CN112139239B - 性能线差小的切分钢筋 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种性能线差小的切分钢筋，所述切分钢筋的成分为：碳：0.18％～0.25％，硅：0.20％～0.80％，锰：1.20％～1.60％，磷≤0.0045％，硫≤0.0045％；切分后，中间线的钢筋比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5～3.5％。本发明降低了切分各线的性能波动，提高了钢筋的性能稳定性。

Description

性能线差小的切分钢筋
技术领域
本发明涉及轧钢领域，具体涉及缩小切分后各线的力学性能线差的钢筋，即一种性能线差小的切分钢筋。
背景技术
为了提高小规格钢筋产量及生产效率，实现节能降耗，钢筋生产多采用切分轧制技术。目前国内φ25毫米及以下规格钢筋根据规格不同多倾向于选用二切分、三切分、四切分等切分方式进行生产，采用切分工艺生产的钢筋，产量可提高10～30％，相应地，能耗同时可降10～20％，因此，国内钢筋生产普遍采用了切分工艺进行生产，尤其是小规格钢筋。
钢筋采用切分工艺生产时尺寸线差控制是切分轧制的难点之一，尺寸线差既可引起尺寸及重量偏差超差，也会使钢筋性能产生波动，此种情况已普遍引起人们的重视并重点加以控制，如郑福印等人研究了钢筋四切分尺寸线差及控制方法，孟丽军分析解决了φ10mm钢筋五线切分尺寸线差等切分工艺难点，邵际平等人则从控冷及尺寸线差等方面对新疆昆玉钢铁有限公司棒材φ12毫米五切分性能线差进行了分析控制。目前，对钢筋尺寸线差的控制手段及相关的技术应用已相对成熟。
但是在生产中发现，即使切分钢筋尺寸线差控制较好、尺寸线差小的钢筋，钢筋的性能尤其是钢筋的强度差仍会有较大的差异，特别是采用三切分、四切分工艺的钢筋。
综上所述，现有技术中存在以下问题：在尺寸和重量偏差基本一致的情况下，切分各线之间的钢筋性能波动，钢筋各线的力学性能线差较大。
发明内容
本发明提供一种性能线差小的切分钢筋，以解决切分各线之间的钢筋性能波动，钢筋各线的力学性能线差较大的问题。
为此，本发明提出一种性能线差小的切分钢筋，所述切分钢筋的成分为：碳：0.18％～0.25％，硅：0.20％～0.80％，锰：1.20％～1.60％，磷≤0.0045％，硫≤0.0045％；
切分后，中间线的钢筋比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5～3.5％。
进一步地，所述性能线差小的切分钢筋为四切分钢筋，切分后，中间两线的钢筋比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5～3.5％。
进一步地，所述性能线差小的切分钢筋为三切分钢筋，成品钢筋中，切分后，中间一线的钢筋比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5～3.5％。
进一步地，所述性能线差小的切分钢筋的规格为Φ12～Φ20mm。
进一步地，钢筋坯料的成分还含有铌：0.023％～0.033％或钒：0.022％～0.034％、氮：0.0080％～0.0110％。
进一步地，所述步骤A中，碳：0.24％，硅：0.55％，锰：1.34％，磷：0.023％，硫：0.028％，铌：0.025％。
进一步地，碳：0.23％，硅：0.46％，锰：1.44％，磷：0.026％，硫：0.027％，钒：0.026％，氮：0.0088％。
进一步地，所述切分钢筋采用三切分或四切分工艺，三切分或四切分工艺中，预切孔K4、切分孔K3，成品前孔K2及成品孔K1的孔型设计及制作要求：
上述各孔型中，中间孔比两侧孔按2.5～3.5％放大孔内径。
通过合适的钢筋成分控制，结合改变切分孔型设计，利用加大重量偏差提高钢筋的强度，弥补三切分中间一线、四切分中间两线钢筋因钢质导致的强度下降，采用该技术后，Φ12～Φ20mm规格、采用三切分、四切分工艺的HRB400级钢筋，切分后各线钢筋的强度差从0～25MPa降低至0～15MPa以下，大大降低了切分各线的性能波动，提高了钢筋的性能稳定性。
1、加铌钢筋四切分性能：
屈服强度420～465MPa，平均值443MPa；
同批性能线差(屈服强度)：0～15MPa；平均值6MPa。
加铌钢筋三切分性能：
屈服强度425～465MPa，平均值448MPa；
同批性能线差(屈服强度)：0～10MPa；平均值4MPa。
2、加钒(氮)钢筋四切分性能：
屈服强度420～475MPa，平均值456MPa；
同批性能线差(屈服强度)：0～15MPa；平均值5MPa。
加钒(氮)钢筋三切分性能：
屈服强度420～480MPa，平均值453MPa；
同批性能线差(屈服强度)：0～10MPa；平均值4MPa。
附图说明
图1为本发明采用的切前孔K7的孔型结构示意图；
图2为本发明采用的切前孔K6的孔型结构示意图；
图3为本发明采用的切前孔K5的孔型结构示意图；
图4为本发明采用的预切孔K4的孔型结构示意图；
图5为本发明采用的切分孔K3的孔型结构示意图；
图6为本发明采用的成品前孔K2的孔型结构示意图，只示出了多个切分孔中的一个；
图7为本发明采用的成品孔K1的孔型结构示意图，只示出了多个切分孔中的一个。
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。
申请人在生产中发现，即使切分钢筋尺寸线差控制较好、尺寸线差小的钢筋，钢筋的性能尤其是钢筋的强度差仍会有较大的差异，特别是采用三切分、四切分工艺的钢筋，原因主要是：坯料横截面中心区域不可避免的中心疏松、中心偏析等缺陷及粗晶区在轧制切分后并非均衡分布至各线，亦即各线钢筋钢质不一，从而对钢筋的性能造成影响。
钢筋一般采用连铸方坯进行轧制生产，方坯横截面低倍组织分布极不均匀，一般由边部细等轴晶、中间柱状晶和心部粗等轴晶三部分组成；方坯最常见的缺陷包括等级不一、不可避免的中心疏松、中心偏析，如控制不当，还会出现缩孔、角部和中间裂纹、夹杂和表面气孔等缺陷，C、Mn、P、S等溶质元素一般都在坯料中心位置发生偏聚。因此，坯料本身的组织和缺陷在横截面上的分布是极不均匀的，即使质量正常的坯料，其中心区域的钢质也与其它部位的钢质差异较大。
钢筋目前常见的切分方式主要包括二切分及多线切分的三切分、四切分等。以四切分孔形系统为例，如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，主要包括切前孔K5～K7、预切孔K4、切分孔K3，成品前孔K2及成品孔K1。如图1、图2、图3，从四切分孔型系统可以看出，切前孔为椭圆孔、矩形孔或箱形孔，此时的切分前轧件与坯料相比，坯料的组织和缺陷位置基本上没有发生明显的变化，中心疏松、中心偏析仍处于轧件的中心部位；轧件通过预切孔、切分孔时，轧件被压扁并切分，当切分完成时，坯料的中心疏松、中心偏析带将主要分布至切分后的中间二线，而侧面两线则主要以坯料的边部细等轴晶、中间柱状晶的金属流构成，因此，由于坯料本身的组织和缺陷在横截面上的不均匀分布，导致轧件四切分后中间两线与侧面两线金属流的组织和缺陷有明显的不同。同理，对于三切分，切分后中间一线与侧面两线钢质差别大；对于二切分，切分后两线钢质则差别不大。
在尺寸和重量偏差基本一致的情况下，由于切分不同线之间钢质的差异，三切分的中间一线和四切分的中间两线强度均比侧面两线有明显的下降，以HRB400E为例，三切分的中间一线及四切分的中间两线强度均比侧面两线屈服强度下降12～16MPa，下降幅度在2.5～3.5％，二切分两线钢质相对一致，屈服强度差在5MPa左右，强度波动在1％以内。当三切分的中间一线及四切分的中间两线的重量偏差相对较小，即重量偏差导致的强度下降与钢质原因导致的强度下降产生叠加时，三切分的中间一线、四切分的中间两线钢筋比侧面两线钢筋强度下降值最大可达到25MPa。
基于上述分析，申请人发现：切分各线之间钢质不一致导致的钢筋性能波动。
为此，本发明提出一种性能线差小的切分钢筋，所述切分钢筋的成分为：碳：0.18％～0.25％，硅：0.20％～0.80％，锰：1.20％～1.60％，磷≤0.0045％，硫≤0.0045％；
切分后，中间线的钢筋比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5～3.5％。
进一步地，所述性能线差小的切分钢筋为四切分钢筋，切分后，中间两线的钢筋比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5～3.5％。
进一步地，所述性能线差小的切分钢筋为三切分钢筋，成品钢筋中，切分后，中间一线的钢筋比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5～3.5％。
进一步地，所述性能线差小的切分钢筋的规格为Φ12～Φ20mm。
进一步地，钢筋坯料的成分还含有铌：0.023％～0.033％或钒：0.022％～0.034％、氮：0.0080％～0.0110％。
进一步地，所述步骤A中，碳：0.24％，硅：0.55％，锰：1.34％，磷：0.023％，硫：0.028％，铌：0.025％。
进一步地，碳：0.23％，硅：0.46％，锰：1.44％，磷：0.026％，硫：0.027％，钒：0.026％，氮：0.0088％。
进一步地，所述切分钢筋采用三切分或四切分工艺，三切分或四切分工艺中，预切孔K4、切分孔K3，成品前孔K2及成品孔K1的孔型设计及制作要求：
上述各孔型中，中间孔比两侧孔按3％放大孔内径。
本发明还提出一种缩小钢筋性能线差的生产方法，所述缩小钢筋性能线差的生产方法包括以下步骤：
步骤A：钢筋坯料的成分控制：所述切分钢筋的成分为：碳：0.18％～0.25％，硅：0.20％～0.80％，锰：1.20％～1.60％，磷≤0.0045％，硫≤0.0045％；
步骤B：Φ12～Φ20mm规格钢筋轧制采用三切分或四切分工艺，三切分或四切分工艺中，预切孔K4、切分孔K3，成品前孔K2及成品孔K1的孔型设计及制作要求：
上述各孔型中，如图4、图5、图6和图7所示，中间孔比两侧孔按3％放大孔内径；确保轧制过程料型正常控制的情况下，四切分的中间二线、三切分的中间一线均比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5～3.5％；
步骤C：钢筋轧制用坯在炉加热时间60～90min，采用三段式加热，均热段温度按1150±40℃控制，开轧温度控制在1040±30℃，坯料加热后经粗、中、精轧连轧机组进行轧制，成品机架轧制速度控制在10～15m/s，上冷床温度≥920℃。
成品取样：钢筋不同切分线上各截取5个试样，样长500～550mm。
试样按GB/T1499.2-2018标准中的8.4要求测量计算切分各线重量偏差；切分各线各取1个试样按GB/T28900标准、不用加工直接进行拉伸试验。
进一步的，步骤A中：钢筋坯料的成分控制：所述切分钢筋的成分为：碳：0.18％～0.25％，硅：0.20％～0.80％，锰：1.20％～1.60％，磷≤0.0045％，硫≤0.0045％；铌：0.023％～0.033％或
碳：0.18％～0.25％，硅：0.20％～0.80％，锰：1.20％～1.60％，磷≤0.0045％，硫≤0.0045％；铌：0.023％～0.033％，钒：0.022％～0.034％、氮：0.0080％～0.0110％；
通过成分控制和改变切分孔型设计，利用加大重量偏差提高钢筋的强度，弥补三切分中间一线、四切分中间两线钢筋因钢质导致的强度下降，采用该技术后，Φ12～Φ20mm规格、采用三切分、四切分工艺的HRB400级钢筋，切分后各线钢筋的强度差从0～25MPa降低至0～15MPa以下，大大降低了切分各线的性能波动，提高了钢筋的性能稳定性。
进一步地，四切分的两个中间孔比四切分的两侧孔按3％放大孔内径，确保轧制过程料型正常控制的情况下，四切分的中间二线比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5～3.5％。
进一步地，三切分的中间孔比三切分的两侧孔按3％放大孔内径，确保轧制过程料型正常控制的情况下，三切分的中间一线比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5～3.5％。
实施例1
按GB/T1499.2-2018标准、采用四切分工艺生产的Φ12mm、HRB400E钢筋中得到应用，具体步骤为：
1)坯料冶炼成分控制：碳：0.24％，硅：0.55％，锰：1.34％，磷：0.023％，硫：0.028％，铌：0.025％；
2)轧制工序的预切孔K4、切分孔K3，成品前孔K2及成品孔K1的孔型设计及制作要求：四切分的中间二孔比两侧孔按3％放大孔内径；
3)钢坯在炉加热时间65min，采用三段式加热，均热段温度按1150±40℃控制，开轧温度1050℃，采用四切分工艺及孔型系统，成品机架轧制速度控制在13m/s，上冷床温度960℃；
4)按照上述工艺参数控制炼钢及轧制，四切分中间两线钢筋重量偏差为-2.4％、-2.1％，屈服强度为455MPa、450MPa，四切分侧面两线钢筋重量偏差为-5.2％、-5.0％，屈服强度为445MPa、450MPa，钢筋的其它拉伸性能指标及重量偏差均符合GB/T1499.2-2018标准的要求，切分各线钢筋的强度波动在10MPa以内。
加铌钢筋四切分性能：
屈服强度420～465MPa，平均值443MPa；
同批性能线差(屈服强度)：0～15MPa；平均值6MPa。
加铌钢筋三切分性能：
屈服强度425～465MPa，平均值448MPa；
同批性能线差(屈服强度)：0～10MPa；平均值4MPa。
实施例2
在柳钢按GB/T1499.2-2018标准、采用三切分工艺生产的Φ18mm、HRB400E钢筋中得到应用，具体步骤为：
1)坯料冶炼成分控制：碳：0.23％，硅：0.46％，锰：1.44％，磷：0.026％，硫：0.027％，钒：0.026％，氮：0.0088％
2)轧制工序的预切孔K4、切分孔K3，成品前孔K2及成品孔K1的孔型设计及制作要求：三切分的中间孔比两侧孔按3％放大孔内径；
3)钢坯在炉加热时间62min，采用三段式加热，均热段温度按1150±40℃控制，开轧温度1060℃，采用三切分工艺及孔型系统，成品机架轧制速度控制在13m/s，上冷床温度980℃；
4)按照上述工艺参数控制炼钢及轧制，三切分中间一线钢筋重量偏差为-1.8％，屈服强度为455MPa，三切分侧面两线钢筋重量偏差为-4.5％、-4.6％，屈服强度为455MPa、460MPa，钢筋的其它拉伸性能指标及重量偏差均符合GB/T1499.2-2018标准的要求，切分各线钢筋的强度波动在5MPa以内。
加钒(氮)钢筋四切分性能：
屈服强度420～475MPa，平均值456MPa；
同批性能线差(屈服强度)：0～15MPa；平均值5MPa。
加钒(氮)钢筋三切分性能：
屈服强度420～480MPa，平均值453MPa；
同批性能线差(屈服强度)：0～10MPa；平均值4MPa。
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。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，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 (3)

1.一种性能线差小的切分钢筋，其特征在于，所述切分钢筋的成分为：碳：0.18%~0.25%，硅：0.20%~0.80%，锰：1.20%~1.60%，磷≤0.045%，硫≤0.045%；
钢筋坯料的成分还含有铌：0.023%~0.033%或钒：0.022%~0.034%、氮：0.0080%~0.0110%；
所述性能线差小的切分钢筋的规格为Φ12~Φ20mm；
所述性能线差小的切分钢筋为四切分钢筋，切分后，中间两线的钢筋比侧面两线钢筋的重量偏差大2.5~3.5%；
钢筋采用连铸方坯进行轧制生产；
所述切分钢筋采用四切分工艺，四切分工艺中，预切孔K4、切分孔K3，成品前孔K2及成品孔K1的孔型设计及制作要求：
上述各孔型中，中间孔比两侧孔按2.5~3.5%放大孔内径；
切分后各线钢筋的强度差从0~25MPa降低至0~15MPa以下。
2.如权利要求1所述的性能线差小的切分钢筋，其特征在于，所述切分钢筋的成分为碳：0.24%，硅：0.55%，锰：1.34%，磷：0.023%，硫：0.028%，铌：0.025%。
3.如权利要求1所述的性能线差小的切分钢筋，其特征在于，所述切分钢筋的成分为碳：0.23%，硅：0.46%，锰：1.44%，磷：0.026%，硫：0.027%，钒：0.026%，氮：0.0088%。
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