p0.2波动依然很大，∮8mm抗震盘螺HRB400E当天检验Ro p0.2范围是394～527MPa，波动范围是133MPa；7天自然时效后，Ro p0.2范围是396～489MPa，波动范围仍高达93MPa。
表1∮8mm盘螺HRB400E当天和时效7天Ro p0.2及抗震指标(位置③非搭接点)
通过光学显微镜及扫描电镜对此样品的微观结构大量观察，发现盘螺的边部、1/4处组织均为珠光体和铁素体，但很多样品的心部存在10％以上的贝氏体，如图2所示，大量实验数据分析得出心部一定含量的贝氏体是造成非搭接点同位置Ro p0.2波动大的原因。
本发明提出了盘螺非搭接点同位置Ro p0.2波动大的原因是心部存在贝氏体；非搭接点和搭接点Ro p0.2波动大的原因是同圈温差大。本发明提出了一种可去除或减少盘螺心部贝氏体以及降低盘条同圈温差的生产方法，最终控制心部贝氏体含量≤3％(图3)，搭接处与非搭接处温度差≤15℃。从而保证400MPa级抗震盘螺同圈Ro p0.2波动≤50MPa，500MPa级抗震盘螺同圈Ro p0.2波动≤55MPa。工艺步骤及控制的技术参数如下：
(1)控制连铸过程过热度≤25℃，减弱中心偏析；
(2)成分设计：减少V加入量，设计盘螺HRB400E加入0.01％～0.015％V，盘螺HRB500E设计加入0.045～0.055％V，减弱中心偏析和减少CCT曲线右移。
(3)轧制工艺：降低开轧温度，盘螺HRB400E开轧温度制定为980～1000℃，盘螺HRB500E开轧温度制定为1000～1020℃；通过加大预精轧和精轧后水冷，降低精轧和吐丝温度，控制精轧入口温度为800-820℃，吐丝温度为920～940℃，目的一是将贝氏体相变开始点推迟30～50℃，放大风冷工艺避开贝氏体相变窗口；目的二是提高低温形变位错密度、细化铁素体晶粒、提高珠光体比例、细化珠光体片层间距，提高亚共析钢的屈服强度；
(4)风冷工艺：相变曲线测定盘螺HRB400E贝氏体相变区间为680～640℃，且临界冷速为20℃/s；盘螺HRB400E贝氏体相变区间为650～600℃，临界冷速为15℃/s。为了保证强度同时避开贝氏体相变区间，在贝氏体相变开始前进行快冷，即控制盘螺HRB400E从吐丝开始940～700℃温度区间内将风机风量和佳灵装置开到最大，700～550℃温度区间进行慢冷，控制风机风量和佳灵开度，保证冷速12～15℃/s；控制盘螺HRB500E从吐丝开始940～670℃温度区间内将风机风量和佳灵装置开到最大，670～550℃区间进行慢冷，控制风机风量和佳灵开度，保证冷速8～10℃/s。
此外，非搭接点和搭接点Ro p0.2波动大的原因是同圈温差大。一般辊道速度配置下搭接处与非搭接处的温度差≥50℃，这种冷却不均使盘螺同圈性能不均匀，本发明辊道速度设置为0.60-0.70-0.80-0.90-0.91-0.92-0.93-0.94-0.95-0.80-0.68-0.58m/s，拉开风冷线上盘条间距，搭接处与非搭接处的温差可控制为≤15℃，从而提高Ro p0.2同圈稳定性。
本发明盘螺抗震指标(屈屈比Ro el/Rel≤1.30、强屈比Ro m/Ro el≥1.25、均匀延伸率Agt≥9.0％)合格率普遍低于90％，尤其∮8mm合格率更是低于70％，盘螺力学检验中需要以Ro p0.2代替Ro el，而Ro p0.2波动大是造成盘螺抗震指标合格率低的第一原因。Ro p0.2测定借助引伸计，通过计算机测试系统自动采集力-延伸曲线数据处理分析得出，人为因素干扰小，所以测定结果波动大的根源与材料的基础特性有关，亟需一种合适工艺路线，控制材料具备合适的微观组织结构与基础特性，使得Ro p0.2稳定。
本发明提出了盘螺非搭接点同位置Ro p0.2波动大的原因是心部存在贝氏体；非搭接点和搭接点不同位置Ro p0.2波动大的原因是同圈温差大。并提供了一种可去除或减少盘螺心部贝氏体以及降低盘条同圈温差的生产方法：即控制连铸过热度、合理成分设计、低温开轧和精轧、低温吐丝、风冷线上不同温度区间设定不同的冷速、配置合理的辊道速度等工艺措施。最终控制心部贝氏体含量≤3％，搭接处与非搭接处温差≤15℃。从而保证400MPa级抗震盘螺同圈Ro p0.2波动≤50MPa，500MPa级抗震盘螺同圈Ro p0.2波动≤55MPa。
本发明的优点在于，首次提出了盘螺非搭接点同位置Ro p0.2波动大的原因是心部存在贝氏体；非搭接点和搭接点Ro p0.2波动大的原因是同圈温差大。并提供了一种可去除或减少盘螺心部贝氏体以及降低盘条同圈温差的生产方法，最终控制心部贝氏体含量≤3％，搭接处与非搭接处温度差≤15℃。从而保证400MPa级抗震盘螺同圈Ro p0.2波动≤50MPa，500MPa级抗震盘螺同圈Ro p0.2波动≤55MPa。
附图说明
图1盘螺取样位置(①、⑤为搭接点，其余为非搭接点)。
图2传统工艺的心部组织P+F+B。
图3本发明工艺控制的心部组织P+F。
图4∮8mm盘螺HRB400E两个风冷工艺曲线。
图5∮8mm盘螺HRB500E三个风冷工艺曲线。
具体实施方式
实施例1：
规格∮8mm；牌号：盘螺HRB400E；开轧出炉温度965℃；入精轧温度810℃；吐丝温度945℃。其化学成分、辊道速度、风机参数分别如下表2、3、4所示，风冷曲线如图4所示，Ro p0.2及其他抗震指标控制结果如表5所示。
表2∮8mm盘螺HRB400E化学成分w.t.％
C Si Mn V P S N Ceq
0.22 0.5 1.47 0.013 0.022 0.017 0.011 0.48
表3∮8mm盘螺HRB400E辊道速度
头段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 尾段
0.60 0.70 0.80 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.80 0.68 0.58
表4风机参数设定(保温罩全开)
风机 1 2 3 4 5 6 7 8-9
开启 100％ 50％ 关 关 关 关 关 关
佳灵 50％ 50％ 40％ 10％ 10％ 10％
表5Ro p0.2及其他抗震指标(随机含有搭接点和非搭接点)
实施例2：
规格∮8mm；牌号：盘螺HRB500E；采用VN微合金化，其中V含量0.05％，N含量为115ppm；开轧温度1010℃；入精轧温度845℃；吐丝温度：945℃。风机和佳灵参数如表6所示，风冷曲线如图5所示，Ro p0.2及其他抗震指标如表7所示。
表6风机和佳灵设定
风机 1 2 3 4 5 6 7 8-9
开启 100％ 50％ 关 关 关 关 关 关
佳灵 50％ 50％ 40％ 10％ 10％ 10％

Claims (1)

1.一种减小规定非比例延伸强度波动的控制方法，其特征在于：工艺步骤及控制的技术参数如下：
1)控制连铸过程的过热度≤25℃，减弱中心偏析；
2)成分设计：减少V加入量，设计盘螺HRB400E加入0.01％～0.015％V，盘螺HRB500E设计加入0.045～0.055％V；
3)轧制工艺：盘螺HRB400E开轧温度制定为980～1000℃，盘螺HRB500E为1000～1020℃；控制精轧入口温度为800-820℃，吐丝温度为920～940℃，将贝氏体相变开始点推迟30～50℃；
4)风冷工艺：控制盘螺HRB400E从吐丝开始940～700℃温度区间内将风机风量和佳灵装置开到最大，控制风机风量和佳灵开度，保证700～550℃温度区间冷速12～15℃/s；控制盘螺HRB500E从吐丝开始940～670℃温度区间内将风机风量和佳灵装置开到最大，控制风机风量和佳灵开度，保证670～550℃区间冷速8～10℃/s。
5)辊道速度设置为0.60-0.70-0.80-0.90-0.91-0.92-0.93-0.94-0.95-0.80-0.68-0.58m/s，搭接处与非搭接处的温度差控制为≤15℃，进一步提高Ro p0.2同圈稳定性。
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