CN110885952A - 400MPa级热轧带肋钢筋及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种400MPa级热轧带肋钢筋及其制备方法，其中，所述钢筋由以下质量分数的化学成份组成：C:0.21～0.25％，Si:0.40～0.60％，Mn:1.30～1.50％，V:0.008～0.020％，Nb:0.015～0.025％，S≤0.040％，P≤0.040％，其余为Fe及残余元素，所述制备方法进行了钢筋铌钒复合微合金化并严格控制轧制与微穿水控制冷却工艺。采用本发明提供的方法及成份制备的钢筋满足力学性能和抗震性能要求，通过控轧控冷工艺可减少贝氏体组织产生，解决含铌钢筋屈服不明显的问题。

Description

400MPa级热轧带肋钢筋及其制备方法
技术领域
本发明涉及400MPa级热轧带肋钢筋生产技术领域，特别提供了一种400MPa级热轧带肋钢筋及其制备方法。
背景技术
热轧钢筋主要采用微合金化和余热处理(穿水冷却)工艺，新国标《GB/T1499.2-2018》于2018年11月1日开始实施，增加了金相组织检验规定及配套的宏观组织、截面维氏硬度、微观组织检验方法，实质上是落实严格执行热轧带肋钢筋标准，避免用余热处理钢筋按热轧带肋钢筋标准交货，推广微合金化钢筋。热轧钢筋微合金化主要采用钒氮微合金化工艺，新国标的实施引发了国内钒氮合金价格剧烈波动，2018年10月份，钒氮合金价格暴涨且供不应求，给企业带来巨大的成本压力。铌铁价格相比价格较为稳定且价格较低，但热轧钢筋铌微合金化存在屈服不明显、大规格强度不足、对工艺装备要求高问题，多数企业受工艺布置限制，增加机架间冷却不易实现，轧机不具备低温轧制能力，不具备生产条件。钛微合金化很少有企业使用，主要因为钛氧化性较高，回收率不稳定，易形成水口结瘤，增加钢中的(Mn，Ti)S夹杂，损害钢坯表面，钢筋性能不稳定。
螺纹钢微合金化单一、合金成本较高影响400MPa级别钢筋的推广和应用，不符合国家加大推广高强度钢筋，节能减排的政策。
因此，如何解决螺纹钢合金成本较高，降低合金成本，使企业摆脱困境，为400MPa级别钢筋的推广和应用创造条件，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种400MPa级热轧带肋钢筋及其制备方法，通过铌钒复合微合金化及控轧控冷工艺技术，解决了含铌钢筋屈服不明显、大规格强度不足、对工艺装备要求较高的问题，用铌铁替代大部分钒氮合金，降低合金成本。
本发明一方面提供了一种400MPa级热轧带肋钢筋，牌号包括HRB400E、HRB400，由以下质量分数的化学成份组成：C:0.21～0.25％，Si:0.40～0.60％，Mn:1.30～1.50％，V:0.008～0.020％，Nb:0.015～0.025％，S≤0.040％，P≤0.040％，其余为Fe及残余元素。
本发明还提供了一种400MPa级热轧带肋钢筋的制备方法，包括如下步骤：转炉或电炉冶炼→钢包微合金化→钢水炉外处理(吹氩、调温)→方坯连铸→热装、冷装→方坯加热→轧制→轧后微穿水控制冷却→冷床冷却→定尺剪切→收集→打捆机打捆→收集入库。
其中，钢包微合金化采用铌铁、钒氮合金。
优选，所述钒氮合金为钒氮16或钒氮12。
进一步优选，制备原料包括铁水、废钢、铌铁、钒氮合金、硅铁、硅锰合金。
进一步优选，轧制前，将钢坯进行加热，其中，上加热段温度为1050～1250℃，下加热段温度为1150～1280℃，均热段温度为1150～1250℃，开轧温度为1000～1080℃。
进一步优选，轧后微穿水控制冷却过程中，控制上冷床回火温度为900～970℃。
本发明提供的400MPa级热轧带肋钢筋及其制备方法，优点在于：通过铌钒复合微合金化可降低合金成本，与含铌钢筋相比，通过铌钒复合减少铌添加量，可减少贝氏体组织产生，减轻含铌铸坯产生裂纹倾向；通过控制开轧温度和采用轧后微穿水工艺可减少贝氏体组织产生，解决含铌钢筋屈服不明显的问题。本发明提供的方法对工艺装备要求不高，多数企业具备工艺条件，有利于推广应用。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。
本发明提供了一种400MPa级热轧带肋钢筋，牌号包括HRB400E、HRB400，由以下质量分数的化学成份组成：C:0.21～0.25％，Si:0.40～0.60％，Mn:1.30～1.50％，V:0.008～0.020％，Nb:0.015～0.025％，S≤0.040％，P≤0.040％，其余为Fe及残余元素。
本发明还提供了一种400MPa级热轧带肋钢筋的制备方法，包括如下步骤：转炉或电炉冶炼→钢包微合金化→钢水炉外处理(吹氩、调温)→方坯连铸→热装、冷装→方坯加热→轧制→轧后微穿水控制冷却→冷床冷却→定尺剪切→收集→打捆机打捆→收集入库。
其中，钢包微合金化采用铌铁、钒氮合金，在钒氮合金价格明显高于铌铁时可有效降低螺纹钢合金成本，适用于工艺装备不能满足铌微合金化的企业，其中，所述钒氮合金优选为钒氮16或钒氮12。
进一步优选，制备原料包括铁水、废钢、铌铁、钒氮合金、硅铁、硅锰合金。
进一步优选，轧制前，将钢坯进行加热，其中，上加热段温度为1050～1250℃，下加热段温度为1150～1280℃，均热段温度为1150～1250℃，因钢坯加热温度与炉温有温差，出炉后有氧化铁皮，钢坯温度检测不准确，因此，通过控制开轧温度来控制钢坯加热温度，开轧温度为1000～1080℃。
进一步优选，轧后微穿水控制冷却过程中，控制上冷床回火温度为900～970℃。
采用轧后微穿水控制冷却工艺主要目的是通过轧后降低冷却速度细化相变前奥氏体晶粒，保证铁素体转变充分，减少贝氏体产生。经试制，回火温度低于900℃以下，钢筋表面氧化铁皮过薄，易呈锈蚀状态，同时，回火温度800℃以上，金相低倍检验未发现闭环回火马氏体，符合国家标准的要求。
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。
HRB400E按以下方法制得：
(1)HRB400E化学成份
Figure BDA0002318671970000041
(2)转炉冶炼，添加铁水([S]≤0.40％)和废钢作为原料，脱氧剂不加或少量加入，钢包微合金化，加入硅铁(公称直径10～18mm吨钢约2.8kg、公称直径20～40mm吨钢约3.5kg)、硅锰合金(公称直径10～18mm吨钢约21.8kg、公称直径28～40mm吨钢约22.6kg)、钒氮合金V77N16(吨钢约0.20kg)、铌铁FNb60-B(公称直径10～18mm吨钢约0.33kg、公称直径28～40mm吨钢约0.41kg)，钢水炉外处理(吹氩≥5min、调温)，采用圆坯弧形连铸机进行连铸，液相线温度1504℃，中间包温度≥1516℃，氩后温度开机约1525℃、连浇约1585℃，过热度控制≤45℃，中包烘烤要求3小时以上，软吹时间≥5℃，控制二冷水和铸坯拉速2.0～3m，连铸坯断面为150×150mm,定尺长度12m；
(3)螺纹钢HRB400E轧制
加热温度和开轧温度、上冷床回火温度具体如下：
Figure BDA0002318671970000051
(4)螺纹钢尺寸及外形控制
产品外形、尺寸、重量偏差、标识应符合国家标准GB/T 1499.2-2018的规定；
(5)实施例1～6为试制结果
试制实控化学成份和力学性能检测结果，如下表所示：
Figure BDA0002318671970000052
Figure BDA0002318671970000061
上述实施例中制得的钢筋的力学性能和抗震性能均满足国标GB1499.2-2018要求；拉伸应力/应变屈服平台明显；采用微穿水冷却工艺没有出现钢筋表面锈蚀问题；金相检验没有出现闭环回火马氏体。
Figure BDA0002318671970000062
实施例7～10为批量生产化学成份及力学性能。
通过对上述样品进行测试，得到如下结论：
实施例1至10制得的钢筋的力学性能和抗震性能均满足国标GB1499.2-2018要求，拉伸应力/应变屈服平台明显，采用微穿水冷却工艺没有出现钢筋表面锈蚀问题，金相检验没有出现闭环回火马氏体。
对比例：按照上述步骤制备400MPa级热轧带肋钢筋，改变加热温度和开轧温度、上冷床回火温度，经试验，制得的钢筋拉伸应力/应变屈服平台不明显，出现钢筋表面锈蚀问题，金相检验出现闭环回火马氏体组织。

Claims (7)

1.400MPa级热轧带肋钢筋，牌号包括HRB400E、HRB400，其特征在于，由以下质量分数的化学成份组成：C:0.21～0.25％，Si:0.40～0.60％，Mn:1.30～1.50％，V:0.008～0.020％，Nb:0.015～0.025％，S≤0.040％，P≤0.040％，其余为Fe及残余元素。
2.权利要求1所述的400MPa级热轧带肋钢筋的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：转炉或电炉冶炼→钢包微合金化→钢水炉外处理(吹氩、调温)→方坯连铸→热装、冷装→方坯加热→轧制→轧后微穿水控制冷却→冷床冷却→定尺剪切→收集→打捆机打捆→收集入库。
3.按照权利要求2所述的400MPa级热轧带肋钢筋的制备方法，其特征在于：钢包微合金化采用铌铁、钒氮合金。
4.按照权利要求3所述的400MPa级热轧带肋钢筋的制备方法，其特征在于：所述钒氮合金为钒氮16或钒氮12。
5.按照权利要求2所述的400MPa级热轧带肋钢筋的制备方法，其特征在于：制备原料包括铁水、废钢、铌铁、钒氮合金、硅铁、硅锰合金。
6.按照权利要求2所述的400MPa级热轧带肋钢筋的制备方法，其特征在于：轧制前，将钢坯进行加热，其中，上加热段温度为1050～1250℃，下加热段温度为1150～1280℃，均热段温度为1150～1250℃，开轧温度为1000～1080℃。
7.按照权利要求2所述的400MPa级热轧带肋钢筋的制备方法，其特征在于：轧后微穿水控制冷却过程中，控制上冷床回火温度为900～970℃。
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