CN110952037A - 一种400MPa热轧耐火钢筋及其制造方法 - Google Patents

一种400MPa热轧耐火钢筋及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种400MPa热轧耐火钢筋，其成分包括：C：0.16％～0.22％，Si：0.30％～0.45％，Mn：1.10％～1.30％，P≤0.025％，S≤0.02％，Cr≤0.1％，Nb≤0.08％，Ni≤0.1％，V≤0.045％，Ti≤0.08％，Cu≤0.15％及Mo：0.25％～0.45％，余量为Fe及不可避免残余元素；其室温力学性能屈服强度为420～490MPa，抗拉强度570～735Mpa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥10％；其组织为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B，晶粒度为8.5‑10.5级；其600℃力学性能屈服强度为280～360MPa，抗拉强度为345～450Mpa，断后伸长率≥20％。以及一种400MPa热轧耐火钢筋制造方法。本发明的400MPa热轧耐火钢筋成分设计合理，同时兼顾了室温和高温性能的要求，提高了耐火钢筋的质量，更好地普及和推广了400MPa的钢筋的应用。

Description

一种400MPa热轧耐火钢筋及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种建筑钢筋材料，尤其是涉及一种400MPa热轧耐火钢筋及其制造方法。
背景技术
随着我国建筑向超高层发展趋势愈来愈明显，建筑的防火问题就成为直接关系到人身财产安全的重要问题。国外高层、超高层建筑以纯钢结构为主，而我国以钢-混凝土混合结构居多。钢-混凝土混合结构之所以得到较大发展，是因为其可有效地将钢、混凝土构件进行组合，既具有钢结构的技术优势又具有混凝土造价相对低廉的特点。我国钢筋年产量达2亿多t，而耐火钢筋的开发在国内是空白，为了解决钢筋在高层或超高层建筑的耐火性能问题，开发耐火钢筋势在必行。
对于耐火钢的耐火标准，国际上普遍采用日本的评判标准：如果钢在600℃的高温条件下保持l-3h后，其高温屈服强度保持室温强度的2/3以上，则具有耐火性能。因此，普通钢筋不具有耐火特性。
根据建筑用钢的一般要求，耐火钢筋可以认为：在钢中加入适量的耐火合金元素，如Cr、Ni、Mo、Nb、V等，使其具有在600℃时其屈服强度不低于常温屈服强度2/3的耐火性能，按热轧状态交货的钢筋。
开发耐火钢筋应注意以下几个方面：1)耐火钢筋室温力学性能；2)耐火钢筋600℃时其屈服强度不低于室温屈服强度2/3的耐火性能，；3)具有良好的加工性能；4)具有一定的可焊性，表现为焊点处的力学性能与母材相当。
由于耐火钢筋Cr、Mo等元素具有比较强的淬透性，轧后冷却速率对钢筋的塑性指标带来十分不利的影响，因此在钢筋生产过程中不能参照普通钢筋进行。
耐火钢筋的基本要求：
(1)成分设计合理，需要兼顾室温和高温性能的要求；
(2)钢中气体及夹杂物含量少；
(3)盘条组织细小、均匀，不得出现异常组织；
(4)控冷条件要求高，同批次头尾、不同批次钢材之间性能指标波动小；
(5)制造成本相对低。
由于耐火钢筋Cr、Mo等元素具有比较强的淬透性，在钢筋生产过程中不能参照普通钢筋进行，盘螺需要严格控制风冷线风量，直螺需要控制上冷床温度，不能进行穿水。要制造出达到上述要求的耐火钢筋，必须在成分和制作工艺流程上进行更加深入的研发工作。
根据国家对钢铁工业控制总量淘汰落后加快结构调整的有关精神要求，要求通过提升量大面广的普通产品质量和性能，加大高强度、高抗腐蚀性、高专项性能等关键钢材品种的开发和应用，开发400MPa、500MPa及以上高强抗震钢筋、耐候耐火耐蚀钢筋等。发展新型合金材料、高品质特殊钢精品线棒材等先进钢铁材料，大力推广应用高强度、耐腐蚀、耐高温、长寿命等高性能钢材，加快钢铁产品升级换代。现行许多耐火钢都是以生产建筑钢结构为目的而研发，而在生产具有一定耐火性能的钢筋方面的技术上还比较欠缺，同时国内大多数的建筑仍旧采用传统的钢筋混凝土结合方式来进行加固，这就要求我们在传统的建筑钢筋基础上研制出具有耐火性能的新一代钢筋。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种400MPa热轧耐火钢筋制造方法，满足建筑用400MPa耐火钢筋要求，提高钢筋生产效率和钢筋质量。
本发明的技术解决方案是：
一种400MPa热轧耐火钢筋，其成分包括：C：0.16％～0.22％，Si：0.30％～0.45％，Mn：1.10％～1.30％，P≤0.025％，S≤0.02％，Cr≤0.1％，Nb≤0.08％，Ni≤0.1％，V≤0.045％，Ti≤0.08％，Cu≤0.15％及Mo：0.25％～0.45％，余量为Fe及不可避免残余元素；其室温力学性能屈服强度为420～490MPa，抗拉强度570～735Mpa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥10％；其组织为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B，晶粒度为8.5-10.5级；其600℃力学性能屈服强度为280～360MPa，抗拉强度为345～450Mpa，断后伸长率≥20％。
如上所述的400MPa热轧耐火钢筋，其中，其为盘螺耐火钢筋，其成分包括：C：0.18％，Si：0.36％，Mn：1.13％，P：0.023％，S：0.017％，Cr：0.088％，Nb≤0.08％，Ni：0.098％，Cu：0.147％，Ti≤0.08％及Mo：0.264％，余量为Fe及不可避免残余元素。
如上所述的400MPa热轧耐火钢筋，其中，其为直螺耐火钢筋，其成分包括：C：0.2％，Si：0.38％，Mn：1.26％，P：0.012％，S：0.015％，Cr：0.083％，Nb≤0.08％，Ni：0.086％，Cu：0.144％，V：0.035％，Ti≤0.08％及Mo：0.273％，余量为Fe及不可避免残余元素。
本发明还提出了一种400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其中，包括以下步骤：
步骤一，以高炉铁水或废钢为原料，出钢温度1670～1680℃，出钢时加入所需的铁合金，包括Si铁、Mn铁、Si-Mn合金、Cr铁、Mo铁以及脱氧剂；
步骤二，将钢水进行连铸，获得连铸坯；
步骤三，连铸胚轧制，获得400MPa热轧耐火钢筋；加热炉为步梁式侧进侧出三段加热炉，包括：炉膛内预热段、加热段和均热段；连铸坯在轧钢加热炉加热均热段温度控制在：热坯装炉为1100～1140℃或者冷坯装炉为1120～1160℃；加热时间为：热坯装炉60～90分钟或冷坯装炉90～120分钟；开轧温度设为1050±20℃、进精轧温度设为1000℃±20℃、终轧温度设为1000℃±20℃；吐丝温度控制在920～980℃±20℃；
所述400MPa热轧耐火钢筋成分包括：C：0.16％～0.22％，Si：0.30％～0.45％，Mn：1.10％～1.30％，P≤0.025％，S≤0.02％，Cr≤0.1％，Nb≤0.08％，Ni≤0.1％，V≤0.045％，Ti≤0.08％，Cu≤0.15％及Mo：0.25％～0.45％，余量为Fe及不可避免残余元素；其室温力学性能屈服强度为420～490MPa，抗拉强度570～735Mpa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥10％；其组织为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B，晶粒度为8.5-10.5级；其600℃力学性能屈服强度为280～360MPa，抗拉强度为345～450Mpa，断后伸长率≥20％。
如上所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其中，所述步骤一为采用转炉冶炼，在转炉装入及吹炼过程中，所述转炉总装入量控制在炉容±2吨，通过调整冷球加入量将废钢比控制在35％以下；
吹炼过程中石灰加入量依下述公式计算：
石灰加入量＝2.14×Si铁水×碱度×铁水装入量/(CaO石灰－碱度×SiO2石灰)
结合上炉次石灰加入量及终点成份进行调整；
转炉控制终点碳，避免钢水过氧化，控制后吹次数小于或等于2次。
终点成份：C≤0.06％、P≤0.020％、S≤0.025％，若终点碳含量达不到控制要求，则进行点吹处理；若终点P、S含量达不到控制要求，则加石灰点吹处理；
终点温度：终点温度控制在1650℃以上，否则进行点吹处理；
终渣成份：终渣碱度R≥3.0、MgO为6％～10％、TFe≤20％。
如上所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其中，所述转炉装入及吹炼后，包括转炉出钢步骤：
出钢温度：1670～1680℃；
出钢时采用挡渣出钢，渣厚控制≤50毫米；
出钢前打开底吹气，控制钢包吹开直径300毫米～500毫米；
脱氧剂在出钢量到达1/4前手动加入，其它合金在出钢量达到1/4时加入，并在出钢量达到3/4时加完，以进行脱氧合金化；
当钢包内钢水量1/10时，加入1/3的硅铝铁，当包内钢水量达到1/4时，按碳化硅、硅锰合金、增碳剂、硅铁、剩余的2/3硅铝铁、铬铁、镍铁、钒氮、铌铁、钛铁、钼铁、莹石、石灰的顺序加入；
以及吹氩气步骤：
吹氩前温度控制：第一炉1630℃～1650℃，连浇炉：1600℃～1620℃；
吹氩时间控制：吹氩时间不低于5分钟；
若补加合金或调温后再次吹氩，则时间不低于2分钟；
吹氩后温度控制：第一炉1595℃～1605℃，连浇炉：1575℃～1585℃。
如上所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其中，在加入合金时，合金加入量按一下公式计算：
合金加入量＝(进精炼炉成份控制中限－钢水残余成份)/(合金品位×合金吸收率)×出钢量。
如上所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其中，所述步骤一为采用LF炉精炼，LF炉精炼方法包括：
通过LF电极将钢水提温至1670～1680℃、加入Mo铁合金和其它合金散料对成分微调，通过LF吹氩，获得低气体含量、夹杂物含量低的合格钢水；
送电8分钟后取样、测温，钢水精炼送电时间大于15分钟，LF炉在站时间≥38分钟；
配备合金散料，对钢水中C、Si、Mn含量进行内控标准的微调；
LF炉出站时喂入SiCa线或SiCaBa线，长度大于150米，软吹氩≥3分钟；
合金加入量依据内控成份要求进行调整，具体加入量依据下述公式：
合金加入量＝(内控成份中限－钢水残余成份)/(合金品位×合金吸收率)×出钢量
根据每次合金加入后的钢水确定是否继续调整，若低于内控要求下限继续调整，若高于内控要求上限继续正常处理；
LF精炼钢水全程保护连续浇铸，中间包温度1515～1535℃，拉速2.0～2.6米/秒，生产的连铸方坯钢中D类夹杂≤2.0级，Ds类夹杂≤2.0级；疏松和裂纹等级≤1.5级。
如上所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其中，所述步骤二中，连铸方法包括：
用长水口保护浇注，封盖浇注；
中间包封盖遮蔽中包钢水液面；
拉速按拉坯曲线进行，拉速为2.0～2.6米/分钟；
结晶器保护渣使用普碳钢保护渣，且保持干燥；
钢种液相线温度1505℃，中包典型温度≤1535℃。
如上所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其中，在转炉吹炼完成后，送入LF炉中进行二次精炼，再将精炼完的钢水进行连铸。
由以上说明得知，本发明确实具有如下的优点：
本发明的400MPa热轧耐火钢筋及其制造方法，成分设计合理，同时兼顾了室温和高温性能的要求，在室温时力学性能屈服强度达到420～490MPa，抗拉强度570～735Mpa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥10％；组织为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B，晶粒度达到8.5-10.5级；400MPa热轧带肋耐火钢筋600℃温力学性能屈服强度达到280～360MPa，抗拉强度345～450Mpa，断后伸长率≥20％，满足了400MPa热轧带肋耐火钢筋600℃温力学性能屈服强度≥270MPa要求。通过本发明的制造方法所得的400MPa热轧耐火钢筋，其钢中气体和夹杂物含量少，盘条组织细小、均匀，避免出现异常组织；制造成本相对较低。
附图说明
图1为本发明的400MPa热轧耐火钢筋制造方法的流程示意图；
图2及图3分别为本发明的400MPa热轧耐火钢筋放大至50μm和10μm等级的微观组织图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本发明的一种400MPa热轧耐火钢筋，其较佳实施例中，其成分包括：C：0.16％～0.22％，Si：0.30％～0.45％，Mn：1.10％～1.30％，P≤0.025％，S≤0.02％，Cr≤0.1％，Nb≤0.08％，Ni≤0.1％，V≤0.045％，Ti≤0.08％，Cu≤0.15％及Mo：0.25％～0.45％，余量为Fe及不可避免残余元素；其室温力学性能屈服强度为420～490MPa，抗拉强度570～735Mpa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥10％；其组织为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B，晶粒度为8.5-10.5级；其600℃力学性能屈服强度为280～360MPa，抗拉强度为345～450Mpa，断后伸长率≥20％。
如上所述的本发明的400MPa热轧耐火钢筋，其较佳实施例中，其为盘螺耐火钢筋，其成分包括：C：0.18％，Si：0.36％，Mn：1.13％，P：0.023％，S：0.017％，Cr：0.088％，Nb≤0.08％，Ni：0.098％，Cu：0.147％，Ti≤0.08％及Mo：0.264％，余量为Fe及不可避免残余元素。
如上所述的本发明的400MPa热轧耐火钢筋，其较佳实施例中，其为直螺耐火钢筋，其成分包括：C：0.2％，Si：0.38％，Mn：1.26％，P：0.012％，S：0.015％，Cr：0.083％，Nb≤0.08％，Ni：0.086％，Cu：0.144％，V：0.035％，Ti≤0.08％及Mo：0.273％，余量为Fe及不可避免残余元素。
本发明的一种400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其较佳的实施例中，其参照图1所示，包括以下步骤：
S101步骤一，以高炉铁水或废钢为原料，出钢温度1670～1680℃，出钢时加入所需的铁合金，包括Si铁、Mn铁、Si-Mn合金、Cr铁、Mo铁以及脱氧剂；
S102步骤二，将钢水进行连铸，获得连铸坯；
S103步骤三，连铸胚轧制，获得400MPa热轧耐火钢筋；加热炉为步梁式侧进侧出三段加热炉，包括：炉膛内预热段、加热段和均热段；连铸坯在轧钢加热炉加热均热段温度控制在：热坯装炉为1100～1140℃或者冷坯装炉为1120～1160℃；加热时间为：热坯装炉60～90分钟或冷坯装炉90～120分钟；开轧温度设为1050±20℃、进精轧温度设为1000℃±20℃、终轧温度设为1000℃±20℃；吐丝温度控制在920～980℃±20℃；
所述400MPa热轧耐火钢筋成分包括：C：0.16％～0.22％，Si：0.30％～0.45％，Mn：1.10％～1.30％，P≤0.025％，S≤0.02％，Cr≤0.1％，Nb≤0.08％，Ni≤0.1％，V≤0.045％，Ti≤0.08％，Cu≤0.15％及Mo：0.25％～0.45％，余量为Fe及不可避免残余元素；其室温力学性能屈服强度为420～490MPa，抗拉强度570～735Mpa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥10％；其组织为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B，晶粒度为8.5-10.5级；其600℃力学性能屈服强度为280～360MPa，抗拉强度为345～450Mpa，断后伸长率≥20％。
如上所述的本发明的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其较佳的实施例中，所述步骤一为采用转炉冶炼，在转炉装入及吹炼过程中，所述转炉总装入量控制在炉容±2吨，通过调整冷球加入量将废钢比控制在35％以下；
吹炼过程中石灰加入量依下述公式计算：
石灰加入量＝2.14×Si铁水×碱度×铁水装入量/(CaO石灰－碱度×SiO2石灰)
结合上炉次石灰加入量及终点成份进行调整；
转炉控制终点碳，避免钢水过氧化，控制后吹次数小于或等于2次。
终点成份：C≤0.06％、P≤0.020％、S≤0.025％，若终点碳含量达不到控制要求，则进行点吹处理；若终点P、S含量达不到控制要求，则加石灰点吹处理；
终点温度：终点温度控制在1650℃以上，否则进行点吹处理；
终渣成份：终渣碱度R≥3.0、MgO为6％～10％、TFe≤20％。
如上所述的本发明的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其较佳的实施例中，所述转炉装入及吹炼后，包括转炉出钢步骤：
出钢温度：1670～1680℃；
出钢时采用挡渣出钢，渣厚控制≤50毫米；
出钢前打开底吹气，控制钢包吹开直径300毫米～500毫米；
脱氧剂在出钢量到达1/4前手动加入，其它合金在出钢量达到1/4时加入，并在出钢量达到3/4时加完，以进行脱氧合金化；
当钢包内钢水量1/10时，加入1/3的硅铝铁，当包内钢水量达到1/4时，按碳化硅、硅锰合金、增碳剂、硅铁、剩余的2/3硅铝铁、铬铁、镍铁、钒氮、铌铁、钛铁、钼铁、莹石、石灰的顺序加入；
以及吹氩气步骤：
吹氩前温度控制：第一炉1630℃～1650℃，连浇炉：1600℃～1620℃；
吹氩时间控制：吹氩时间不低于5分钟；
若补加合金或调温后再次吹氩，则时间不低于2分钟；
吹氩后温度控制：第一炉1595℃～1605℃，连浇炉：1575℃～1585℃。
如上所述的本发明的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其较佳的实施例中，在加入合金时，合金加入量按一下公式计算：
合金加入量＝(进精炼炉成份控制中限－钢水残余成份)/(合金品位×合金吸收率)×出钢量。
如上所述的本发明的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其较佳的实施例中，所述步骤一为采用LF炉精炼，LF炉精炼方法包括：
通过LF电极将钢水提温至1670～1680℃、加入Mo铁合金和其它合金散料对成分微调，通过LF吹氩，获得低气体含量、夹杂物含量低的合格钢水；
送电8分钟后取样、测温，钢水精炼送电时间大于15分钟，LF炉在站时间≥38分钟；
配备合金散料，对钢水中C、Si、Mn含量进行内控标准的微调；
LF炉出站时喂入SiCa线或SiCaBa线，长度大于150米，软吹氩≥3分钟；
合金加入量依据内控成份要求进行调整，具体加入量依据下述公式：
合金加入量＝(内控成份中限－钢水残余成份)/(合金品位×合金吸收率)×出钢量
根据每次合金加入后的钢水确定是否继续调整，若低于内控要求下限继续调整，若高于内控要求上限继续正常处理；
LF精炼钢水全程保护连续浇铸，中间包温度1515～1535℃，拉速2.0～2.6米/秒，生产的连铸方坯钢中D类夹杂≤2.0级，Ds类夹杂≤2.0级；疏松和裂纹等级≤1.5级。
当然，本发明的制造方法中，可以只通过转炉冶炼并制成符合要求的钢水，或者采用LF炉直接精炼得到符合要求的钢水来完成钢水的获得。更进一步地，还可以通过转炉和LF炉的组合来完成钢水的制造。
如上所述的本发明的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其较佳的实施例中，所述步骤二中，连铸方法包括：
用长水口保护浇注，封盖浇注；
中间包封盖遮蔽中包钢水液面；
拉速按拉坯曲线进行，拉速为2.0～2.6米/分钟；
结晶器保护渣使用普碳钢保护渣，且保持干燥；
钢种液相线温度1505℃，中包典型温度≤1535℃。
如上所述的本发明的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其较佳的实施例中，在转炉吹炼完成后，送入LF炉中进行二次精炼，再将精炼完的钢水进行连铸。如上所述的本发明的该实施例中，通过巧妙地将转炉与LF炉连接在一起，将转炉中冶炼的钢水，经由LF炉精炼，再连铸坯，最后通过轧制得到本发明所述的400MPa热轧耐火钢筋。
本发明的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，结合工艺设备条件，选择了转炉冶炼、LF炉精炼、方坯连铸、高线轧制的工艺路线。通过LF炉精炼，起到成分微调，降低夹杂物含量，提高钢的纯净度的作用。
本发明的一个具体实施例，公开了一种400MPa热轧耐火钢筋制造方法，包括如下步骤：
(1)原料要求
高炉铁水需满足表1条件
表1铁水条件
Figure BDA0002329926770000081
铁合金：加硅锰、硅铁、钼铁、镍铬生铁块、补充铬铁和镍铁等合金，要求材料干净、干燥。
脱氧剂：Si-Al-Ba、Si-Ca-Ba等脱氧。
石灰：CaO≥88％。
(2)转炉装入及吹炼
总装入量控制在炉容±2吨，废钢比控制在35％以下，否则将此信息通知转炉炉长调整冷球加入量。采用PLC自动控制模式底吹控制，采用变压变枪位操作供氧。
造渣制度：吹炼过程石灰加入量依下述公式计算：
石灰加入量＝2.14×[Si]铁水×碱度×铁水装入量/(CaO石灰－碱度×SiO2石灰)
结合上炉次石灰加入量及终点成份可进行适当调整。
转炉要求准确控制终点碳，避免钢水过氧化，严格控制后吹次数≯2次。
终点成份：C≤0.06％、P≤0.020％、S≤0.025％，若终点碳含量达不到控制要求，则进行点吹处理；若终点P、S含量达不到控制要求，则加石灰点吹处理。
终点温度：终点温度控制在1650℃以上，否则进行点吹处理。
终渣成份：终渣碱度R≥3.0、MgO＝6％～10％、TFe≤20％。
(3)转炉出钢
出钢温度：1670～1680℃；
出钢时必须采用挡渣出钢，渣厚控制≤50mm；
出钢前打开底吹气，控制钢包吹开直径300mm～500mm。
脱氧剂在出钢1/4前手动加入，其它合金在出钢1/4时加入，出钢3/4时加完，以进行脱氧合金化。转炉视钢水量、钢水氧化性、合金成分等情况确定合金加入量。
当钢包内钢水量1/10时，加入1/3硅铝铁，当包内钢水量，1/4时，按碳化硅→硅锰合金→增碳剂→硅铁→2/3硅铝铁→(铬铁、镍铁、钒氮)→(铌铁、钛铁)→钼铁→莹石→石灰的顺序加入合金。若在合金或顶渣加入过程中出现异常，将异常信息通知精炼炉炉长。
脱氧剂加入量根据终点氧化性确定,增碳剂加入根据出钢碳含量确定。
合金加入量依下述公式计算：
合金加入量(kg)＝(进精炼炉成份控制中限－钢水残余成份)/(合金品位×合金吸收率)×出钢量(t)
(4)吹氩站控制
氩前温度控制参考如下：第一炉1630℃～1650℃，连浇炉：1600℃～1620℃。
吹氩时间控制：吹氩时间不低于5分钟。
若补加合金或调温后再次吹氩时间不低于2分钟。
氩后温度控制参考如下：第一炉1595℃～1605℃，连浇炉：1575℃～1585℃。
(5)LF炉精炼
送电8min后取样、测温，钢水精炼送电时间大于15min，LF炉在站时间≥38分钟。
配备合金散料，对钢水中[C]、[Si]、[Mn]含量进行内控标准的微调。
LF炉出站时喂入SiCa或SiCaBa线≥150米，软吹氩≥3分钟。
出LF炉的钢水成分要求必须进内控范围。
合金加入量依据内控成份要求进行调整，具体加入量依据下述公式：
合金加入量＝(内控成份中限－钢水残余成份)/(合金品位×合金吸收率)×出钢量
根据每次合金加入后的钢水分析确定是否继续调整，若低于内控要求下限继续调整，若高于内控要求上限继续正常处理。
(6)连铸
用长水口保护浇注，不许敞开浇注。
中间包钢水不许裸露，保证中包液面不见红。
拉速必须按拉坯曲线进行，一般拉速2.0～2.6m/min，拉速不得频繁、大幅度变动。
结晶器保护渣使用普碳钢保护渣，且保持干燥。
钢种液相线温度1505℃，中包典型温度≤1535℃。
铸坯表面质量按YB/T 2011-2014(连续铸钢方坯和矩形坯)。
(7)耐火钢筋加热制度轧制生产工艺操作要点
1)加热
加热炉为步进梁式侧进侧出三段加热炉、炉膛内预热段、加热段和均热段温度全部由电脑自动控制和调整。
加热制度：钢坯均热温度热坯装炉控制在1120±20℃，冷坯装炉1140±20℃。
加热工艺：热装坯加热时间60-90min，冷坯加热时间：90-120min。
2)轧制和控冷
根据盘螺耐火钢筋性能的要求，开轧温度、进精轧温度、终轧温度分别设定为1050±20℃、1000℃±20℃和1000℃±20℃；根据不同规格吐丝温度控制在(930～980)℃±20℃，风机开启1#，其余关闭。
热轧盘螺耐火钢筋按表2工艺生产。
表2盘螺耐火钢筋生产制度
Figure BDA0002329926770000101
根据直螺耐火钢筋性能的要求，开轧温度、进精轧温度、终轧温度分别设定为1050±20℃、1000℃±15℃和1000℃±15℃；轧后不穿水，根据不同规格上冷床温度控制在900～980℃。
在现场进行400Mpa级耐火钢筋转炉冶炼和轧钢试验(成分见表3)。进行了转炉炼钢，精炼后连铸坯规格为160mm×160mm方坯；开轧温度：1050℃左右，轧制HRB400Fr级
Figure BDA0002329926770000111
Figure BDA0002329926770000112
盘螺钢筋和
Figure BDA0002329926770000113
直螺耐火钢筋。盘螺耐火钢筋开轧温度1050℃左右，盘螺吐丝温度980-1000℃，控冷线风机全关闭，盘螺耐火钢筋取样后力学性能见表4。直螺耐火钢筋开轧温度1050℃左右，未经过穿水，上冷床温度950℃～980℃，直螺耐火钢筋取样力学性能见表5所示。
表3HRB400Fr级耐火钢筋成分/％
Figure BDA0002329926770000114
从表4实验结果看，
Figure BDA0002329926770000115
盘螺耐火钢筋室温屈服强度平均值458MPa，满足HRB400Fr级别要求；强屈比平均值1.5，也远高于1.25要求；断后伸长率平均值27.7％，高于标准要求的不小于16％；最大力总延伸平均值10.6％，高于标准要求的不小于7.5％。
Figure BDA0002329926770000116
盘螺耐火钢筋600℃高温拉伸屈服强度平均值303MPa，满足HRB400Fr级别大于或等于270MPa要求；断后伸长率平均值30.7％。
Figure BDA0002329926770000117
盘螺耐火钢筋室温屈服强度平均值482MPa，满足HRB400Fr级别要求；强屈比平均值1.5，也远高于1.25要求；断后伸长率平均值29.7％，高于标准要求的不小于16％；最大力总延伸平均值11.7％，高于标准要求的不小于7.5％。
Figure BDA0002329926770000118
盘螺耐火钢筋600℃高温拉伸屈服强度平均值297MPa，满足HRF400级别大于或等于270MPa要求；断后伸长率平均值26.2％。
表4 HRB400Fr级
Figure BDA0002329926770000119
盘螺耐火钢筋力学性能
Figure BDA00023299267700001110
Figure BDA0002329926770000121
从表5试验结果看，
Figure BDA0002329926770000122
直螺耐火钢筋室温屈服强度平均值487MPa，满足HRB400Fr级别要求；强屈比平均值1.4，也远高于1.25要求；断后伸长率平均值23.7％，高于标准要求的不小于16％；最大力总延伸平均值11.2％，高于标准要求的不小于7.5％。
Figure BDA0002329926770000123
直螺耐火钢筋600℃高温拉伸屈服强度平均值335MPa，满足HRB400Fr级别大于或等于270MPa要求；断后伸长率平均值28.3％。
Figure BDA0002329926770000124
直螺耐火钢筋室温屈服强度平均值462MPa，满足HRB400Fr级别要求；强屈比平均值1.4，也远高于1.25要求；断后伸长率平均值24.0％，高于标准要求的不小于16％；最大力总延伸平均值12.7％，高于标准要求的不小于7.5％。
Figure BDA0002329926770000125
直螺耐火钢筋600℃高温拉伸屈服强度平均值287MPa，满足HRB400Fr级别大于或等于270MPa要求；断后伸长率平均值35.0％。
Figure BDA0002329926770000126
直螺耐火钢筋室温屈服强度平均值473MPa，满足HRB400Fr级别要求；强屈比平均值1.4，也远高于1.25要求；断后伸长率平均值23.3％，高于标准要求的不小于16％；最大力总延伸平均值12.4％，高于标准要求的不小于7.5％。
Figure BDA0002329926770000127
直螺耐火钢筋600℃高温拉伸屈服强度平均值297MPa，满足HRB400Fr级别大于或等于270MPa要求；断后伸长率平均值43.8％。
Figure BDA0002329926770000128
直螺耐火钢筋室温屈服强度平均值461MPa，满足HRB400Fr级别要求；强屈比平均值1.4，也远高于1.25要求；断后伸长率平均值21.7％，高于标准要求的不小于16％；最大力总延伸平均值12.8％，高于标准要求的不小于7.5％。
Figure BDA0002329926770000129
直螺耐火钢筋600℃高温拉伸屈服强度平均值288MPa，满足HRB400Fr级别大于或等于270MPa要求；断后伸长率平均值29.7％。
表5 HRB400Fr级
Figure BDA00023299267700001210
和
Figure BDA00023299267700001211
直螺耐火钢筋力学性能
Figure BDA00023299267700001212
Figure BDA0002329926770000131
从图2及图3分别为Φ16mm-HRB400Fr热轧直螺耐火钢筋放大至50μm和10μm等级的微观组织(轧制批号180514A308)，其由铁素体+珠光体+贝氏体组成。
从以上现场试验HRB400Fr结果看，盘螺和直螺耐火钢筋试验满足要求。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种400MPa热轧耐火钢筋，其特征在于，其成分包括：C：0.16％～0.22％，Si：0.30％～0.45％，Mn：1.10％～1.30％，P≤0.025％，S≤0.02％，Cr≤0.1％，Nb≤0.08％，Ni≤0.1％，V≤0.045％，Ti≤0.08％，Cu≤0.15％及Mo：0.25％～0.45％，余量为Fe及不可避免残余元素；其室温力学性能屈服强度为420～490MPa，抗拉强度570～735Mpa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥10％；其组织为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B，晶粒度为8.5-10.5级；其600℃力学性能屈服强度为280～360MPa，抗拉强度为345～450Mpa，断后伸长率≥20％。
2.如权利要求1所述的400MPa热轧耐火钢筋，其特征在于，其为盘螺耐火钢筋，其成分包括：C：0.18％，Si：0.36％，Mn：1.13％，P：0.023％，S：0.017％，Cr：0.088％，Nb≤0.08％，Ni：0.098％，Cu：0.147％，Ti≤0.08％及Mo：0.264％，余量为Fe及不可避免残余元素。
3.如权利要求1所述的400MPa热轧耐火钢筋，其特征在于，其为直螺耐火钢筋，其成分包括：C：0.2％，Si：0.38％，Mn：1.26％，P：0.012％，S：0.015％，Cr：0.083％，Nb≤0.08％，Ni：0.086％，Cu：0.144％，V：0.035％，Ti≤0.08％及Mo：0.273％，余量为Fe及不可避免残余元素。
4.一种400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，以高炉铁水或废钢为原料，出钢温度1670～1680℃，出钢时加入所需的铁合金，包括Si铁、Mn铁、Si-Mn合金、Cr铁、Mo铁以及脱氧剂；
步骤二，将钢水进行连铸，获得连铸坯；
步骤三，连铸胚轧制，获得400MPa热轧耐火钢筋；加热炉为步梁式侧进侧出三段加热炉，包括：炉膛内预热段、加热段和均热段；连铸坯在轧钢加热炉加热均热段温度控制在：热坯装炉为1100～1140℃或者冷坯装炉为1120～1160℃；加热时间为：热坯装炉60～90分钟或冷坯装炉90～120分钟；开轧温度设为1050±20℃、进精轧温度设为1000℃±20℃、终轧温度设为1000℃±20℃；吐丝温度控制在920～980℃±20℃；
所述400MPa热轧耐火钢筋成分包括：C：0.16％～0.22％，Si：0.30％～0.45％，Mn：1.10％～1.30％，P≤0.025％，S≤0.02％，Cr≤0.1％，Nb≤0.08％，Ni≤0.1％，V≤0.045％，Ti≤0.08％，Cu≤0.15％及Mo：0.25％～0.45％，余量为Fe及不可避免残余元素；其室温力学性能屈服强度为420～490MPa，抗拉强度570～735Mpa，断后伸长率≥20％，最大力总延伸率≥10％；其组织为铁素体F、珠光体P以及少量贝氏体B，晶粒度为8.5-10.5级；其600℃力学性能屈服强度为280～360MPa，抗拉强度为345～450Mpa，断后伸长率≥20％。
5.如权利要求4所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其特征在于，所述步骤一为采用转炉冶炼，在转炉装入及吹炼过程中，所述转炉总装入量控制在炉容±2吨，通过调整冷球加入量将废钢比控制在35％以下；
吹炼过程中石灰加入量依下述公式计算：
石灰加入量＝2.14×Si铁水×碱度×铁水装入量/(CaO石灰－碱度×SiO2石灰)
结合上炉次石灰加入量及终点成份进行调整；
转炉控制终点碳，避免钢水过氧化，控制后吹次数小于或等于2次。
终点成份：C≤0.06％、P≤0.020％、S≤0.025％，若终点碳含量达不到控制要求，则进行点吹处理；若终点P、S含量达不到控制要求，则加石灰点吹处理；
终点温度：终点温度控制在1650℃以上，否则进行点吹处理；
终渣成份：终渣碱度R≥3.0、MgO为6％～10％、TFe≤20％。
6.如权利要求5所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其特征在于，所述转炉装入及吹炼后，包括转炉出钢步骤：
出钢温度：1670～1680℃；
出钢时采用挡渣出钢，渣厚控制≤50毫米；
出钢前打开底吹气，控制钢包吹开直径300毫米～500毫米；
脱氧剂在出钢量到达1/4前手动加入，其它合金在出钢量达到1/4时加入，并在出钢量达到3/4时加完，以进行脱氧合金化；
当钢包内钢水量1/10时，加入1/3的硅铝铁，当包内钢水量达到1/4时，按碳化硅、硅锰合金、增碳剂、硅铁、剩余的2/3硅铝铁、铬铁、镍铁、钒氮、铌铁、钛铁、钼铁、莹石、石灰的顺序加入；
以及吹氩气步骤：
吹氩前温度控制：第一炉1630℃～1650℃，连浇炉：1600℃～1620℃；
吹氩时间控制：吹氩时间不低于5分钟；
若补加合金或调温后再次吹氩，则时间不低于2分钟；
吹氩后温度控制：第一炉1595℃～1605℃，连浇炉：1575℃～1585℃。
7.如权利要求6所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其特征在于，在加入合金时，合金加入量按一下公式计算：
合金加入量＝(进精炼炉成份控制中限－钢水残余成份)/(合金品位×合金吸收率)×出钢量。
8.如权利要求4或6所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其特征在于，所述步骤一为采用LF炉精炼，LF炉精炼方法包括：
通过LF电极将钢水提温至1670～1680℃、加入Mo铁合金和其它合金散料对成分微调，通过LF吹氩，获得低气体含量、夹杂物含量低的合格钢水；
送电8分钟后取样、测温，钢水精炼送电时间大于15分钟，LF炉在站时间≥38分钟；
配备合金散料，对钢水中C、Si、Mn含量进行内控标准的微调；
LF炉出站时喂入SiCa线或SiCaBa线，长度大于150米，软吹氩≥3分钟；
合金加入量依据内控成份要求进行调整，具体加入量依据下述公式：
合金加入量＝(内控成份中限－钢水残余成份)/(合金品位×合金吸收率)×出钢量
根据每次合金加入后的钢水确定是否继续调整，若低于内控要求下限继续调整，若高于内控要求上限继续正常处理；
LF精炼钢水全程保护连续浇铸，中间包温度1515～1535℃，拉速2.0～2.6米/秒，生产的连铸方坯钢中D类夹杂≤2.0级，Ds类夹杂≤2.0级；疏松和裂纹等级≤1.5级。
9.如权利要求8所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其特征在于，所述步骤二中，连铸方法包括：
用长水口保护浇注，封盖浇注；
中间包封盖遮蔽中包钢水液面；
拉速按拉坯曲线进行，拉速为2.0～2.6米/分钟；
结晶器保护渣使用普碳钢保护渣，且保持干燥；
钢种液相线温度1505℃，中包典型温度≤1535℃。
10.如权利要求5所述的400MPa热轧耐火钢筋制造方法，其特征在于，在转炉吹炼完成后，送入LF炉中进行二次精炼，再将精炼完的钢水进行连铸。
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