CN112831725A - 一种微晶化热轧钢筋及生产工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种微晶化热轧钢筋及生产工艺方法，其化学成分的重量百分比为：C:0.20％‑0.25％，Si:0.30％‑0.60％，Mn:1.20％‑1.60％，P、S≤0.040％，余量为铁及不可避免的杂质；大规格产品添加V≤0.020％微合金。其生产工艺包括冶炼连铸工艺控制‑‑加热工艺控制‑‑轧制工艺控制。本发明提供的工艺方法成本低，资源消耗少且产品质量优良。

Description

一种微晶化热轧钢筋及生产工艺方法
技术领域
本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种微晶化热轧钢筋及生产工艺方法。
背景技术
近年来，大规模的基础建设和城镇化造成建筑钢材的市场需求量急剧增大，其中热轧钢筋是需求量最大的一类建筑钢材。众所周之，钢铁生产需要消耗大量的资源和能源，对生态环境影响巨大。自GB/T 1499.2-2018新国标实施后，对钢筋内部组织要求加严，为此国内大多数钢厂选择添加V、Ti、Nb等微合金强化提高产品性能，随着合金需求量的增长，合金价格也持续增长，企业生产成本增加，钢铁企业面临十分严峻的生存压力。在当前资源、能源和环境日益苛刻的条件下，降低生产能耗与提高产品性能之间的矛盾愈加突出。
对生产企业来讲，迫切需要解决的是：在不增加生产成本和节约能源的基本前题下，使钢材的综合性能大幅度提高。根据当代材料科学领域的共识，细晶强化是同时提高强度和韧性的唯一方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供成本低，资源消耗少且产品质量优良的一种微晶化热轧钢筋及生产工艺方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种微晶化热轧钢筋，其化学成分的重量百分比为：C:0.20％-0.25％,Si:0.30％-0.60％,Mn:1.20％-1.60％,P、S≤0.040％，余量为铁及不可避免的杂质；大规格产品添加V≤0.020％微合金。
一种微晶化热轧钢筋生产工艺方法，其包括如下控制工艺：
冶炼连铸工艺：
将铁水和废钢装入转炉吹炼成钢水，采用高拉碳出钢，C≥0.06％，P、S≤0.030％，降低活度氧含量；出钢量在1/3-3/4时加入硅锰脱氧合金化；全程吹氩或氮≥6min，确保钢水成分、温度均匀，并控制夹杂物上浮，钢水达到设计成分和开浇温度后进行全保护浇铸，得到165mm×165mm方坯；
加热工艺：
将方坯热送至步进式加热炉加热，采用自动加热系统三段式加热，预热段温度为800-900℃，加热段温度为1050-1150℃、均热段温度为1150-1200℃，钢坯通体温度均匀达到950-1050℃奥氏体均匀化时出钢轧制；
轧制工艺：
出坯经高压水除磷，水压控制在0.4-1.0MPa，清除钢坯表面氧化铁；再经粗中轧轧制后，进入2段控温水箱快冷后在辊道上回温，轧件进入预精轧时温度在900-950℃奥氏体未再结晶区；
18规格及以下两切后分别进入3段控温水箱冷却回温，进入45°无扭精轧机组时轧件温度在800-850℃奥氏体铁素体两相区，精轧控制轧件变形量≥40％，内部组织呈纤维状，后经4段控温水箱分级控冷后上冷床空冷，上冷床温度控制在800-830℃；
20规格及以上不切分单根进入3段控温水箱冷却后不进行精轧直接上冷床空冷，上冷床温度控制在800-850℃。
优化的，分级控冷采用快冷-回温-快冷-回温分级控制，控制表面温度＞500℃马氏体相变温度。
进一步，分级控冷冷却方式均为汽雾冷却，均匀冷却并清扫表面污渍。
发明的有益效果
本发明保护的一种微晶化热轧钢筋及生产工艺方法，具有如下优点：
(1)根据规格大小，在不添加或少添加微合金元素条件下整个横截面范围内获得细晶强化、固溶强化和相变强化效果，提高产品性能；
(2)全过程控制温度工艺获得钢筋表面、中部、心部的组织均匀化、细小化、相变组织趋于一致化的强化效果；晶粒度达到10级以上，最终金相组织和力学性能符合GB/T1499.2-2018中的400MPa级要求；
(3)通过分级控冷和精轧大压下快速变形工艺，提升钢筋整体力学性能，生产微晶化热轧钢筋。
具体实施方式
一种微晶化热轧钢筋，其化学成分的重量百分比为：C:0.20％-0.25％,Si:0.30％-0.60％,Mn:1.20％-1.60％,P、S≤0.040％，余量为铁及不可避免的杂质；大规格产品添加V≤0.020％微合金。
一种微晶化热轧钢筋生产工艺方法，其包括如下控制工艺：
冶炼连铸工艺：
将铁水和废钢装入转炉吹炼成钢水，采用高拉碳出钢，C≥0.06％，P、S≤0.030％，降低活度氧含量；出钢量在1/3-3/4时加入硅锰脱氧合金化；全程吹氩或氮≥6min，确保钢水成分、温度均匀，并控制夹杂物上浮，钢水达到设计成分和开浇温度后进行全保护浇铸，得到165mm×165mm方坯；
加热工艺：
将方坯热送至步进式加热炉加热，采用自动加热系统三段式加热，预热段温度为800-900℃，加热段温度为1050-1150℃、均热段温度为1150-1200℃，钢坯通体温度均匀达到950-1050℃奥氏体均匀化时出钢轧制；
轧制工艺：
出坯经高压水除磷，水压控制在0.4-1.0MPa，清除钢坯表面氧化铁；再经粗中轧轧制后，进入2段控温水箱快冷后在辊道上回温，轧件进入预精轧时温度在900-950℃奥氏体未再结晶区；
18规格及以下两切后分别进入3段控温水箱冷却回温，进入45°无扭精轧机组时轧件温度在800-850℃奥氏体铁素体两相区，精轧控制轧件变形量≥40％，内部组织呈纤维状，后经4段控温水箱分级控冷后上冷床空冷，上冷床温度控制在800-830℃；
20规格及以上不切分单根进入3段控温水箱冷却后不进行精轧直接上冷床空冷，上冷床温度控制在800-850℃。
优化的，分级控冷采用快冷-回温-快冷-回温循环分级控制工艺，控制表面温度＞500℃马氏体相变温度，控制从边部到心部的温度范围在珠光体相变温度区。
进一步，分级控冷冷却方式均为汽雾冷却，均匀冷却并清扫表面污渍，避免表面产生红锈，提高表面质量。
采用上述轧制工艺方法，可以轧制出化学成分的重量百分比为：C:0.20％-0.25％，Si:0.30％-0.60％,Mn:1.20％-1.60％，P、S≤0.040％，余量为铁及不可避免的杂质；大规格产品添加V≤0.020％微合金的微晶化热轧钢筋，其实际晶粒度可以达到10级或更细，钢筋的金相组织主要是铁素体加珠光体,基圆上不会出现回火马氏体组织，力学性能满足新国标要求。采用此工艺轧制微晶化热轧钢筋，减少或取消微合金的使用，通过细晶强化、相变强化等方式获得超细微晶组织，从而大幅提高了钢材的强度和韧性，达到了节省资源、降低成本和提高建筑安全性能的目的。经检验其具体组分如表1及表2所示：
表1
Figure BDA0002882981630000051
表2
规格 Rel/MPa Rm/MPa Agt/％ 重量偏差/％ 金相组织 晶粒度
Φ14 446 603 12.1 -4.2 P+F 11.5
Φ32 438 597 11.3 -2.9 P+F 10.5
综上所述，本发明保护的一种微晶化热轧钢筋及生产工艺方法，成本低，资源消耗少且产品质量优良。

Claims (4)

1.一种微晶化热轧钢筋，其特征在于，化学成分的重量百分比为：
C:0.20％-0.25％,Si:0.30％-0.60％,Mn:1.20％-1.60％,P、S≤0.040％，余量为铁及不可避免的杂质；大规格产品添加V≤0.020％微合金。
2.一种微晶化热轧钢筋生产工艺方法，其特征在于，包括如下控制工艺：
冶炼连铸工艺：
将铁水和废钢装入转炉吹炼成钢水，采用高拉碳出钢，C≥0.06％，P、S≤0.030％，降低活度氧含量；出钢量在1/3-3/4时加入硅锰脱氧合金化；全程吹氩或氮≥6min，确保钢水成分、温度均匀，并控制夹杂物上浮，钢水达到设计成分和开浇温度后进行全保护浇铸，得到165mm×165mm方坯；
加热工艺：
将方坯热送至步进式加热炉加热，采用自动加热系统三段式加热，预热段温度为800-900℃，加热段温度为1050-1150℃、均热段温度为1150-1200℃，钢坯通体温度均匀达到950-1050℃奥氏体均匀化时出钢轧制；
轧制工艺：
出坯经高压水除磷，水压控制在0.4-1.0MPa，清除钢坯表面氧化铁；再经粗中轧轧制后，进入2段控温水箱快冷后在辊道上回温，轧件进入预精轧时温度在900-950℃奥氏体未再结晶区；
18规格及以下两切后分别进入3段控温水箱冷却回温，进入45°无扭精轧机组时轧件温度在800-850℃奥氏体铁素体两相区，精轧控制轧件变形量≥40％，内部组织呈纤维状，后经4段控温水箱分级控冷后上冷床空冷，上冷床温度控制在800-830℃；
20规格及以上不切分单根进入3段控温水箱冷却后不进行精轧直接上冷床空冷，上冷床温度控制在800-850℃。
3.根据权利要求2所述的一种微晶化热轧钢筋生产工艺方法，其特征在于，分级控冷采用快冷-回温-快冷-回温分级控制，控制表面温度＞500℃马氏体相变温度。
4.根据权利要求3所述的一种微晶化热轧钢筋生产工艺方法，其特征在于，分级控冷冷却方式均为汽雾冷却，均匀冷却并清扫表面污渍。
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