CN111004975A - 一种建筑用螺纹钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种建筑用螺纹钢及其生产方法，所述420MPa级建筑用螺纹钢包括以下重量百分比的化学成分：C：0.20％～0.25％，Si：0.35％～0.55％，Mn：1.0％～1.5％，Nb：0.010％～0.025％，Ti：0.005％～0.025％，Al：0.003％～0.010％，其余为Fe及不可避免的杂质；采用转炉冶炼、LF精炼、连铸浇铸、轧制的工艺生产；本发明通过合理的化学成分配比尤其是Nb、Ti、Al微合金元素的配比，并结合特定的生产工艺，制备得到性能稳定的建筑用螺纹钢HRB400。

Description

一种建筑用螺纹钢及其生产方法
技术领域
本发明属于螺纹钢生产技术领域，具体涉及一种建筑用螺纹钢及其生产方法。
背景技术
在GBT-1499.2-2018钢筋混凝土用钢新标准颁布后，国内各大钢厂针对新标准正考虑如何才能实现最大低成本的生产HRB400钢。因新标准要求范围比较宽泛，且各大钢厂的设备工况、工艺参数要求不同，所生产的HRB400热轧带肋钢筋成分、性能也有所差异.
为满足新标准要求，各大钢厂正通过微合金化提高热轧带肋钢筋的力学性能和抗震性能，而添加微合金元素会带来成本的提高，所以找到Nb、V、Ti、Al等微合金元素的最佳配方，优化生产工艺是国内各大钢厂实现最大低成本所共同努力的方向。
发明内容
本发明提供了一种建筑用螺纹钢及其生产方法，通过合理的化学成分配比尤其是Nb、Ti、Al微合金元素的配比，并结合特定的生产工艺，制备得到性能稳定的建筑用螺纹钢HRB400。
本发明采取的技术方案为：
一种420MPa级建筑用螺纹钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.20％～0.25％，Si：0.35％～0.55％，Mn：1.0％～1.5％，Nb：0.010％～0.025％，Ti：0.005％～0.025％，Al：0.003％～0.010％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步地，优选为包括以下重量百分比的化学成分：C：0.23％～0.24％，Si：0.45％～0.48％，Mn：1.42％～1.45％，Nb：0.014％～0.020％，Ti：0.008％～0.012％，Al：0.005％～0.008％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述420MPa级建筑用螺纹钢的屈服强度430～440MPa，抗拉强度625～630MPa，延伸率28.5～30.0％，强屈比1.43～1.45，屈标比1.08～1.10，最大伸长率11.3～12.0％。
本发明还提供了所述的420MPa级建筑用螺纹钢的生产方法，所述生产方法包括以下工艺步骤：转炉冶炼、LF精炼、连铸浇铸、轧制；
转炉冶炼工艺中，出钢温度控制在1600～1640℃，优选为1610-1620℃；
连铸浇铸工艺中，钢水过热度控制在液相线温度以上25～40℃，优选为30-35℃；
轧制工艺中，开轧温度控制在1010～1040℃，优选为1030-1050℃，采用弱穿水模式，上冷床前温度控制在840～890℃，优选为870-880℃。
进一步地，转炉冶炼工艺中，冶炼中加入石灰、白云石和镁球进行造渣，石灰加入量40～50kg/t钢，白云石加入量20～25kg/t钢，镁球加入量4.0～4.5kg/t钢。
转炉冶炼工艺中，转炉出钢过程采用合金脱氧化制度，出钢过程采用大氩气流量搅拌，氩气流量控制为20～30NL/min。
LF精炼工艺中，调整喂丝机喂丝管道距平台的高度由6m降低到5m，喂线速度由2.5m/s提高至3m/s，以提高Ti的收得率，降低成本；在LF炉中升温结束后喂入钛丝进行微合金化处理，钛丝添加结束后软吹，软吹时间≥5min。
连铸浇铸工艺中，浇铸水口内径由30mm增加至35mm，以提高连铸连续可浇性；连铸拉速控制在2.0m/min，矫直温度≥950℃以上，优选为950～980℃。
轧制工艺中，轧制后的建筑用螺纹钢的规格为
Figure BDA0002338760090000031
本发明提供的建筑用螺纹钢的成分中，各成分作用如下：
C：碳是钢铁材料主要合金元素，碳含量越高，硬度越高、耐磨性能越好，但碳含量过高钢材的韧性和耐腐蚀性能会变坏，本发明碳含量控制在0.20％～0.25％，优选为0.23％～0.24％；
Si：硅在钢中可以提高钢的硬度和强度，但硅含量过高钢的塑性和韧性会显著降低，本发明硅含量控制在0.35％～0.55％，优选为0.45％～0.48％；
Mn：锰可有效提高钢材强度、增加韧性，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，本发明锰含量控制在1.0％～1.5％，优选为1.42％～1.45％；
Nb：铌在钢中可提高奥氏体的再结晶温度，扩大未再结晶区温度范围，促进奥氏体晶粒形变和缺陷的“累积”，最终达到细化晶粒的效果，本发明Nb含量控制在：0.010％～0.025％；
Ti：钛与铌在钢中作用一样，在钢中可以细化晶粒，提高钢的强度和韧性，本发明Ti含量控制在0.005％～0.025％，优选为0.008％～0.012％；
Al：铝是强烈缩小γ相圈元素，它与氧、氮有很强的亲和力，在钢中可以固氮、细化晶粒，提高钢的韧性，但铝含量过高，其高温强度和韧性会降低，同时给冶炼和浇铸带来困难，本发明Al含量控制在0.003％～0.010％，优选为0.005％～0.008％。
本发明提供的技术方案中，通过Nb、Ti、Al微合金化复合代替原钒微合金化HRB400螺纹钢，既可以减少钢液中游离氮，起到固氮效果，又可以降低吨钢成本，给企业带来巨大收益，同相同行业相比，可使吨钢成本降低15元以上；按照生产产量测算，每年
Figure BDA0002338760090000041
到
Figure BDA0002338760090000042
规格产量在100万吨，产生效益在1500万元。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种建筑用螺纹钢，包括如表1实施例1所示的重量百分比的化学成分。
所述建筑用螺纹钢的生产方法包括以下步骤：
(1)转炉冶炼：将105t铁水和35t废钢加入到LD转炉内，进行顶底复吹冶炼，冶炼中加入石灰、白云石、镁球进行造渣，石灰加入量40～50kg/t钢，白云石加入量20～25kg/t钢，镁球加入量4.0～4.5kg/t钢，吹炼终点碳含量≥0.06％以上，P≤0.040％以下，转炉出钢过程采用硅锰、硅铁、铝锭等合金脱氧化制度，出钢过程采用大氩气流量搅拌，氩气流量控制为20～30NL/min，出钢温度为1613℃。
(2)LF精炼：调整喂丝机喂丝管道距平台的高度由6m降低到5m，喂线速度由2.5m/s提高至3m/s；出钢后吊至LF炉进行精炼升温，升温满足后进行添加钛丝，添加结束后软吹，软吹时间≥5min；
(3)连铸浇铸：浇铸水口内径由30mm增加至35mm,连铸拉速控制在2.0m/min，过热度为液相线以上33℃，矫直温度为969℃，连铸坯下线后可进行热试；
(4)轧制：生产规格为
Figure BDA0002338760090000044
规格，加热炉开轧温度为1037℃，中间采用弱穿水模式，上冷床前温度为875℃。
表1各实施例和对比例的化学成分及重量百分比
Figure BDA0002338760090000043
Figure BDA0002338760090000051
实施例2
一种建筑用螺纹钢，包括如表1实施例2所示的重量百分比的化学成分。
所述建筑用螺纹钢的生产方法包括以下步骤：
(1)转炉冶炼：将105t铁水和35t废钢加入到LD转炉内，进行顶底复吹冶炼，冶炼中加入石灰、白云石、镁球进行造渣，石灰加入量40～50kg/t钢，白云石加入量20～25kg/t钢，镁球加入量4.0～4.5kg/t钢，吹炼终点碳含量≥0.06％以上，P≤0.040％以下，转炉出钢过程采用硅锰、硅铁、铝锭等合金脱氧化制度，出钢过程采用大氩气流量搅拌，氩气流量控制为20～30NL/min，出钢温度为1615℃；
(2)LF精炼：调整喂丝机喂丝管道距平台的高度由6m降低到5m，喂线速度由2.5m/s提高至3m/s；出钢后吊至LF炉进行精炼升温，升温满足后进行添加钛丝，添加结束后软吹，软吹时间≥5min；
(3)连铸浇铸：浇铸水口内径由30mm增加至35mm,连铸拉速控制在2.0m/min，过热度为液相线以上35℃，矫直温度为958℃，连铸坯下线后可进行热试；
(4)轧制：生产规格为
Figure BDA0002338760090000052
规格，加热炉开轧温度为1040℃，中间采用弱穿水模式，上冷床前温度为877℃。
实施例3
一种建筑用螺纹钢，包括如表1实施例3所示的重量百分比的化学成分。
所述建筑用螺纹钢的生产方法包括以下步骤：
(1)转炉冶炼：将105t铁水和35t废钢加入到LD转炉内，进行顶底复吹冶炼，冶炼中加入石灰、白云石、镁球进行造渣，石灰加入量40～50kg/t钢，白云石加入量20～25kg/t钢，镁球加入量4.0～4.5kg/t钢，吹炼终点碳含量≥0.06％以上，P≤0.040％以下，转炉出钢过程采用硅锰、硅铁、铝锭等合金脱氧化制度，出钢过程采用大氩气流量搅拌，氩气流量控制为20～30NL/min，出钢温度为1618℃；
(2)LF精炼：调整喂丝机喂丝管道距平台的高度由6m降低到5m，喂线速度由2.5m/s提高至3m/s；出钢后吊至LF炉进行精炼升温，升温满足后进行添加钛丝，添加结束后软吹，软吹时间≥5min；
(3)连铸浇铸：浇铸水口内径由30mm增加至35mm,连铸拉速控制在2.0m/min，过热度为液相线以上34℃，矫直温度为962℃，连铸坯下线后可进行热试；
(4)轧制：生产规格为
Figure BDA0002338760090000061
规格，加热炉开轧温度为1040℃，中间采用弱穿水模式，上冷床前温度为872℃。
对比例1-对比例4
对比例1、2、3、4中的建筑用螺纹钢的成分及重量百分比分别如表1中的对比例1、2、3、4所示。
对比例1、2、3、4中的建筑用螺纹钢的生产方法分别同实施例1、2、3、1，只是将其中的转炉冶炼工艺中的出钢温度、连铸浇铸工艺中的过热度、轧制工艺中的开轧温度及上冷床温度分别按照表2中的进行控制。
表2各对比例中螺纹钢的制备工艺参数控制
直径/mm 出钢温度/℃ 过热度/℃ 开轧温度/℃ 冷床温度/℃
对比例1 10 1624 28 1011 912
对比例2 14 1628 27 1018 908
对比例3 18 1625 26 1015 914
对比例4 10 1623 28 1012 901
上述各实施例和对比例中的建筑用螺纹钢的性能如表3所示。
表3各实施例和对比例中螺纹钢的力学性能和抗震性能数据
Figure BDA0002338760090000071
从表3中可以看出，Nb、Ti、Al微合金化螺纹钢力学性能要高于V微合金化螺纹钢力学性能，但是三者的含量和生产工艺参数要控制在本发明的范围之内，否则制备的螺纹钢的屈服强度会出现不合格的情况。
上述参照实施例对一种建筑用螺纹钢及其生产方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种建筑用螺纹钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.20％～0.25％，Si：0.35％～0.55％，Mn：1.0％～1.5％，Nb：0.010％～0.025％，Ti：0.005％～0.025％，Al：0.003％～0.010％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的建筑用螺纹钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.23％～0.24％，Si：0.45％～0.48％，Mn：1.42％～1.45％，Nb：0.014％～0.020％，Ti：0.008％～0.012％，Al：0.005％～0.008％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的建筑用螺纹钢，其特征在于，所述建筑用螺纹钢的屈服强度430～440MPa，抗拉强度625～630MPa，延伸率28.5～30.0％，强屈比1.43～1.45，屈标比1.08～1.10，最大伸长率11.3～12.0％。
4.如权利要求1-3任意一项所述的建筑用螺纹钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工艺步骤：转炉冶炼、LF精炼、连铸浇铸、轧制；
转炉冶炼工艺中，出钢温度控制在1600～1640℃；
连铸浇铸工艺中，钢水过热度控制在液相线温度以上25～40℃；
轧制工艺中，开轧温度控制在1010～1040℃，采用弱穿水模式，上冷床前温度控制在840～890℃。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的生产方法，其特征在于，转炉冶炼工艺中，冶炼中加入石灰、白云石和镁球进行造渣，石灰加入量40～50kg/t钢，白云石加入量20～25kg/t钢，镁球加入量4.0～4.5kg/t钢。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的生产方法，其特征在于，转炉冶炼工艺中，转炉出钢过程采用合金脱氧化制度，出钢过程采用大氩气流量搅拌，氩气流量控制为20～30NL/min。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的生产方法，其特征在于，LF精炼工艺中，调整喂丝机喂丝管道距平台的高度为5m，喂线速度为3m/s；在LF炉中升温结束后喂入钛丝进行微合金化处理，钛丝添加结束后软吹，软吹时间≥5min。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的生产方法，其特征在于，连铸浇铸工艺中，浇铸水口内径为35mm；连铸拉速控制在2.0m/min，矫直温度≥950℃以上。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的生产方法，其特征在于，轧制工艺中，轧制后的建筑用螺纹钢的规格为φ10mm～φ25mm。
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