CN111378902B - 铌铬微合金化生产32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了铌铬微合金化生产32‑40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋及其制备方法，所述钢筋的化学成分按重量计为：C 0.21～0.25 wt%、Si 0.35～0.47wt%、Mn 0.95～1.15wt%、Cr 0.280‑0.350wt%、Nb 0.025～0.032wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N≤0.0090wt%，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、钢水氩站精炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序；本发明通过在钢中加入铌铁、铬铁，采用适当的轧后控冷工艺，增加了Nb(C,N)、Cr(C,N)等碳氮化物沉淀析出的驱动力，在低温铁素体区基体、晶界及位错线上析出了大量细小弥散的第二相，使铁素体基体得到强化，钢的强度显著提高，同时改善了钢的焊接、时效等性能；本发明工艺具有生产成本低、工艺适用性强等特点，生产成本同比现有钒微合金化工艺降低50元/t钢以上。

Description

铌铬微合金化生产32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋及其 制备方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及铌铬微合金化生产32-40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋及其制备方法。
背景技术
GB/T 1499.2-2018标准实施后，国内热轧带肋钢筋生产企业基本都采用钒微合金化工艺生产直条带肋钢筋，同时通过优化化学成分控制及轧制工艺，确保钢筋宏观金相、微观组织及截面维氏硬度满足新标准检验要求。目前国内已有针对GB/T 1499.2-2018标准实施后HRB400E直条抗震钢筋生产技术的相关研究报道，主要采用钒氮微合金化工艺，钢中加入一定量的钒氮合金或氮化钒铁，公称直径32mm及以上大规格HRB400E钢中V含量控制为0.030～0.040wt%，通过控制轧制温度和轧制道次得到宏观金相、截面维氏硬度、微观组织满足GB/T 1499.2-2018标准要求的公称直径32mm及以上大规格HRB400E钢筋。由于钒合金价格昂贵，导致生产成本较高，不利于钢筋企业生产成本的降低和产品市场竞争力的提升。目前尚无铌铬微合金化生产公称直径32-40mm大规格HRB400E细晶高强韧抗震钢筋的制备方法的相关专利和论文研究报道。
针对上述问题，开发一种采用铌铬微合金化生产公称直径32-40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋的低成本方法是极其必要的。
发明内容
本发明的第一目的是提供铌铬微合金化生产公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋，本发明的第二目的是提供铌铬微合金化生产公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的，铌铬微合金化生产公称直径32-40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋，其特征在于，所述钢筋的化学成分按重量计为：C 0.21～0.25 wt%、Si 0.35～0.47wt%、Mn 0.95～1.15wt%、Cr 0.280～0.350wt%、Nb 0.025～0.032wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N≤0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明的第一目的是这样实现的，铌铬微合金化生产公称直径32-40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋的制备方法，包括钢水冶炼、脱氧合金、钢水氩站精炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序，具体包括以下步骤：
a、钢水冶炼：分别按145～160kg/t钢、10kg/t钢的冷料装入配比，将化学成分C 0.12～0.20wt%，Si 0.17～0.30wt%，Mn 0.25～0.50wt% ，P 0.028～0.042wt%，S 0.022～0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢、化学成分C 0.12～0.20wt%，Si 0.17～0.30wt%，Mn 0.25～0.50wt% ，P 0.028～0.042wt%，S 0.022～0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入LD转炉中，之后按910～920kg/t钢的装入配比，将化学成分C 4.2～4.6wt%、Si 0.20～0.45wt%、Mn 0.55～0.80wt% 、P 0.105～0.135wt%、S≤0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，温度≥1300℃的铁水加入LD转炉中进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为25～30kg/t钢，轻烧白云石加入量为20～25kg/t钢，菱镁球加入量为1.5～3.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.06wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入活性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，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～25NL/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：碳化钙复合脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳铬铁→钢筋专用铌铁，依次向钢包中加入下列物质：按1.0～1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化钙复合脱氧剂：CaC26.5wt%, Si 28.5wt%, Al 7.5wt%, Ba 4.5wt%, Al2O3 11.5wt%，其余为不可避免的不纯物；按2.8kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化硅：SiC 85.5wt%，C 27.2wt%，P 0.068wt%，S0.046wt%，其余为不可避免的不纯物；按1.6～3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si72.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.0～17.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.2wt%，Si 17.3wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.8～6.2kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.6wt%，C 8.3wt%，P 0.065wt%，S 0.042wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.65～0.85kg/t钢的量，加入下列质量比的钢筋专用铌铁：Nb 42.2wt%，Si 5.2wt%，C 0.85wt%，P 4.60wt%，S 0.055wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理；
c、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氩气带，开启氩气采用流量为25～30NL/min的氩气对钢水进行吹氩处理，吹氩时间为5分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/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1520～1540℃，拉速为2.8～3.0m/min，结晶器冷却水流量为130～140m3/h，二冷比水量为1.5～1.7L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；
e、钢坯加热：将钢坯送入均热段炉温为1055～1110℃的加热炉中，加热,后出钢，之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制；
f、钢坯控轧控冷：将e步骤钢坯在速度为0.4～0.6m/s的轧制条件下粗轧6个道次；之后在速度为2.5～3.0 m/s的轧制条件下中轧4个道次；最后在速度为8.0～9.0m/s的轧制条件下精轧2～3个道次；将精轧后钢材通过2个长4.5米的长管水冷段装置进行控冷，水泵开启数2台，水泵压力为1.2～1.6MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为890～910℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温得到目标物。
本发明的有益效果为：
1、本方法中轧钢采用较低的开轧温度及轧后分段控冷工艺，细化了原始奥氏体晶粒，增加了奥氏体向铁素体转变时铁素体晶粒的形核位置及形核速率，使铁素体晶粒显著细化，钢筋横截面中心晶粒度达11.0级以上，横截面基圆晶粒度达12.0级以上，细晶强化效果显著，同时改善了钢的塑韧性；钢中加入铬，淬透性和二次硬化作用得到明显提高，促进了钢强度的提高，同时还提高了钢的钝化耐腐蚀能力；钢中加入铌铁、铬铁，采用适当的轧后控冷工艺，增加了Nb(C,N)、Cr(C,N)等碳氮化物沉淀析出的驱动力，在低温铁素体区基体、晶界及位错线上析出了大量细小弥散的第二相，使铁素体基体得到强化，钢的强度显著提高，同时改善了钢的焊接、时效等性能；钢中加入Nb，使钢筋中珠光体片层间距减小，细化了珠光体片层，改善了钢的塑韧性；钢筋横截面中心部位形成含量1～3%粒状贝氏体，其位错密度较高，位错处分布均匀细小的碳化物颗粒，可以显著提高钢的抗拉强度，改善抗震性能；
2、本方法通过对化学成分设计、转炉冶炼、脱氧合金化、连铸、轧钢加热制度、轧制温度及控冷工艺集成创新，充分发挥了细晶强化、多相组织复合强化及析出强化等多种强化作用，所生产钢筋具有工艺力学性能优异稳定、显微组织细小均匀、塑韧性好、低应变时效性、抗震性能优异等优点；
3、本方法提供的工艺具有生产成本低、工艺适用性强等特点，所生产钢筋各项指标全面优于GB/T 1499.2-2018，生产成本同比现有钒微合金化工艺降低50元/t钢以上，大幅降低了GB/T 1499.2-2018实施后HRB400E钢筋生产成本，提高了产品市场竞争力，具有显著的经济和社会效益。
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。
本发明铌铬微合金化生产公称直径32-40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋，其特征在于，所述钢筋的化学成分按重量计为：C 0.21～0.25 wt%、Si 0.35～0.47wt%、Mn 0.95～1.15wt%、Cr 0.280～0.350wt%、Nb 0.025～0.032wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N≤0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明铌铬微合金化生产公称直径32-40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋的制备方法，包括钢水冶炼、脱氧合金、钢水氩站精炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序，具体包括以下步骤：
a、钢水冶炼：分别按145～160kg/t钢、10kg/t钢的冷料装入配比，将化学成分C 0.12～0.20wt%，Si 0.17～0.30wt%，Mn 0.25～0.50wt% ，P 0.028～0.042wt%，S 0.022～0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢、化学成分C 0.12～0.20wt%，Si 0.17～0.30wt%，Mn 0.25～0.50wt% ，P 0.028～0.042wt%，S 0.022～0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入LD转炉中，之后按910～920kg/t钢的装入配比，将化学成分C 4.2～4.6wt%、Si 0.20～0.45wt%、Mn 0.55～0.80wt% 、P 0.105～0.135wt%、S≤0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，温度≥1300℃的铁水加入LD转炉中进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为25～30kg/t钢，轻烧白云石加入量为20～25kg/t钢，菱镁球加入量为1.5～3.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.06wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入活性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，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～25NL/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：碳化钙复合脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳铬铁→钢筋专用铌铁，依次向钢包中加入下列物质：按1.0～1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化钙复合脱氧剂：CaC26.5wt%, Si 28.5wt%, Al 7.5wt%, Ba 4.5wt%, Al2O3 11.5wt%，其余为不可避免的不纯物；按2.8kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化硅：SiC 85.5wt%，C 27.2wt%，P 0.068wt%，S0.046wt%，其余为不可避免的不纯物；按1.6～3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si72.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.0～17.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.2wt%，Si 17.3wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.8～6.2kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.6wt%，C 8.3wt%，P 0.065wt%，S 0.042wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.65～0.85kg/t钢的量，加入下列质量比的钢筋专用铌铁：Nb 42.2wt%，Si 5.2wt%，C 0.85wt%，P 4.60wt%，S 0.055wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理；
c、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氩气带，开启氩气采用流量为25～30NL/min的氩气对钢水进行吹氩处理，吹氩时间为5分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/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1520～1540℃，拉速为2.8～3.0m/min，结晶器冷却水流量为130～140m3/h，二冷比水量为1.5～1.7L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；
e、钢坯加热：将钢坯送入均热段炉温为1055～1110℃的加热炉中，加热,后出钢，之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制；
f、钢坯控轧控冷：将e步骤钢坯在速度为0.4～0.6m/s的轧制条件下粗轧6个道次；之后在速度为2.5～3.0 m/s的轧制条件下中轧4个道次；最后在速度为8.0～9.0m/s的轧制条件下精轧2～3个道次；将精轧后钢材通过2个长4.5米的长管水冷段装置进行控冷，水泵开启数2台，水泵压力为1.2～1.6MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为890～910℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温即得到具有以下化学成分的生产公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋：C 0.21～0.25 wt%、Si 0.35～0.47wt%、Mn 0.95～1.15wt%、Cr 0.280～0.350wt%、Nb 0.025～0.032wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N≤0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
所述d步骤中铸坯出拉矫机矫直温度控制为1000～1015℃。
所述步骤d的二冷比水量是指：连铸机二冷区单位时间内消耗的总水量与单位时间内通过二冷区铸坯质量的比值，以L/kg为单位，它是连铸二次冷却喷水强度的指标。
所述e步骤中的加热温度为50～70min。
所述e步骤中钢坯出钢温度为1010～1030℃。
本发明铌铬微合金化生产公称直径32-40mm 的HRB400E细晶高强韧抗震钢筋工艺力学性能、显微组织、维氏硬度差及时效性能见表1-3。
表1 本发明公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋工艺力学性能
Figure 929485DEST_PATH_IMAGE001
表2 本发明公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋金相组织及维氏硬度
Figure 112205DEST_PATH_IMAGE002
表3 本发明公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋时效性能
Figure 95205DEST_PATH_IMAGE003
。
实施例1
a、钢水冶炼：分别按145kg/t钢、10kg/t钢的冷料装入配比，在LD转炉加入下列质量比的废钢(化学成分: C 0.12wt%，Si 0.17wt%，Mn 0.25wt% ，P 0.028wt%，S 0.022wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分：C3.1wt%、Si 0.20 wt%、Mn 0.45wt% 、P0.068wt%、S 0.024wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)；之后按920kg/t钢的铁水装入配比，在LD转炉加入下列温度及质量比的铁水：铁水温度1300℃，铁水成分C 4.2wt%、Si0.20wt%、Mn 0.55wt% 、P 0.105wt%、S 0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；废钢、生铁及铁水兑入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为25kg/t钢，轻烧白云石加入量为20kg/t钢，菱镁球加入量为1.5kg/t钢，控制终点碳含量0.09wt%，出钢温度1635℃；出钢前向钢包底部加入活性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，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20NL/min。
b、脱氧合金化：将a步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：碳化钙复合脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳铬铁→钢筋专用铌铁，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化钙复合脱氧剂：CaC 26.5wt%, Si 28.5wt%, Al 7.5wt%, Ba 4.5wt%, Al2O3 11.5wt%，其余为不可避免的不纯物；按2.8kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化硅：SiC 85.5wt%，C 27.2wt%，P0.068wt%，S0.046wt%，其余为不可避免的不纯物；按1.6kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 72.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.2wt%，Si 17.3wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.6wt%，C 8.3wt%，P 0.065wt%，S 0.042wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.65kg/t钢的量，加入下列质量比的钢筋专用铌铁：Nb 42.2wt%，Si 5.2wt%，C 0.85wt%，P 4.60wt%，S 0.055wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理。
c、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氩气带，开启氩气采用流量为25NL/min的氩气对钢水进行吹氩处理，吹氩时间为5分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/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2.8m/min，结晶器冷却水流量为140m3/h，二冷比水量为1.7L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将c步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；铸坯出拉矫机矫直温度控制为1000℃。
e、钢坯加热：将d步骤钢坯送入均热段炉温为1110℃的加热炉中，加热60分钟，钢坯出钢温度为1030℃，之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制。
f、钢坯控轧控冷：将e步骤钢坯在速度为0.6m/s的轧制条件下粗轧6个道次；之后在速度为3.0 m/s的轧制条件下中轧4个道次；最后在速度为9.0m/s的轧制条件下精轧3个道次；将精轧后钢材通过2个长管水冷段装置(每个长度4.5米)进行控冷，水泵开启数2台，水泵压力为1.2MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为890℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温，即获得具有下列重量百分比化学成分的公称直径32mm大规格HRB400E细晶高强韧抗震钢筋：C 0.21 wt%、Si 0.35wt%、Mn 0.95wt%、Cr 0.280wt%、Nb 0.025wt%、S 0.025wt%、P0.030wt%、N 0.0070wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
实施例1的铌铬微合金化生产公称直径32mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋工艺力学性能、显微组织、维氏硬度差及时效性能见表4-6。
表4 实施例1的公称直径32mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋工艺力学性能
Figure 959255DEST_PATH_IMAGE004
表5 实施例1的公称直径32mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋金相组织及维氏硬度
Figure 39207DEST_PATH_IMAGE005
表6 实施例1的公称直径32mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋时效性能
Figure 314199DEST_PATH_IMAGE006
。
实施例2
a、钢水冶炼：分别按150kg/t钢、10kg/t钢的冷料装入配比，在LD转炉加入下列质量比的废钢(化学成分: C 0.18wt%，Si 0.23wt%，Mn 0.38wt% ，P 0.035wt%，S 0.029wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分：C3.2wt%、Si 0.30 wt%、Mn 0.62wt% 、P0.075wt%、S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)；之后按915kg/t钢的铁水装入配比，在LD转炉加入下列温度及质量比的铁水：铁水温度1310℃，铁水成分C 4.4wt%、Si0.32wt%、Mn 0.67wt% 、P 0.120wt%、S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；废钢、生铁及铁水兑入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为28kg/t钢，轻烧白云石加入量为23kg/t钢，菱镁球加入量为2.2kg/t钢，控制终点碳含量0.07wt%，出钢温度1645℃；出钢前向钢包底部加入活性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，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为25NL/min。
b、脱氧合金化：将a步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：碳化钙复合脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳铬铁→钢筋专用铌铁，依次向钢包中加入下列物质：按1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化钙复合脱氧剂：CaC 26.5wt%, Si 28.5wt%, Al 7.5wt%, Ba 4.5wt%, Al2O3 11.5wt%，其余为不可避免的不纯物；按2.8kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化硅：SiC 85.5wt%，C 27.2wt%，P0.068wt%，S0.046wt%，其余为不可避免的不纯物；按2.3kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 72.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按15.6kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.2wt%，Si 17.3wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.5kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.6wt%，C 8.3wt%，P 0.065wt%，S 0.042wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.75kg/t钢的量，加入下列质量比的钢筋专用铌铁：Nb 42.2wt%，Si 5.2wt%，C 0.85wt%，P 4.60wt%，S 0.055wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理。
c、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氩气带，开启氩气采用流量为25NL/min的氩气对钢水进行吹氩处理，吹氩时间为5分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/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1530℃，拉速为2.9m/min，结晶器冷却水流量为135m3/h，二冷比水量为1.6L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将c步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；铸坯出拉矫机矫直温度控制为1010℃。
e、钢坯加热：将d步骤钢坯送入均热段炉温为1080℃的加热炉中，加热60分钟，钢坯出钢温度为1020℃，之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制。
f、钢坯控轧控冷：将e步骤钢坯在速度为0.5m/s的轧制条件下粗轧6个道次；之后在速度为2.8 m/s的轧制条件下中轧4个道次；最后在速度为8.5m/s的轧制条件下精轧2个道次；将精轧后钢材通过2个长管水冷段装置(每个长度4.5米)进行控冷，水泵开启数2台，水泵压力为1.4MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为900℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温，即获得具有下列重量百分比化学成分的公称直径36mm大规格HRB400E细晶高强韧抗震钢筋：C 0.23 wt%、Si 0.43wt%、Mn 1.05wt%、Cr 0.310wt%、Nb 0.028wt%、S0.035wt%、P0.038wt%、N 0.0080wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
实施例2的铌铬微合金化生产公称直径36mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋工艺力学性能、显微组织、维氏硬度差及时效性能见表7-9。
表7 实施例2的公称直径36mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋工艺力学性能
Figure 50074DEST_PATH_IMAGE007
表8实施例2的公称直径36mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋金相组织及维氏硬度
Figure 514554DEST_PATH_IMAGE008
表9 实施例2的公称直径36mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋时效性能
Figure 386695DEST_PATH_IMAGE009
。
实施例3
a、钢水冶炼：分别按160kg/t钢、10kg/t钢的冷料装入配比，在LD转炉加入下列质量比的废钢(化学成分: C 0.20wt%，Si 0.30wt%，Mn 0.50wt% ，P 0.042wt%，S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分：C3.3wt%、Si 0.40 wt%、Mn 0.80wt% 、P0.082wt%、S 0.039wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)；之后按910kg/t钢的铁水装入配比，在LD转炉加入下列温度及质量比的铁水：铁水温度1320℃，铁水成分C 4.6wt%、Si0.45wt%、Mn 0.80wt% 、P 0.135wt%、S0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；废钢、生铁及铁水兑入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为30kg/t钢，轻烧白云石加入量为25kg/t钢，菱镁球加入量为3.0kg/t钢，控制终点碳含量0.06wt%，出钢温度1650℃；出钢前向钢包底部加入活性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，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为25NL/min。
b、脱氧合金化：将a步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：碳化钙复合脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳铬铁→钢筋专用铌铁，依次向钢包中加入下列物质：按1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化钙复合脱氧剂：CaC 26.5wt%, Si 28.5wt%, Al 7.5wt%, Ba 4.5wt%, Al2O3 11.5wt%，其余为不可避免的不纯物；按2.8kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化硅：SiC 85.5wt%，C 27.2wt%，P0.068wt%，S0.046wt%，其余为不可避免的不纯物；按3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 72.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按17.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.2wt%，Si 17.3wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.2kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.6wt%，C 8.3wt%，P 0.065wt%，S 0.042wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.85kg/t钢的量，加入下列质量比的钢筋专用铌铁：Nb 42.2wt%，Si 5.2wt%，C 0.85wt%，P 4.60wt%，S 0.055wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理。
c、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氩气带，开启氩气采用流量为30NL/min的氩气对钢水进行吹氩处理，吹氩时间为5分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/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1520℃，拉速为3.0m/min，结晶器冷却水流量为130m3/h，二冷比水量为1.5L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将c步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；铸坯出拉矫机矫直温度控制为1015℃。
e、钢坯加热：将d步骤钢坯送入均热段炉温为1055℃的加热炉中，加热60分钟，钢坯出钢温度为1010℃，之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制。
f、钢坯控轧控冷：将e步骤钢坯在速度为0.4m/s的轧制条件下粗轧6个道次；之后在速度为2.5 m/s的轧制条件下中轧4个道次；最后在速度为8.0m/s的轧制条件下精轧2个道次；将精轧后钢材通过2个长管水冷段装置(每个长度4.5米)进行控冷，水泵开启数2台，水泵压力为1.6MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为910℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温，即获得具有下列重量百分比化学成分的公称直径40mm大规格HRB400E细晶高强韧抗震钢筋：C 0.25 wt%、Si 0.47wt%、Mn 1.15wt%、Cr 0.350wt%、Nb 0.032wt%、S 0.045wt%、P0.045wt%、N 0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
实施例3的铌铬微合金化生产公称直径40mm的HRB400E细晶高强韧抗震钢筋工艺力学性能、显微组织、维氏硬度差及时效性能见表10-12。
表10 实施例3的公称直径40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋工艺力学性能
Figure 645638DEST_PATH_IMAGE010
表11 实施例3的公称直径40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋金相组织及维氏硬度
Figure 603229DEST_PATH_IMAGE011
表12 实施例3的公称直径40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋时效性能
Figure 605820DEST_PATH_IMAGE012

Claims (5)

1.一种铌铬微合金化生产公称直径32-40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋的制备方法，所述钢筋包括以下重量份的化学成分：C 0.21~0.25wt%、Si 0.35~0.47wt%、Mn 0.95~1.15wt%、Cr 0.280-0.350wt%、Nb 0.025~0.032wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N≤0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；制备方法包括钢水冶炼、脱氧合金、钢水氩站精炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序，其特征在于，具体包括以下步骤：
a、钢水冶炼：分别按145-160kg/t钢、10kg/t钢的冷料装入配比，将化学成分C 0.12~0.20wt%，Si 0.17~0.30wt%，Mn 0.25~0.50wt%，P 0.028~0.042wt%，S 0.022~0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢、化学成分C 0.12~0.20wt%，Si 0.17~0.30wt%，Mn 0.25~0.50wt%，P 0.028~0.042wt%，S 0.022~0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入LD转炉中，之后按910~920kg/t钢的装入配比，将化学成分C 4.2~4.6wt%、Si 0.20~0.45wt%、Mn 0.55~0.80wt%、P 0.105~0.135wt%、S≤0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，温度≥1300℃的铁水加入LD转炉中进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为25~30kg/t钢，轻烧白云石加入量为20~25kg/t钢，菱镁球加入量为1.5~3.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.06wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入活性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，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20~25NL/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：碳化钙复合脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳铬铁→钢筋专用铌铁，依次向钢包中加入下列物质：按1.0~1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化钙复合脱氧剂：CaC 26.5wt%，Si28.5wt%，Al 7.5wt%，Ba 4.5wt%，Al2O3 11.5wt%，其余为不可避免的不纯物；按2.8kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化硅：SiC 85.5wt%，C 27.2wt%，P 0.068wt%，S 0.046wt%，其余为不可避免的不纯物；按1.6~3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 72.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.0~17.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.2wt%，Si 17.3wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.8~6.2kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.6wt%，C 8.3wt%，P 0.065wt%，S 0.042wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.65~0.85kg/t钢的量，加入下列质量比的钢筋专用铌铁：Nb 42.2wt%，Si5.2wt%，C 0.85wt%，P 4.60wt%，S 0.055wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理；
c、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氩气带，开启氩气采用流量为25~30NL/min的氩气对钢水进行吹氩处理，吹氩时间为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1520~1540℃，拉速为2.8~3.0m/min，结晶器冷却水流量为130~140m3/h，二冷比水量为1.5~1.7L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；
e、钢坯加热：将钢坯送入均热段炉温为1055~1110℃的加热炉中加热后出钢，之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制；
f、钢坯控轧控冷：将钢坯在速度为0.4~0.6m/s的轧制条件下粗轧6个道次；之后在速度为2.5~3.0m/s的轧制条件下中轧4个道次；最后在速度为8.0~9.0m/s的轧制条件下精轧2~3个道次；将精轧后钢材通过2个长4.5米的长管水冷段装置进行控冷，水泵开启数2台，水泵压力为1.2~1.6MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为890~910℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温得到目标物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤d的小方坯铸机在浇铸过程中，其钢坯出拉矫机矫直温度控制为1000~1015℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述e步骤中加热时间为50~70min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述e步骤中出钢温度为1010~1030℃。
5.一种根据权利要求1~4中任一所述制备方法获得的铌铬微合金化生产公称直径32-40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋，所述钢筋包括以下重量份的化学成分：C 0.21~0.25wt%、Si 0.35~0.47wt%、Mn 0.95~1.15wt%、Cr 0.280-0.350wt%、Nb 0.025~0.032wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N≤0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
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