CN112981259A - 一种以铬代钒生产hrb400e带肋钢筋及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以铬代钒生产HRB400E带肋钢筋及方法；包括以下重量百分含量的各成分：C：0.20～0.25％，Si：0.40～0.50％，Mn：1.30％～1.45％，V：0.010％～0.020％，Cr:0.30％～0.40％，P≤0.035％，S≤0.035％，N：0.008～0.013％，Ceq：≤0.52％，其余为Fe和残余元素。本发明方法包括以下步骤：65t转炉冶炼→70t LF精炼→170×170mm连铸→加热炉加热→高压水除鳞→18架连轧机组轧制→冷床冷却→剪切→检验→检查→包装→成品上交。本发明所涉及的方法通过加热、轧制及冷却的控制，低温加热等程序，目的是控制奥氏体长大程度，从而达到细化奥氏体晶粒，最终达到控制微观组织，提高钢筋强度和塑性，从而稳定钢材性能，轧制的目的是将奥氏体晶粒破碎，达到细化晶粒的目的。

Description

一种以铬代钒生产HRB400E带肋钢筋及方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域；尤其涉及一种以铬代钒生产HRB400E带肋钢筋及方法。

背景技术

螺纹钢HRB400E为最主要的建筑用钢材，其特点为用途广泛、年消耗量大，因此，对于生产厂家来说，吨钢生产成本的少量降低，都将会产生巨大效益。目前螺纹钢生产主要为Nb、V、Ti微合金强化工艺，但是，由于Nb、V、Ti合金价格普遍较高，因此在螺纹钢生产成本中占比较大。

行业中螺纹钢生产多年以来一直采用V合金化工艺，2018年由于V合金价格波动较大，为减少单个合金价格变化对螺纹钢生产成本的冲击，经大量研究，很多钢铁企业已经成功开发出Nb及Nb～V复合强化生产工艺，但是对于在正常合金市场情况下降低螺纹钢的生产成本来说意义不大。近年来，众多钢铁公司为了降低螺纹钢生产成本，对螺纹钢成分进行了大量的优化，优化的主要方向为减少Si、Mn及微合金用量，但是取得的效果不明显，并且衍生出一系列问题，如过低的合金用量导致屈服强度较低，高Si高Mn低微合金导致螺纹钢塑性差等。

发明内容

本发明的目的是提供了一种以铬代钒生产HRB400E带肋钢筋及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明涉及一种以铬代钒生产HRB400E带肋钢筋，包括以下重量百分含量的各成分：C：0.20～0.25％，Si：0.40～0.50％，Mn：1.30％～1.45％，V：0.010％～0.020％，Cr:0.30％～0.40％，P≤0.035％，S≤0.035％，N：0.008～0.013％，Ceq：≤0.52％，其余为Fe和残余元素。

第二方面，本发明还涉及前述的以铬代钒生产HRB400E带肋钢筋的方法，包括以下步骤：

步骤1：转炉冶炼：该工段为65t转炉冶炼工序，配料为50t铁水+15t废钢，终点成分重量百分含量控制为C≥0.08％，P≤0.030％，终点温度1600℃～1660℃，实际终点温度根据出钢口、包况、生产节奏调整，再加入脱氧剂及合金，出钢过程保证双透气砖透气以利于化渣和合金熔化，出钢完毕后将氮气阀门开至最大进行3～5min的搅拌，同时在吊包前1min关小氮气压力至0.2MPa；出钢后，氮气搅拌3min～5min，钢液搅拌翻动面直径400mm～600mm后，关闭氮气吊包进入LF精炼工序；

步骤2：LF精炼：该LF精炼工序中，各参数如下：精炼炉钢液温度≥1570℃时吹入氮气，氮气流量300NL/min～500NL/min时，钢液增氮量控制在80ppm～130ppm，；

步骤3：连铸：采用连铸全程保护浇铸，该工段的各参数如下：中包温度控制在1520℃～1560℃；拉速为2.50m/min～3.50m/min；二冷比水量为0.9～1.6L/kg钢；

步骤4：加热；

步骤5：高压水除鳞：该工段的各参数如下：高压水除鳞需保证≥15MPa的压力，保证产品表面质量；

步骤6：轧制与冷却；

步骤7：剪切：采用圆弧剪剪切，剪切温度≤300℃。

优选地，在步骤1中，所述脱氧剂及合金的加入量以及顺序为：见钢流加入硅钙铝粉30kg，硅铝钡球20kg，浇次前5炉加入预熔渣或电渣帽50kg，然后依次加入硅铁、硅锰、高锰及顶渣料300kg±20kg，出钢完毕后每炉向钢包渣面加入20kg硅钙铝粉。

优选地，在步骤2中，按成分要求加入铬铁进行铬合金化，精炼结束后保证软吹氩时间≥15min，精炼吊包上连铸平台温度为1565℃～1630℃。

优选地，在步骤4中，预热段温度850～1050℃，加热段温度为1090～1150℃，均热段控制在1110～1140℃。

优选地，在步骤6中，开轧温度为980～1050℃，终轧温度为950℃～1030℃，轧制过程不穿水，冷床空冷工序采用冷风机吹风空冷，下冷床温度≤300℃。

本发明的原理：铬铁合金中Cr元素可置换铁原子，与碳原子结合成合金渗碳体，提高稳定性，也可以溶于铁素体中，提高铁素体的强度和硬度，产生固溶强化作用。因此在螺纹钢中加入一定量的Cr可以较明显的提高其强度，其性能也符合GB/T1499.2-2018的使用标准。

本发明具有以下优点：

(1)本发明工艺产品的性能参数：钢筋屈服强度430～490MPa，抗拉强度540～650MPa，断后伸长率A≥18％，最大伸长率Agt≥12％。

(2)本发明通过工艺中炼钢控制，可以有效的在低、中、高V条件下，随Cr含量的增加，试验钢筋屈服强度、抗拉强度随之提高，微量Cr元素起一定的强化作用，从而可减少V元素加入量；Cr含量有0.1％增加至0.3％，珠光体含量增加，且晶粒度平均在8级以上，钢中有Cr-Fe-Mn复合合金渗碳体和Cr碳化物析出；0.125-0.135％Mn，0.20％Cr试验钢筋组织和力学性能达到国家规定要求；且根据试验结果结合当前合金元素价格，吨钢可节约成本约24元每吨。

现有技术使用FeV50-B合金的生产工艺时，FeV50-B含税价200000元/吨收得率97％。经计算，螺纹钢中吨钢成本结果如下：

V：0.03％÷50％÷97％×200000＝123.69元/吨

本发明使用技术：使用Cr代替一半的V合金，FeCr55C10：含税价6500元/吨，收得率90％，经计算，螺纹钢中吨钢成本结果如下：

Cr：0.32％÷55％÷90％×6500＝42元/吨

加Cr后，吨钢成本减少:吨钢加V成本—吨钢加Cr成本＝(123.69÷2)—42＝24.85元/吨。

(3)本发明所涉及的方法通过加热、轧制及冷却的控制，低温加热等程序，目的是控制奥氏体长大程度，从而达到细化奥氏体晶粒，最终达到控制微观组织，提高钢筋强度和塑性，从而稳定钢材性能，轧制的目的是将奥氏体晶粒破碎，达到细化晶粒的目的。

附图说明

图1是金相组织及实际晶粒度图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。应当指出的是，以下的实施实例只是对本发明的进一步说明，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。

实施例

本实施例涉及一种以铬代钒生产HRB400E带肋钢筋的方法，包括：65t转炉冶炼→70t LF精炼→170×170mm连铸→加热炉加热→高压水除鳞→18架连轧机组轧制→冷床冷却→剪切→检验→检查→包装→成品上交。

本发明实施例最终产生出的HRB400E带肋钢筋性能参数为：所述钢筋屈服强度430～490MPa，抗拉强度540～650MPa，断后伸长率A≥18％，最大伸长率Agt≥12％。

本发明实施例主要采取的措施为以铬合金代替部分钒微合金元素的沉淀强化和细晶强化，钢材中氮含量要求保证在80ppm～130ppm范围内，其化学成分的具体要求如下表1。

表1

所涉及的转炉工序：配料为50t铁水+15t废钢，终点成分重量百分含量控制为C≥0.08％，P≤0.030％，终点温度1600℃～1660℃，实际终点温度根据出钢口、包况、生产节奏调整。

脱氧剂及合金加入顺序：①加料顺序：见钢流加入硅钙铝粉30kg，硅铝钡球20kg，浇次前5炉加入预熔渣或电渣帽50kg，然后依次加入硅铁、硅锰、高锰及顶渣料300kg±20kg，出钢完毕后每炉向钢包渣面加入20kg硅钙铝粉；②出钢过程保证双透气砖透气(通氮气)以利于化渣和合金熔化,出钢完毕后将氮气阀门开至最大进行3～5min的搅拌，同时于吊包前1min关小氮气压力至0.2MPa。出钢后，大氮气搅拌3min～5min，钢液搅拌翻动面直径400mm～600mm，后关闭氮气吊包入LF。

本实施例所述LF精炼工序，精炼炉钢液温度≥1570℃时吹入氮气，氮气流量300NL/min～500NL/min时，钢液增氮量控制在80ppm～130ppm，按成分要求加入铬铁，精炼结束后保证软吹氩时间≥15min，精炼吊包上连铸平台温度为1565℃～1630℃。

本实施例所设计的连铸工序：连铸全程保护浇注，烘烤温度≥980℃，中包液位≥700mm时进行开浇操作；开浇前仔细检查结晶器的磨损情况，如有磨损严重的需及时更换，开浇前仔细检查二冷水的喷淋情况，保证二冷水的喷淋的均匀效果，浇注时浸入式水口务必做到对中，插入深度80-110mm。TL:1505℃,中包目标温度1530℃-1540℃；HRB400E目标拉速：3.0m/min；生产过程根据生产节奏调整拉速；二冷比水量为0.9～1.6L/kg。

本实施例所涉及的钢坯加热及轧制工序为了保证微合金碳氮化物的充分溶解，获得较多的析出物，预热段温度850～1050℃，加热段温度为1090～1150℃，均热段控制在1110～1140℃。

本实施例所涉及的除鳞工序，高压水除鳞需保证≥15MPa的压力，保证产品表面质量。

本实施例所涉及的轧制工序，开轧温度为980～1050℃，终轧温度为950℃～1030℃，轧制过程不穿水。

本实施例所涉及的空冷工序采用高精度冷床收集，并且使用冷风机吹风空冷，下冷床温度保证在≤300℃。

本实施例所涉及的剪切工序采用圆弧剪剪切，剪切温度需保证在≤300℃。

1、化学成分的检测

本实施例生产的钢材化学成分的检测，如下表2所示：

表2

2、夹杂物以及金相组织检验

本实施例生产的钢材检验非金属夹杂物、金相组织及晶粒度，检验数据结果见表3。

表3

规格φ16mm、φ18mm以及φ22mm规格HRB400E螺纹钢，金相组织，经×100倍目镜观察，经评定组织均为铁素体+珠光体，整体实际晶粒度为9级以上，分别针对中心晶粒度、1/2处晶粒度和边缘晶粒度进行对比，组织均匀细小，见图1所示。

3、力学性能检验

本实施例生产的钢材，分别对φ16mm、φ18mm、φ22mm钢材检验力学性能检验，检验结果见表4。

表4

经检验，本实施例生产的钢材强度符合标准GB/T1499.2-2018要求，曲线正常，有明显屈服平台，塑性指标较好。

本发明所涉及的方法通过加热、轧制及冷却的控制，低温加热等程序，目的是控制奥氏体长大程度，从而达到细化奥氏体晶粒，最终达到控制微观组织，提高钢筋强度和塑性，从而稳定钢材性能，轧制的目的是将奥氏体晶粒破碎，达到细化晶粒的目的。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

Claims (6)

1.一种以铬代钒生产HRB400E带肋钢筋，其特征在于，包括以下重量百分含量的各成分：C：0.20～0.25％，Si：0.40～0.50％，Mn：1.30％～1.45％，V：0.010％～0.020％，Cr:0.30％～0.40％，P≤0.035％，S≤0.035％，N：0.008～0.013％，Ceq：≤0.52％，其余为Fe和其他残余元素。

2.一种如权利要求1所述的以铬代钒生产HRB400E带肋钢筋的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：转炉冶炼：该工序为65t转炉冶炼，配料为50t铁水+15t废钢，终点成分百分比含量控制为C≥0.08％，P≤0.030％，终点温度1600℃～1660℃，实际终点温度根据出钢口、钢包情况、生产节奏等调整，再加入脱氧剂及合金，出钢过程保证双透气砖透气，以利于化渣和合金熔化，出钢完毕后将氮气阀门开至最大进行3～5min的搅拌，同时在吊包前1min关小氮气压力至0.2MPa；出钢后，氮气搅拌3min～5min，钢液搅拌翻动面直径400mm～600mm后，关闭氮气吊包进入LF精炼工序；

步骤2：LF精炼：该LF精炼工序中，各参数如下：按成分要求加入铬铁进行成分调整，精炼炉钢液温度≥1570℃时吹入氮气，氮气流量300NL/min～500NL/min时，钢液增氮量控制在80ppm～130ppm；

步骤3：连铸：采用连铸全程保护浇铸，该工段的各参数如下：中包温度控制在1520℃～1560℃；拉速为2.50m/min～3.50m/min；二冷比水量为0.9～1.6L/kg；

步骤4：加热；

步骤5：高压水除鳞：该工段的各参数如下：高压水除鳞需保证≥15MPa的压力，保证产品表面质量；

步骤6：轧制与冷却；

步骤7：剪切：采用圆弧剪剪切，剪切温度≤300℃。

3.如权利要求2所述的以铬代钒生产HRB400E带肋钢筋的方法，其特征在于，在步骤1中，所述炉后合金化顺序为：见钢流加入硅钙铝粉30kg、硅铝钡球20kg，随后加入预熔渣50kg，然后依次加入硅铁、硅锰、高锰及顶渣料300kg±20kg，出钢完毕后每炉向钢包渣面加入20kg硅钙铝粉。

4.如权利要求1所述的以铬代钒生产HRB400E高强热轧带肋钢筋的方法，其特征在于，在步骤2中，按成分要求加入铬铁，精炼结束后保证软吹氩时间≥15min，精炼吊包上连铸平台温度为1565℃～1630℃。

5.如权利要求1所述的以铬代钒生产HRB400E高强热轧带肋钢筋的方法，其特征在于，在步骤4中，预热段温度控制在850～1050℃，加热段温度控制在1090～1150℃，均热段温度控制在1110～1140℃。

6.根据权利要求1所述的以铬代钒生产HRB400E高强热轧带肋钢筋的方法，其特征在于，在步骤6中，开轧温度为980～1050℃，终轧温度为950℃～1030℃，轧制过程不穿水，冷床空冷工序采用冷风机吹风空冷，下冷床温度≤300℃。

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