CN111101079B - 一种水电站工程用大规格Φ28-36mm HRB600高强控轧钢筋及其制备方法 - Google Patents

一种水电站工程用大规格Φ28-36mm HRB600高强控轧钢筋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水电站工程用Φ28‑36mm HRB600高强抗震钢筋，所述钢的化学成分按重量计为：C 0.23～0.26 wt%、Si 0.50～0.65 wt%、Mn 1.45～1.55wt%、S 0.025‑0.035wt%、P 0.030‑0.040wt%，Cr 0.12～0.18wt%,Mo 0.020～0.035wt%、V 0.125～0.140wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其制备方法包括钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、浇铸、钢坯加热、轧制、冷却和精整工序。本发明采用钒、铬、钼复合微合金化工艺，钢中加入钒氮合金、铬铁、钼铁等微合金强化元素，轧钢工序采用预穿水控冷装置控制较低的终轧温度，促进了细小弥散的微合金碳(氮)化物第二相的形成和析出，使钢强度提高的同时塑韧性显著改善，本钢筋产品可用于水电站大坝和防洪洞施工工程及路桥工程，具有生产成本较低、工艺适用性强、操作可靠、产品稳定等优点。

Description

一种水电站工程用大规格Φ28-36mm HRB600高强控轧钢筋及 其制备方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种水电站工程用大规格Φ28-36mm HRB600高强控轧钢筋及其制备方法。
背景技术
水电站的大坝、防洪洞及玉磨铁路的桥梁等工程需要大规格HRB500、HRB600高强抗震钢筋，施工过程中须采用机械即套筒的连接方式。目前市场上的钢筋，钢厂为了降低生产成本而采用的微合金化元素不同、轧制的工艺参数不同以及轧后控冷方式不同而呈现的钢筋质量不一样：有采用高成本的热轧工艺生产，有轧后强控冷即穿水的工艺生产，也有弱控冷工艺生产等。采用V、Nb微合金化热轧工艺生产成本较高；若采用轧后强控冷工艺生产，按新国标GB/T1499.2-2018检验，其金相组织有回火马氏体；按轧后弱控冷工艺生产，虽成本较低，但轧件上冷床的温度波动较大，工艺较难操作，钢筋性能较不稳定。
针对上述水电站专用的大规格HRB500、HRB600高强抗震钢筋生产中存在的成本高或工艺复杂及钢筋性能不稳定的问题，研制一种水电站工程用大规格高强抗震钢筋是极其必要的。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种水电站工程用Φ28-36mm HRB600高强抗震钢筋，本发明的第二目的是一种水电站工程用Φ28-36mm HRB600高强抗震钢筋的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的：
一种水电站工程用Φ28-36mm HRB600高强抗震钢筋，钢的化学成分按重量计为：C0.23～0.26wt％、Si 0.50～0.65wt％、Mn 1.45～1.55wt％、S0.025-0.035wt％、P 0.030-0.040wt％、Cr 0.12～0.18wt％、Mo 0.020～0.035wt％、V 0.125～0.140wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明的第二目的是这样实现的，一种水电站工程用Φ28-36mmHRB600高强抗震钢筋的制备方法，具体包括以下步骤：
A、钢水冶炼：将化学成分C 4.0-5.0wt％、Si 0.30-0.55wt％、Mn0.30-0.60wt％、P0.080-0.120wt％、S≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学成分C 0.12-0.20wt％、Si 0.15-0.35wt％、Mn 0.35-0.65wt％、P0.025-0.040wt％、S 0.025-0.040wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学成分C 3.0-3.5wt％、Si 0.30-0.55wt％、Mn 0.40-0.65wt％、P 0.060-0.100wt％、S 0.030-0.050wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁分别按930-940kg/t钢、100-115kg/t钢、30-40kg/t钢加入120吨转炉中，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.08-0.12wt％，出钢温度≤1660℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为：2.0kg/t钢，精炼渣加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30～50NL/min。
B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅钙钡→硅铁→高碳锰铁→高碳铬铁→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按2.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si52.5wt％，Ca 11.5wt％，Ba 13.5wt％，Al 4.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.5-8.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按19.5～20.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn75.8wt％，C 7.8wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.5～2.6kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt％，C 7.8wt％，P 0.085wt％，S 0.035wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.35～0.60kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁：Mo56.5wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.70～1.95kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 77.6wt％，N 16.5wt％，C 3.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；
C、钢水LF炉精炼：将钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(20～30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位6～8档化渣，通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况：若渣况较稀，补加石灰4.0～6.0kg/t钢、电石1.0kg/t钢调渣，反之加预熔型精炼渣1.0～2.0kg/t钢调整，控制渣碱度为5.5～7.0，之后测温、取样，根据钢样和温度检测结果，加入合金调整钢液成分和下电极升温；之后将钢水温度加热至1540～1550℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt％、Ca 29.5wt％、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量100m；喂线结束采用流量为15～25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间≥5分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
D、钢水浇铸：在中间包温度为1535～1545℃，拉速为2.0～2.2m/min，二冷比水量为1.5～1.7L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流大方坯铸机将钢水浇铸成断面165mm×165mm的大方坯；
E、钢坯加热：将钢坯经输送辊道送至侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热，钢坯热装温度：650-830℃，高炉煤气和空气预热温度≥1000℃，加热炉炉膛采用为微正压操作，压力为8-15Pa，炉内气氛为还原性气氛；
F、轧制：加热后的钢坯经辊道输送至全连轧棒材机组,开轧温度:1020-1050℃，轧件经粗轧、中轧及预穿水控冷段后即进入精轧机组精轧；
G、冷却：轧后的钢筋经倍尺飞剪剪切后通过辊道+裙板上钢系统进入步进式冷床空冷，冷床面积:120m×9.5m。
H、精整：冷床上的钢筋经对齐辊道、移钢小车输送,钢筋进入剪切前辊道,采用850t冷剪机进行定尺剪切,钢筋长度偏差:0 +40mm，精整后经取样、检验,收集，定支打捆，计重标识入库；并进行井字型堆垛，自然冷却后得到目标物。
本发明提供的水电站工程用大规格HRB600高强抗震钢筋的制备方法的原理为：该大规格HRB600高强抗震钢筋采用V、Cr、Mo微合金化：钢中加入V，主要用于细化晶粒，并形成V(C，N)高温质点，提高强度；钢中加入Cr，可提高钢的强度和硬度，增加钢的抗蚀能力；添加微量的钼，能提高钢的强度和抗蚀性；也能改善低温力学性能.钼与铁(室温)一样,都具有体心立方晶体结构,是促进铁素体形成元素；钼在钢中具有一定的固溶度,可以与钢中的C、N等元素形成化合物，与其他合金元素形成金属间化合物；钼在钢中以多种形式析出，钢中碳与钼的原子半径比rc/rmo＝0.56(<0.59),形成六方点阵的碳化物,起到显著的弥散强化效果。120吨转炉冶炼+LF炉外精炼,连铸保护浇铸,钢坯规格165×165mm×11.74m大方坯；轧钢环节,加热炉为还原性气氛加热,以期避免钢的表面脱碳；精轧前采用预穿水装置以控制轧件温度,获得细晶粒钢筋,轧件上冷床温度控制在1000-1030℃,比传统热轧工艺降低50-70℃；钢筋内径按d±0.20mm控制；钢筋重量负偏差控制在:-1％～-3％,有利于施工的机械连接；同时为保证机械连接顺利,避免切头压扁变形,精整环节采用带圆孔型的成型刀片定尺剪切。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种供水电站用Φ28-36mm大规格HRB600高强抗震钢筋及其制备方法，其炼钢工序采用钒、铬、钼复合微合金化工艺，钢中加入钒氮合金、铬铁、钼铁等微合金强化元素，轧钢工序采用预穿水控冷装置(长4.9m)控制较低的终轧温度，促进了细小弥散的微合金碳(氮)化物第二相的形成和析出，使钢强度提高的同时塑韧性显著改善；
2、本制备方法对转炉冶炼、脱氧合金化、LF炉精炼、全程保护连铸、钢坯加热、精轧前预穿水控冷、钢筋内径及负偏差控制、精整等进行多工艺集成创新，充分发挥了微合金析出强化和细晶强化机制，从而生产出尺寸精度高、通条力学性能稳定的高强钢筋；
3、本方法制备的钢筋可用于金沙江水电站大坝和防洪洞施工工程及路桥工程,具有生产成本较低、工艺适用性强、操作可靠、产品稳定等优点；
4、本方法所生产的控轧细晶粒高强钢筋通条性能波动小，具有良好的力学性能和适度的耐蚀耐候性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明一种水电站工程用的Φ28-36mm HRB600高强抗震钢筋，具有如下的化学成分：C 0.23～0.26wt％、Si 0.50～0.65wt％、Mn 1.45～1.55wt％、S0.025-0.035wt％、P0.030-0.040wt％、Cr 0.12～0.18wt％、Mo 0.020～0.035wt％、V 0.125～0.140wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。
Φ28-36mm HRB600高强抗震钢筋具有以下性能，见表1。
表1 Φ28-36mmHRB600水电站工程用高强控轧钢筋性能
Figure GDA0002510104010000051
本发明还提供了一种水电站工程用的Φ28-36mm HRB600高强抗震钢筋的制备方法，具体包括以下步骤：
A、钢水冶炼：将铁水、废钢及生铁分别按930-940kg/t钢、100-115kg/t钢、30-40kg/t钢加入120吨转炉中，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.08-0.12wt％，出钢温度≤1660℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为：2.0kg/t钢，精炼渣加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30～50NL/min；所述铁水化学成分C 4.0-5.0wt％、Si 0.30-0.55wt％、Mn 0.30-0.60wt％、P0.080-0.120wt％、S≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述废钢化学成分C 0.12-0.20wt％、Si 0.15-0.35wt％、Mn 0.35-0.65wt％、P0.025-0.040wt％、S 0.025-0.040wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述生铁化学成分C3.0-3.5wt％、Si 0.30-0.55wt％、Mn 0.40-0.65wt％、P 0.060-0.100wt％、S0.030-0.050wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅钙钡→硅铁→高碳锰铁→高碳铬铁→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按2.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si52.5wt％，Ca 11.5wt％，Ba 13.5wt％，Al 4.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.5-8.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按19.5～20.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.8wt％，C 7.8wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.5～2.6kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt％，C 7.8wt％，P 0.085wt％，S0.035wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.35～0.60kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁：Mo 56.5wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.70～1.95kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 77.6wt％，N 16.5wt％，C 3.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；
C、钢水LF炉精炼：将钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(20～30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位6～8档化渣，通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况：若渣况较稀，补加石灰4.0～6.0kg/t钢、电石1.0kg/t钢调渣，反之加预熔型精炼渣1.0～2.0kg/t钢调整，控制渣碱度为5.5～7.0，之后测温、取样，根据钢样和温度检测结果，加入合金调整钢液成分和下电极升温；之后将钢水温度加热至1540～1550℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt％、Ca 29.5wt％、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量100m；喂线结束采用流量为15～25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间≥5分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
D、钢水浇铸：在中间包温度为1535～1545℃，拉速为2.0～2.2m/min，二冷比水量为1.5～1.7L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流大方坯铸机将钢水浇铸成断面165mm×165mm的大方坯；
E、钢坯加热：将钢坯经输送辊道送至侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热，钢坯热装温度为650-830℃，高炉煤气和空气预热温度≥1000℃，加热炉炉膛采用为微正压操作，压力为8-15Pa，炉内气氛为还原性气氛；
F、轧制：加热后的钢坯经辊道输送至全连轧棒材机组，开轧温度为1020-1050℃，轧件经粗轧、中轧及预穿水控冷段后即进入精轧机组精轧；
G、冷却：轧后的钢筋经倍尺飞剪剪切后通过辊道+裙板上钢系统进入步进式冷床空冷，所述冷床面积为120m×9.5m。
H、精整：冷床上的钢筋经对齐辊道、移钢小车输送,钢筋进入剪切前辊道,采用850t冷剪机进行定尺剪切，钢筋长度偏差:0 +40mm，精整后经取样、检验,收集，定支打捆，计重标识入库；并进行井字型堆垛，自然冷却后得到目标物。
所述步骤E中加热炉均热段温度控制在1070-1120℃，加热时间为70-90分钟，钢坯温度控制为1020-1050℃。
所述步骤F中，18架全连轧棒材机组工艺布置方式为：粗轧Φ550×4/Φ450×2、中轧Φ450×6、精轧Φ380×6，精轧机组前还配置有1段长4.9m、工作时水压P＝1.2-1.3Mpa、流量50-55m3/h的预穿水控冷装置。
所述步骤F中，生产过程中轧件进入精轧机组前的温度控制在950-980℃，经精轧后的终轧温度控制在1000-1030℃；轧制过程中，成品钢筋内径尺寸偏差按照d±0.20mm控制；钢筋重量负偏差控制在：-1％-3％；轧制速度V＝8.5-12.6mm/s。
实施例1
一种水电站工程用Φ28mm大规格HRB600高强抗震钢筋，经过下列工艺步骤制备：
A、钢水冶炼：将化学成分C 4.0wt％、Si 0.30wt％、Mn 0.30wt％、P 0.080wt％、S0.020wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学成分C 0.12wt％、Si0.15wt％、Mn0.35wt％、P 0.025wt％、S 0.025wt％，其余为Fe及不t钢可避免的不纯物的废钢及化学成分C 3.0wt％、Si 0.30wt％、Mn 0.40wt％、P 0.060wt％、S 0.030wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁分别按930kg/、100kg/t钢、30kg/t钢加入120吨转炉中，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.08wt％，出钢温度1640℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为：2.0kg/t钢，精炼渣加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30NL/min。
B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅钙钡→硅铁→高碳锰铁→高碳铬铁→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按2.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si52.5wt％，Ca 11.5wt％，Ba 13.5wt％，Al 4.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按19.5kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.8wt％，C 7.8wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt％，C 7.8wt％，P 0.085wt％，S 0.035wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.35kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁：Mo 56.5wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.70kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 77.6wt％，N 16.5wt％，C3.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序。
C、钢水LF炉精炼：将钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(20NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位6～8档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况；若渣况较稀，补加石灰4.0kg/t钢、电石1.0kg/t钢调渣，反之加预熔型精炼渣1.0kg/t钢调整，控制渣碱度为5.5；之后测温、取样，根据钢样和温度检测结果，加入合金调整钢液成分和下电极升温，确保成分和温度合格；之后将钢水温度加热至1550℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt％、Ca 29.5wt％、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量100m；喂线结束采用流量为15NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间5分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包温度为1545℃，拉速为2.0m/min，二冷比水量为1.7L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流大方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的大方坯。
E、钢坯加热:将钢坯经输送辊道送至侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热,钢坯热装温度650℃，高炉煤气和空气预热温度1000℃；加热炉炉膛采用为微正压操作，压力为8Pa；炉内气氛为还原性气氛；加热炉均热段温度控制在1100℃，加热时间为90分钟，钢坯温度控制为1050℃。
F、轧制:加热后的钢坯经辊道输送至全连轧棒材机组,开轧温度1050℃；18架全连轧棒材机组采用平/立(H/V)交替典型布置,工艺布置:粗轧Φ550×4/Φ450×2；中轧Φ450×6；1段预穿水控冷装置+精轧Φ380×6。精轧机组前配置有1段预穿水控冷装置长4.9m(工作时水压P1.2MPa,流量50m3/h)；生产过程中轧件经粗轧、中轧及预穿水控冷段后(即进入精轧机组前)的温度控制为980℃,经精轧后的终轧温度控制为1030℃。轧制过程中,严格控制各道料型尺寸,成品钢筋内径按d±0.20mm控制；钢筋重量负偏差控制为-3％；轧制速度V为12.5mm/s。
G、冷却:轧后的钢筋经倍尺飞剪剪切后通过辊道+裙板上钢系统进入步进式冷床空冷(自然冷却),冷床面积:120m×9.5m。
H、精整:冷床上的钢筋经对齐辊道、移钢小车输送,钢筋进入剪切前辊道,采用850t冷剪机进行定尺剪切,钢筋长度偏差:0 +40mm；钢筋经取样、检验,收集,定支打捆,计重标识入库；并进行井字型堆垛,自然冷却，即获得具有下列重量百分比的化学成分的HRB600高强抗震钢筋：C 0.23wt％、Si 0.50wt％、Mn 1.45wt％、S0.025wt％、P 0.030wt％、Cr0.12wt％、Mo 0.020wt％、V 0.125wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；该大规格细晶高强钢筋具有下列工艺力学性能(见表2)；高强钢筋组织为：铁素体+中等片状珠光体(42％),晶粒度为10.0级。
表2 Φ28mm HRB600供水电站用高强钢筋力学性能
Figure GDA0002510104010000111
实施例2
一种用于水电站用Φ32mm大规格HRB600高强抗震钢筋，经过下列工艺步骤制备：
A、钢水冶炼：将化学成分C 4.5wt％、Si 0.42wt％、Mn 0.45wt％、P 0.100wt％、S0.035wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学成分C 0.16wt％、Si 0.25wt％、Mn0.50wt％、P 0.032wt％、S 0.032wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学成分C3.2wt％、Si 0.42wt％、Mn 0.52wt％、P 0.080wt％、S 0.040wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁分别按935kg/t钢、110kg/t钢、35kg/t钢加入120吨转炉中，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.10wt％，出钢温度1655℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为：2.0kg/t钢，精炼渣加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为40NL/min。
B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅钙钡→硅铁→高碳锰铁→高碳铬铁→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按2.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si52.5wt％，Ca 11.5wt％，Ba 13.5wt％，Al 4.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按7.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按20.2kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.8wt％，C 7.8wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.0kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt％，C 7.8wt％，P 0.085wt％，S 0.035wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.47kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁：Mo 56.5wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.82kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 77.6wt％，N 16.5wt％，C3.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序。
C、钢水LF炉精炼：将钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位6～8档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况；若渣况较稀，补加石灰5.0kg/t钢、电石1.0kg/t钢调渣，反之加预熔型精炼渣2.0kg/t钢调整，控制渣碱度为6.5；之后测温、取样，根据钢样和温度检测结果，加入合金调整钢液成分和下电极升温，确保成分和温度合格；之后将钢水温度加热至1545℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt％、Ca 29.5wt％、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量100m；喂线结束采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包温度为1540℃，拉速为2.1m/min，二冷比水量为1.6L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流大方坯铸机将钢水浇铸成断面165mm×165mm的大方坯。
E、钢坯加热:将钢坯经输送辊道送至侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热,钢坯热装温度740℃。高炉煤气和空气预热温度1020℃，加热炉炉膛采用为微正压操作，压力为13Pa；炉内气氛为还原性气氛；加热炉均热段温度控制在1100℃，加热时间为80分钟，钢坯温度控制为1035℃。
F、轧制:加热后的钢坯经辊道输送至全连轧棒材机组,开轧温度1040℃。18架全连轧棒材机组采用平/立(H/V)交替典型布置,工艺布置:粗轧Φ550×4/Φ450×2；中轧Φ450×6；1段预穿水控冷装置+精轧Φ380×6。精轧机组前配置有1段预穿水控冷装置长4.9m(工作时水压P1.3MPa,流量55m3/h)；生产过程中轧件经粗轧、中轧及预穿水控冷段后(即进入精轧机组前)的温度控制为965℃,经精轧后的终轧温度控制为1010℃。轧制过程中,严格控制各道料型尺寸,成品钢筋内径按d±0.20mm控制；钢筋重量负偏差控制为-2％；轧制速度V为10.5mm/s。
G.冷却:轧后的钢筋经倍尺飞剪剪切后通过辊道+裙板上钢系统进入步进式冷床空冷(自然冷却),冷床面积:120m×9.5m。
H.精整:冷床上的钢筋经对齐辊道、移钢小车输送,钢筋进入剪切前辊道,采用850t冷剪机进行定尺剪切,钢筋长度偏差:0 +40mm；钢筋经取样、检验,收集,定支打捆,计重标识入库；并进行井字型堆垛,自然冷却。即获得具有下列重量百分比的化学成分的HRB600高强抗震钢筋：C 0.25wt％、Si 0.57wt％、Mn 1.50wt％、S0.030wt％、P 0.035wt％、Cr0.15wt％、Mo 0.027wt％、V 0.132wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；该大规格细晶高强钢筋具有下列工艺力学性能(见表3)；高强钢筋组织为铁素体+中等片状珠光体(44％),晶粒度为10.5级。
表3 Φ32mm HRB600供水电站用高强钢筋力学性能
Figure GDA0002510104010000131
Figure GDA0002510104010000141
实施例3
一种供水电站用Φ36mm大规格HRB600高强抗震钢筋，经过下列工艺步骤制备：
A、钢水冶炼：将化学成分C 5.0wt％、Si0.55wt％、Mn 0.60wt％、P 0.120wt％、S0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的铁水、化学成分C 0.16wt％、Si0.25wt％、Mn0.50wt％、P 0.032wt％、S 0.032wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢及化学成分C3.5wt％、Si 0.55wt％、Mn0.65wt％、P 0.100wt％、S0.050wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁分别按940kg/t钢、115kg/t钢、40kg/t钢加入120吨转炉中，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.12wt％，出钢温度1660℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为：2.0kg/t钢，精炼渣加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为50NL/min。
B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅钙钡→硅铁→高碳锰铁→高碳铬铁→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按2.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si52.5wt％，Ca 11.5wt％，Ba 13.5wt％，Al 4.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按8.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按20.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.8wt％，C 7.8wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.6kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt％，C 7.8wt％，P 0.085wt％，S 0.035wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.60kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁：Mo 56.5wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.95kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 77.6wt％，N 16.5wt％，C3.2wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序。
C、钢水LF炉精炼：将B步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位6～8档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况；若渣况较稀，补加石灰6.0kg/t钢、电石1.0kg/t钢调渣，反之加预熔型精炼渣2.0kg/t钢调整，控制渣碱度为7.0；之后测温、取样，根据钢样和温度检测结果，加入合金调整钢液成分和下电极升温，确保成分和温度合格；之后将钢水温度加热至1540℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt％、Ca 29.5wt％、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量100m；喂线结束采用流量为25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包温度为1535℃，拉速为2.2m/min，二冷比水量为1.5L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流大方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的大方坯。
E、钢坯加热:将D步骤的钢坯经输送辊道送至侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热,钢坯热装温度830℃。高炉煤气和空气预热温度1050℃，加热炉炉膛采用为微正压操作，压力为15Pa；炉内气氛为还原性气氛；加热炉均热段温度控制在1070℃，加热时间为70分钟，钢坯温度控制为1020℃。
F、轧制:加热后的钢坯经辊道输送至全连轧棒材机组,开轧温度1020℃。18架全连轧棒材机组采用平/立(H/V)交替典型布置,工艺布置:粗轧Φ550×4/Φ450×2；中轧Φ450×6；1段预穿水控冷装置+精轧Φ380×6。精轧机组前配置有1段预穿水控冷装置长4.9m(工作时水压P1.3MPa,流量55m3/h)；生产过程中轧件经粗轧、中轧及预穿水控冷段后(即进入精轧机组前)的温度控制在950℃,经精轧后的终轧温度控制在1000℃。轧制过程中,严格控制各道料型尺寸,成品钢筋内径按d±0.20mm控制；钢筋重量负偏差控制为-1％；轧制速度V为8.5mm/s。
G、冷却:轧后的钢筋经倍尺飞剪剪切后通过辊道+裙板上钢系统进入步进式冷床空冷(自然冷却),冷床面积:120m×9.5m。
H、精整:冷床上的钢筋经对齐辊道、移钢小车输送,钢筋进入剪切前辊道,采用850t冷剪机进行定尺剪切,钢筋长度偏差:0 +40mm；钢筋经取样、检验,收集,定支打捆,计重标识入库；并进行井字型堆垛,自然冷却。
即获得具有下列重量百分比的化学成分的HRB600高强抗震钢筋：C 0.26wt％、Si0.65wt％、Mn 1.55wt％、S0.035wt％、P0.040wt％,Cr 0.18wt％,Mo 0.035wt％、V0.140wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物；该大规格细晶高强钢筋具有下列工艺力学性能(见表4)；高强钢筋组织为铁素体+中等片状珠光体(45％),晶粒度为10.5级。
表4 Φ28-36mm HRB600供水电站用高强钢筋力学性能
Figure GDA0002510104010000161

Claims (4)

1.一种水电站工程用Φ28-36mm HRB600高强抗震钢筋的制备方法，其特征在于，钢筋的化学成分按重量计为：C 0.23~0.26wt%、Si 0.50~0.65wt%、Mn 1.45~1.55wt%、S0.025~0.035wt%、P 0.030~0.040wt%，Cr 0.12~0.18wt%，Mo 0.020~0.035wt%、V 0.125~0.140wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；钢筋的高强钢筋组织为铁素体+42~45%的中等片状珠光体，晶粒度为10.0~10.5级；制备方法具体包括以下步骤：
A、钢水冶炼：将铁水、废钢及生铁分别按930~940kg/t钢、100~115kg/t钢、30~40kg/t钢加入120吨转炉中，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量为0.08~0.12wt%，出钢温度≤1660℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为：2.0kg/t钢，精炼渣加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30~50NL/min；所述铁水化学成分C 4.0~5.0wt%、Si 0.30~0.55wt%、Mn0.30~0.60wt%、P 0.080~0.120wt%、S≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述废钢化学成分C 0.12~0.20wt%、Si 0.15~0.35wt%、Mn 0.35~0.65wt%、P 0.025~0.040wt%、S0.025~0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述生铁化学成分C 3.0~3.5wt%、Si0.30~0.55wt%、Mn 0.40~0.65wt%、P 0.060~0.100wt%、S 0.030~0.050wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；
B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅钙钡→硅铁→高碳锰铁→高碳铬铁→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按2.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金：Si 52.5wt%，Ca 11.5wt%，Ba 13.5wt%，Al4.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.5~8.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按19.5~20.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.8wt%，C 7.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.5~2.6kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt%，C 7.8wt%，P 0.085wt%，S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.35~0.60kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁：Mo 56.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.70~1.95 kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 77.6wt%，N16.5wt%，C 3.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；
C、钢水LF炉精炼：将钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟，然后下电极采用档位6~8档化渣，通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况：若渣况较稀，补加石灰4.0~6.0kg/t钢、电石1.0kg/t钢调渣，反之加预熔型精炼渣1.0~2.0kg/t钢调整，控制渣碱度为5.5~7.0，之后测温、取样，根据钢样和温度检测结果，加入合金调整钢液成分和下电极升温；之后将钢水温度加热至1540~1550℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 56.5wt%、Ca 29.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量100m；喂线结束采用流量为15~25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间≥5分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
D、钢水浇铸：在中间包温度为1535~1545℃，拉速为2.0~2.2m/min，二冷比水量为1.5~1.7L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流大方坯铸机将钢水浇铸成断面165mm×165mm的大方坯；
E、钢坯加热：将钢坯经输送辊道送至侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热，钢坯热装温度为650~830℃，高炉煤气和空气预热温度≥1000℃，加热炉炉膛采用为微正压操作，压力为8~15Pa，炉内气氛为还原性气氛；
F、轧制：加热后的钢坯经辊道输送至全连轧棒材机组，开轧温度为1020~1050℃，轧件经粗轧、中轧及预穿水控冷段后即进入精轧机组精轧；
G、冷却：轧后的钢筋经倍尺飞剪剪切后通过辊道+裙板上钢系统进入步进式冷床空冷，所述冷床面积为120m×9.5m；
H、精整：冷床上的钢筋经对齐辊道、移钢小车输送,钢筋进入剪切前辊道,采用850t冷剪机进行定尺剪切，钢筋长度偏差:0 +40mm，精整后经取样、检验,收集，定支打捆，计重标识入库；并进行井字型堆垛，自然冷却后得到目标物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤E中加热炉均热段温度控制在1070~1120℃，加热时间为70~90分钟，钢坯温度控制为1020~1050℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤F中，18架全连轧棒材机组工艺布置方式为：粗轧Φ550×4/Φ450×2、中轧Φ450×6、精轧Φ380×6，精轧机组前还配置有1段长4.9m、工作时水压P=1.2~1.3Mpa、流量50~55m3/h的预穿水控冷装置。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤F中，生产过程中轧件进入精轧机组前的温度控制在950~980℃，经精轧后的终轧温度控制在1000~1030℃；轧制过程中，成品钢筋内径尺寸偏差按照d±0.20mm控制；钢筋重量负偏差控制在：-1%-3%；轧制速度V=8.5-12.6mm/s。
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