CN110684931A - 铌微合金化hrb400e热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法 - Google Patents

铌微合金化hrb400e热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋合理的成分：低锰Mn含量高硅Si含量，控制氮N含量和铬Cr含量；碳C：0.19Wt％～0.25Wt％，锰Mn：1.25Wt％～1.40Wt％，硅Si：0.50Wt％～0.70Wt％，氮N≤0.009Wt％，铬Cr≤0.10Wt％；控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋低开轧温度：1000～1060℃；控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋进精轧温度：850～950℃。

Description

铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法
技术领域
本发明属于钢铁生产制造领域，具体涉及一种Φ12～25mm规格铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋(以下简称钢筋)无屈服现象的控制方法。
背景技术
HRB400E钢筋国内钢厂大多采用钒微合金化工艺生产，2018年下半年随着GB/T1499.2-2018《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》的实施，钒氮合金等钒系合金价格爆涨，使用钒微合金化工艺生产HRB400E钢筋成本过高。同时铌铁合金价格保持稳定，铌微合金化工艺生产HRB400E钢筋成本更具优势。但铌微合金化工艺生产HRB400E钢筋时，在小规格的产品上易出现力学曲线无屈服平台现象，导致钢筋屈服强度过低、性能不合。因此使用铌微合金化工艺生产HRB400E热轧带肋钢筋时，急需一种无屈服现象的铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋，满足生产、质量要求。
在实现本发明过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋具有无屈服现象，无法满足生产要求和质量要求等问题。
发明内容
本发明实施例提供一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，要解决HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的问题。本发明目的是通过铌微合金化工艺应用特定成分设计、合理的轧钢开轧温度、低进精轧机温度生产具有屈服强度的Φ12～25mm规格铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋。
为达上述目的，本发明实施例提供一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，包括：
铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法的工艺路线为：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、方坯连铸、棒材热连轧和定尺剪切；其中：
控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋合理的成分：低锰Mn含量高硅Si含量，控制氮N含量和铬Cr含量；碳C：0.19Wt％～0.25Wt％，锰Mn：1.25Wt％～1.40Wt％，硅Si：0.50Wt％～0.70Wt％，氮N≤0.009Wt％，铬Cr≤0.10Wt％；
控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋低开轧温度：1000～1060℃；
控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋进精轧温度：850～950℃。
进一步地，所述转炉钢水冶炼：入炉铁水要求S≤0.040Wt％；冶炼过程采用全程底吹氩气，吹炼后期加大气体流量，加强熔池搅拌；转炉终点控制C≤0.15Wt％，P≤0.037Wt％。
进一步地，所述方坯连铸：采用钢包下渣检测控制，中间包浇注温度为1525～1545℃，中间包使用普通覆盖剂，使用普通方坯保护渣，铸坯单流拉速为2.5～3.2m/min。
进一步地，所述棒材热连轧：控制铸坯加热温度为1150～1200℃，钢坯加热时间60～90分钟，开轧温度1000～1060℃，采用18机架热连轧机组，精轧前使用控冷设备，进精轧温度控制为850～950℃。
进一步地，所述转炉钢水冶炼的废钢条件为：普通废钢，不得使用高铬Cr废钢。
进一步地，所述方坯连铸过程保护浇注要求：大包到中间包采用保护套管，中间包钢水液面使用覆盖剂全覆盖，中间包到结晶器使用带密封垫的下水口，减少钢水增氮N。
进一步地，所述铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法中开轧温度为1010℃，进精轧温度为928℃。
进一步地，所述铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法中开轧温度为1045℃，进精轧温度为938℃。
进一步地，所述铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法中开轧温度为1040℃，进精轧温度为919℃。
进一步地，所述铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法中开轧温度为1028℃，进精轧温度为942℃。
上述技术方案具有如下有益效果：运用本发明可将Φ12～25mm规格铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象控制在0.1％以下。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，包括：
铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法的工艺路线为：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、方坯连铸、棒材热连轧和定尺剪切；其中：
控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋合理的成分：低锰Mn含量高硅Si含量，控制氮N含量和铬Cr含量；碳C：0.19Wt％～0.25Wt％，硅Si：0.50Wt％～0.70Wt％，锰Mn：1.25Wt％～1.40Wt％，磷P：≤0.040Wt％，硫S：≤0.035Wt％，铌Nb：0.020％～0.035Wt％，氮N≤0.009Wt％，铬Cr≤0.10Wt％；
控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋低开轧温度：1000～1060℃；
控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋进精轧温度：850～950℃。
钢筋无屈服现象的原因是钢中贝氏体的含量过高；本发明的原理是根据Nb微合金化钢中各成分对贝氏体产生的影响适当降低钢中的Mn含量，提高Si含量并控制废钢中带来的Cr，减少钢水增N；使用低温开轧保证了固溶铌量在合理区间、钢坯奥氏体晶粒不长大；在精轧前使用控冷设备，控制入精轧温度，减少固溶铌、降低终轧温度，控制轧后的奥氏体晶粒长大，减少贝氏体组织形成。轧机机架间无控冷设备，则可通过控制开轧温度将终轧温度控制在1045℃左右；同时在满足新国标金相要求的前提下，轧后可轻微控冷，控制轧后奥氏体晶粒长大，抑制贝氏体组织形成；如此就能有效控制钢筋无屈服现象。
本发明铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其工艺路线为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→方坯连铸→热连轧→定尺剪切→检验包装入库；其中，各阶段的工艺特点为：
转炉钢水冶炼：入炉铁水要求S≤0.040Wt％；冶炼过程采用全程底吹氩气，吹炼后期加大气体流量，加强熔池搅拌；转炉终点控制C≤0.15Wt％，P≤0.037Wt％；
方坯连铸:采用钢包下渣检测控制，中间包浇注温度为1525～1545℃，中间包使用普通覆盖剂，使用普通方坯保护渣，铸坯单流拉速为2.5～3.2m/min。
棒材热连轧：控制铸坯加热温度为1150～1200℃，钢坯加热时间60～90分钟，开轧温度1000～1060℃，采用18机架热连轧机组，精轧前使用控冷设备，进精轧温度控制为850～950℃。
本发明中，还采取了以下措施：
转炉钢水冶炼的废钢条件为：普通废钢，不得使用高铬Cr废钢(如：不锈钢废钢)。
连铸过程保护浇注要求：大包到中间包采用保护套管，中间包钢水液面使用覆盖剂全覆盖，中间包到结晶器使用带密封垫的下水口，减少钢水增氮N。
基于上述原理，本发明铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋，具体技术措施包括：
1、合理的成分：
(1)锰含量。锰在钢中溶于铁素体和渗碳体中，起固溶强化作用，提高过冷奥氏体的稳定性。含量过高的锰使过冷奥氏体等温转变图中珠光体转变曲线显著右移，结果使钢在奥氏体化后连续冷却时即可获得贝氏体组织。因此，钢中锰元素含量过高是粒状贝氏体形成的主要原因。
(2)氮含量。氮是一种强奥氏体形成和稳定元素，其效果约20倍于镍，氮增大奥氏体稳定性，使得在一定冷却速度下，从奥氏体转变到“铁素体+珠光体”组织的正常转变不完全，还有一部分的奥氏体转变成粒状贝氏体。
(3)Cr含量。Cr在奥氏体中的扩散速度比较小，加之能阻碍碳的扩散，因而可提高奥氏体的稳定性，使C曲线右移，降低临界冷却速度，提高淬透性，利于形成贝氏体。
根据上述铌微合金化钢中各成分对贝氏体产生的影响适当降低钢中的Mn含量，提高Si含量；控制废钢中带来的Cr；做好转炉炉后的钢水覆盖及连铸保护浇注，减少钢水增N；可控制钢中贝氏体的形成，控制钢筋无屈服现象。本发明铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋化学成分重量百分比范围如表1。
表1：铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋化学成分重量百分比范围(wt％)
Figure BDA0002245994330000041
2、低温开轧。铌微合金化钢筋的开轧温度设定为1000～1060℃。对于Nb微合金化钢，较高的开轧温度，会使钢中固溶铌的量增加，更有利于轧后冷却时钢中贝氏体组织的形成；同时较高的开轧温度，会导致钢坯的原始奥氏体晶体粗大，奥氏体晶粒越大，轧后冷却过程中奥氏体向铁素体、珠光体转变时的形核越少相变越难以发生，更多的奥氏体进入了贝氏体转变区形成贝氏体组织。因此铌微合金化钢筋与常规微合金钢不同，不需要钢坯加热及开轧时钢中的碳氮化物完全溶解，部分溶解就可，合适的开轧温度保证了固溶铌量在合理区间、钢坯奥氏体晶粒不长大。
3、低进精轧温度。铌微合金化钢筋的进精轧温度设定为850～950℃。螺纹钢轧制的精轧过程升温较多，在精轧前安装控冷设备，控制入精轧温度，减少固溶铌、降低终轧温度及上冷床温度，控制轧后的奥氏体晶粒长大，减少贝氏体组织形成。
以下是本发明对Φ12～25mm规格铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法采用下述成分配比和具体工艺。其中，表2是各实施例钢的成分(按重量百分比计)。表3是与表2所述实施例钢对应的生产规格、工艺参数、力学性能。
表2：实施例钢产品化学成分(wt％)
实例 C Si Mn P S Nb N Cr
实例1 0.23 0.61 1.305 0.028 0.019 0.025 0.005 0.03
实例2 0.21 0.60 1.305 0.029 0.020 0.030 0.003 0.05
实例3 0.24 0.55 1.291 0.027 0.018 0.022 0.006 0.06
实例4 0.23 0.58 1.291 0.035 0.022 0.027 0.005 0.07
实例5 0.25 0.65 1.291 0.040 0.015 0.020 0.008 0.03
表3：各实施例对应的生产规格、工艺参数与力学性能
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：
铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法的工艺路线为：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、方坯连铸、棒材热连轧和定尺剪切；其中：
控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋合理的成分：低锰Mn含量高硅Si含量，控制氮N含量和铬Cr含量；碳C：0.19Wt％～0.25Wt％，锰Mn：1.25Wt％～1.40Wt％，硅Si：0.50Wt％～0.70Wt％，氮N≤0.009Wt％，铬Cr≤0.10Wt％，磷P：≤0.040Wt％；
控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋低开轧温度：1000～1060℃；
控制铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋进精轧温度：850～950℃。
2.根据权利要求1所述的一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：
所述转炉钢水冶炼：入炉铁水要求S≤0.040Wt％；冶炼过程采用全程底吹氩气，吹炼后期加大气体流量，加强熔池搅拌；转炉终点控制C≤0.15Wt％，P≤0.037Wt％。
3.根据权利要求1所述的一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：
所述方坯连铸：采用钢包下渣检测控制，中间包浇注温度为1525～1545℃，中间包使用普通覆盖剂，使用普通方坯保护渣，铸坯单流拉速为2.5～3.2m/min。
4.根据权利要求1所述的一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：
所述棒材热连轧：控制铸坯加热温度为1150～1200℃，钢坯加热时间60～90分钟，开轧温度1000～1060℃，采用18机架热连轧机组，精轧前使用控冷设备，进精轧温度控制为850～950℃。
5.根据权利要求1所述的一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：
所述方坯连铸过程保护浇注要求：大包到中间包采用保护套管，中间包钢水液面使用覆盖剂全覆盖，中间包到结晶器使用带密封垫的下水口，减少钢水增氮N。
6.根据权利要求1所述的一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：
所述铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法中开轧温度为1010℃，进精轧温度为928℃。
7.根据权利要求1所述的一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：
所述铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法中开轧温度为1033℃，进精轧温度为933℃。
8.根据权利要求1所述的一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：
所述铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法中开轧温度为1045℃，进精轧温度为938℃。
9.根据权利要求1所述的一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：
所述铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法中开轧温度为1040℃，进精轧温度为919℃。
10.根据权利要求1所述的一种铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法，其特征在于：
所述铌微合金化HRB400E热轧带肋钢筋无屈服现象的控制方法中开轧温度为1028℃，进精轧温度为942℃。
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