CN110846568A - 一种400MPa级直条钢筋及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种400MPa级直条钢筋，其化学成分的质量百分含量分别为：C：0.20～0.25，Si：0.40～0.80，Mn：1.30～1.60，P≤0.045，S≤0.045，V：0.010～0.030，Ti：0.010～0.030，其余为铁和不可避免的杂质元素。本发明还涉及一种400MPa级直条钢筋的生产工艺，连铸工序完成后，将连铸坯加热至1120～1200℃再保温90～150分钟，之后降温至980～1050℃进行轧制，轧制后进行水冷，控制入冷床温度860‑960℃，钢筋入冷床后自然冷却，制得400Mpa级直条钢筋。本发明通过采用轧后水冷，节约了合金用量，降低了生产成本。

Description

一种400MPa级直条钢筋及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种钢筋及其生产方法，尤其涉及一种400MPa级直条钢筋及其生产方法。
背景技术
2018年新国标GB/T1499.2 《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》标准中明确规定：钢筋截面外围不允许出现不同于内部衬度的环，标准的这项规定旨在从行业规范上避免穿水钢筋假充热轧钢筋在市场进行流转。为了提高钢筋强度，生产直条钢筋主要通过两种方式，一种是通过添加微合金来提高强度，另一种是通过“穿水工艺”生产钢筋。前者没有充分利用廉价水资源进行控冷，生产成本较高；后者由于冷却强度大，表面为回火组织，内部为铁素体珠光体组织，焊接性能较差。我国很多国有钢厂和大型民营钢厂都是采用添加微合金来提高强度，中小型民营钢厂采用“穿水工艺”。
采用微合金化技术生产400Mpa级直条钢筋已有相关报道。公开号为CN 102703813A的专利申请公开了一种“钒钛复合微合金化钢筋及其生产方法”，其中钒、钛的成分范围较宽，钒：0.001～0.1%，钛：0.001～0.12%，较宽的成分范围不利于成本的降低和性能的稳定；轧后未采用水冷，主要是通过降低轧制温度来细化奥氏体晶粒，但终轧温度较低为800-860℃，对轧机设备要求严格，在一定程度上限制了该工艺的推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种400MPa级直条钢筋及其生产方法，通过添加成本较低的钛元素，轧后采用适度的控冷，细化奥氏体晶粒，均匀组织，从而提高强度，节约合金用量；同时，轧制工艺窗口变宽，可在较高温度下完成轧制。
解决上述技术问题的技术方案为：
400MPa级直条钢筋，其化学成分的质量百分含量分别为：C：0.20～0.25，Si：0.40～0.80，Mn：1.30～1.60，P≤0.045，S≤0.045，V：0.010～0.030，Ti：0.010～0.030，其余为铁和不可避免的杂质元素。
上述的400MPa级直条钢筋，其化学成分的质量百分含量优选为：C：0.21～0.25，Si：0.45～0.60，Mn：1.35～1.50，P≤0.035，S≤0.035，V：0.015～0.025，Ti：0.015～0.025，其余为铁和不可避免的杂质元素。
400Mpa级直条钢筋的生产方法，包括炼钢、精炼、连铸、加热、轧制和冷却工序，所述连铸工序制成的连铸坯化学成分的质量百分含量为：C：0.20～0.25，优选0.21～0.25；Si：0.40～0.80，优选0.45～0.60；Mn：1.30～1.60，优选1.35～1.50；P≤0.045，优选P≤0.035；S≤0.045，优选S≤0.035；V：0.010～0.030，优选0.015～0.025；Ti：0.010～0.030，优选0.015～0.025，其余为铁和不可避免的杂质元素。
上述的400Mpa级直条钢筋的生产工艺，所述加热工序，将连铸坯加热至1120～1200 ℃再保温90～150分钟，之后降温至980～1050℃进入轧制工序，，轧制后进行水冷，控制入冷床温度860-960℃，钢筋入冷床后自然冷却，制得HRB400E直条钢筋。
上述的400Mpa级直条钢筋的生产工艺，所述炼钢工序出钢过程采用硅锰铁、硅铁、氮化钒铁脱氧合金化。
所述精炼工序，钢液送入精炼炉进行精炼、成分微调和钛铁加入，使其满足钢筋成分要求后进行浇铸，得到轧制直条钢筋用连铸坯。
本发明成分配比及工艺调整的理论分析如下：
本发明的碳、硅、锰含量与现有技术中含钒的400Mpa级直条钢筋基本相当，磷、硫杂质元素的要求也相当。本发明采用了廉价的钛元素并结合轧后控冷工艺，降低了合金加入量，从而降低生产成本。
采用穿水工艺生产穿水钢筋其机理是利用钢筋的轧后余热进行淬火回火式热处理,即对奥氏体状态下热轧钢筋进行轧后快速冷却,使钢筋表面淬火形成马氏体,随后靠其芯部释放出的余热进行自回火,使马氏体转变为晶粒细小均匀的索氏体，应用该技术可使强度大大提高，但焊接性能不够稳定。
为降低成本，本发明采用了轧后适度水冷技术，经轧制后，钢筋通过高效控温冷却装置进行水冷，与穿水工艺原理不同，本发明钢筋经水冷却后，钢筋的表面温度始终处于奥氏体区，主要起到细化奥氏体晶粒的作用，使最终的铁素体晶粒细化，珠光体片层间距减少，从而提高强度，节约合金用量。
本发明与专利CN 102703813 A“钒钛复合微合金化钢筋及其生产方法”相比，本发明合金含量成分范围窄且采用了轧后控冷工艺，进一步细化奥氏体晶粒尺寸，提高钢筋强度，该方法不需要极低的轧制温度，对轧机设备能力要求较低。
本发明的有益效果为：
本发明轧后进行适度的控冷，既不同于常规的自然冷却也不同于穿水工艺，通过采用控冷技术，细化奥氏体晶粒且组织均匀，提高了强度，节约合金用量。同时，轧制工艺窗口较宽，可在较高温度下完成轧制，可以适应一般钢铁企业的设备能力，生产出满足国家标准要求的HRB400E直条钢筋。
具体实施方式
下面通过实施例1～7对本发明做进一步说明。
实施例1～7在出钢过程采用硅锰铁、硅铁、氮化钒铁脱氧合金化，出钢后的钢液送入精炼炉，按表1指定元素及含量进行精炼、成分微调和钛铁加入，满足直条钢筋成分要求后浇铸成150mm×150mm或200mm×200mm方坯；
表1 化学成分表
Figure DEST_PATH_IMAGE002
150mm×150mm或200mm×200mm方坯经过棒材加热炉控制钢坯加热温度1120～1200℃，再保温90～150分钟，之后降温至980～1050℃进行轧制，轧制后钢筋通过高效节能控温装置进行水冷，轧制后进行水冷，控制入冷床温度860-960℃，钢筋入冷床后自然冷却，然后剪切、打捆、入库；实施例1～7的工艺参数及钢筋产品性能见表2；
表2 轧制工艺与力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE004
实施例1～7所列钢筋性能完全满足国标HRB400E性能要求，采用廉价的钛元素并结合轧后控冷，降低了生产成本。

Claims (6)

1.400MPa级直条钢筋，其特征在于：直条钢筋化学成分的质量百分含量分别为：C：0.20～0.25，Si：0.40～0.80，Mn：1.30～1.60，P≤0.045，S≤0.045，V：0.010～0.030，Ti：0.010～0.030，其余为铁和不可避免的杂质元素。
2.如权利要求1所述的400MPa级直条钢筋，其特征在于：直条钢筋化学成分的质量百分含量为：C：0.21～0.25，Si：0.45～0.60，Mn：1.35～1.50，P≤0.035，S≤0.035，V：0.015～0.025，Ti：0.015～0.025，其余为铁和不可避免的杂质元素。
3.400Mpa级直条钢筋的生产方法，包括炼钢、精炼、连铸、加热、轧制和冷却工序，其特征在于：所述连铸工序制成的连铸坯化学成分的质量百分含量为：C：0.20～0.25， Si：0.40～0.80， Mn：1.30～1.60， P≤0.045， S≤0.045， V：0.010～0.030， Ti：0.010～0.030，其余为铁和不可避免的杂质元素。
4.如权利要求3所述的400Mpa级直条钢筋的生产工艺，其特征在于：所述连铸工序制成的连铸坯化学成分的质量百分含量为：C：0.21～0.25；Si：0.45～0.60；Mn：1.35～1.50；P≤0.035；S≤0.035；V：0.015～0.025；Ti：0.015～0.025，其余为铁和不可避免的杂质元素。
5.如权利要求3所述的400Mpa级直条钢筋的生产工艺，其特征在于：所述加热工序，将连铸坯加热至1120～1200 ℃再保温90～150分钟，之后降温至980～1050℃进入轧制工序，轧制后进行水冷，控制入冷床温度860-960℃，钢筋入冷床后自然冷却，制得HRB400E直条钢筋。
6.如权利要求3所述的400Mpa级直条钢筋的生产工艺，其特征在于：所述炼钢工序出钢过程采用硅锰铁、硅铁、氮化钒铁脱氧合金化；
所述精炼工序，钢液送入精炼炉进行精炼、成分微调和钛铁加入，使其满足钢筋成分要求后进行浇铸，得到轧制直条钢筋用连铸坯。
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