CN113416884A - 一种高延耐蚀钢筋生产方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种高延耐蚀钢筋生产方法，采用烧结矿和球团矿获得铁水，可提高钢筋强度，并将铁水和废钢进行冶炼得钢水，在冶炼时加入白云石和石灰以提高钢水纯度，在冶炼出钢过程中加入硅锰合金、硅氮合金、增碳剂、钒氮合金实现钢水的脱氧合金化，通过底吹氩确保钢水混合物成分的均匀性，最后对连续铸钢所得的钢坯先后进行粗轧、中轧及精轧得钢筋，其中精轧过程采用高耐磨性复合碳化物轧辊和控温工艺，可确保钢筋成品的耐腐蚀性和塑韧性，再将钢筋进行冷却后即可得到钢筋成品。该钢筋生产采用较低的C及Ceq成分设计，采用较少的V添加甚至无V添加的生产技术，达到提高钢筋延性和焊接性能、减少贵重资源消耗，实现建筑用钢的绿色化生产。

Description

一种高延耐蚀钢筋生产方法
技术领域
本申请涉及新型材料领域，尤其涉及一种高延耐蚀钢筋生产方法。
背景技术
现有400MPa级钢筋主要是根据《GBT 1499.2-2018钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》生产的HRB400E，其生产工艺主要依靠C和V的强化作用达到提高强度的目的。较高的C含量一方面牺牲了产品的延性不利于钢筋弯曲加工，尤其在寒冷条件下施工容易发生脆断；另一方面使Ceq升高，焊接性能变差，影响钢筋构件的安全性。V属于贵重金属，在钢筋冶炼生产中添加大量的V导致稀有资源的巨大消耗和浪费。此外，现有400MPa级热轧带肋钢筋主要采用普通铸钢轧辊进行生产，轧程中后期由于轧辊表面的老化导致轧材成品表面出现微裂纹，致使钢筋产品的抗腐蚀性能变差，多数在工程还未使用时表面已有明显的锈蚀现象。钢筋表面锈蚀的产生对钢筋与混凝土之间的结合力产生不利影响，严重时甚至危及建构筑物的使用安全。
发明内容
本申请提供了一种高延耐蚀钢筋生产方法，解决了现有技术中传统的钢筋在实际使用时，延展性较差，不利于弯曲加工，易发生脆断以及耐腐蚀性能较差的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种高延耐蚀钢筋生产方法，包括：
采用钒钛磁铁矿烧结制成烧结矿和焙烧制成球团矿；
将所述烧结矿、所述球团矿以及焦炭混合后加入高炉进行富氧喷吹冶炼以获得铁水；
将所述铁水和废钢注入转炉内进行冶炼，并根据所述铁水中P和S的含量向所述转炉中加入白云石和石灰以获得钢水，其中，所述铁水为135±2t，所述废钢为15±1t，冶炼周期为25-30分钟；
将所述钢水转运到钢包中的同时向所述钢包中加入硅锰合金、硅氮合金、增碳剂、钒氮合金，并向所述钢包的底部吹入氩以得钢水混合物；
将所述钢水混合物加入连铸机中进行连续铸钢以得到钢坯，其中，所述连铸机的流数为8流，拉速为3m/min；
将所述钢坯输送至步进式加热炉中加热至1050±30℃，并将出炉后的钢坯以2-3m/s的速度推至轧机中先后进行粗轧、中轧以及精轧得钢筋，其中，精轧过程采用高耐磨性复合碳化物轧辊和控温轧制工艺；
将所述钢筋通过冷却装置进行冷却后再输送到冷床上空冷至室温，之后再采用空冷方式冷却至常温得钢筋成品。
优选地，所述将所述钢水混合物加入连铸机中进行连续铸钢以得到钢坯具体为：
在所述钢包底部连通设置套管以将所述钢水混合物引入所述连铸机的中间罐中，并通过所述中间罐底部的侵入式水管将所述钢水混合物引到所述连铸机的结晶器中，并向所述结晶器中加入保护渣以得所述钢坯。
优选地，所述将出炉后的钢坯以2-3m/s的速度推至轧机中先后进行粗轧、中轧以及精轧得钢筋具体为：
先通过6架粗轧机进行粗轧处理后再通过6架中轧机进行中轧处理，并将中轧处理的钢坯通过水冷方式进行冷却至900℃±20℃；
将冷却后的钢坯送入6架精轧机中进行精轧处理以得所述钢筋。
优选地，所述将所述钢筋通过冷却装置进行冷却后再输送到冷床上空冷至室温具体为：
通过所述3级冷却装置将所述钢筋冷却至850±20℃后再输送至所述冷床上进行空冷至室温。
优选地，在所述采用空冷方式冷却至常温得钢筋成品之后，还包括：
对所述钢筋成品进行抽样检测。
相比于现有技术，本申请所提供的一种高延耐蚀钢筋生产方法，包括采用钒钛磁铁矿烧结制成烧结矿和焙烧制成球团矿；将烧结矿、球团矿以及焦炭混合后加入高炉进行富氧喷吹冶炼以获得铁水；将铁水和废钢注入转炉内进行冶炼，并根据铁水中P和S的含量向转炉中加入白云石和石灰以获得钢水，其中，铁水为135±2t，废钢为15±1t，冶炼周期为25-30分钟；将钢水转运到钢包中的同时向钢包中加入硅锰合金、硅氮合金、增碳剂、钒氮合金，并向钢包的底部吹入氩以得钢水混合物；将钢水混合物加入连铸机中进行连续铸钢以得到钢坯，其中，连铸机的流数为8流，拉速为3m/min；将钢坯输送至步进式加热炉中加热至1050±30℃，并将出炉后的钢坯以2-3m/s的速度推至轧机中先后进行粗轧、中轧以及精轧得钢筋，其中精轧过程采用高耐磨性复合碳化物轧辊和控温轧制工艺；将钢筋通过冷却装置进行冷却后再输送到冷床上空冷至室温，之后再采用空冷方式冷却至常温得钢筋成品。
由此可见，本生产方法采用钒钛磁铁矿配矿生产的烧结矿和球团矿获得高钒钛铁水，可以在提高钢筋的强度的同时节约贵重合金资源的消耗，并将铁水和废钢进行冶炼得钢水，在冶炼时加入白云石和石灰以提高钢水的纯度，同时，在冶炼出钢过程中加入硅锰合金、硅氮合金、增碳剂、钒氮合金实现钢水的脱氧合金化，通过底吹氩确保钢水混合物成分的均匀性，在连铸过程中采用全程保护浇铸可防止钢水二次氧化，最后对连续铸钢所得的钢坯进行精确加热，先后依次进行粗轧、中轧以及精轧得钢筋，其中精轧过程采用高耐磨性复合碳化物轧辊和控温轧制工艺，可以大大改善产品表面质量、细化晶粒，确保钢筋成品的耐腐蚀性和塑韧性，再将钢筋进行冷却后即可得到钢筋成品。该钢筋生产采用较低的C及Ceq成分设计，采用较少的V添加甚至无V添加的生产技术，达到提高钢筋延性和焊接性能、减少贵重资源消耗的目的，实现了高品质建筑用钢的绿色化生产，对推动钢铁工业和建筑业结构调整、转型升级意义重大。
附图说明
为了更清楚的说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种高延耐蚀钢筋生产方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。
本申请的核心是提供一种高延耐蚀钢筋生产方法，可以解决现有技术中传统的钢筋在实际使用时，延展性较差，不利于弯曲加工，易发生脆断以及腐蚀性能较差的问题。
图1为本发明实施例所提供的一种高延耐蚀钢筋生产方法流程图，如图1所示，该生产方法包括以下步骤：
S101：采用钒钛磁铁矿烧结制成烧结矿和焙烧制成球团矿。
S102：将烧结矿、球团矿以及焦炭混合后加入高炉进行富氧喷吹冶炼以获得铁水。
获得的铁水中C 4.0％～5.5％，Si 0.20％～0.70％，Mn 0.20％～0.40％，P ≤0.070％，S≤0.040％，V 0.10％～0.30％，铁水温度≥1250℃。
S103：将铁水和废钢注入转炉内进行冶炼，并根据铁水中P和S的含量向转炉中加入白云石和石灰以获得钢水，其中，铁水为135±2t，废钢为15±1t，冶炼周期为25-30分钟。
白云石和石灰(白灰)的加入量＝[Si]％铁水*2.14*R(屈服强度)*铁水装入量*1000/CaO％白灰，CaO％白灰指的是白灰中有效CaO的百分比；在实际冶炼时，可以将冶炼时间设置为28分钟，冶炼的转炉氧枪采用5孔喷头，夹角采用12.5-14度，利于溅渣时起渣，使杂质氧化成气体逸出或成氧化物与加入的熔剂造渣，提高纯度获得钢水。
S104：将钢水转运到钢包中的同时向钢包中加入硅锰合金、硅氮合金、增碳剂、钒氮合金，并向钢包的底部吹入氩以得钢水混合物。
加入硅锰合金、硅氮合金、增碳剂、钒氮合金的目的是实现钢水的脱氧合金化，底吹氩的目的是加强搅拌提高钢水混合物中各成分的均匀性。硅锰合金加入量＝(目标值-残余值)*1000*出钢量/(合金含量*合金回收率)，目标值是设定值，残余值指的是检测终点钢水中残锰的值。出钢后Ar的气流量和压力保证钢水不裸漏，出钢后吹Ar 3分钟后再测温、取样；吹氩后温度控制在1560～1580℃，根据取样分析结果按C 0.15％～0.20％，Si 0.30％～0.50％，Mn 1.30％～1.50％，P≤0.030％，S≤0.030％，V 0.010％-0.020％。
S105：将钢水混合物加入连铸机中进行连续铸钢以得到钢坯，其中，连铸机的流数为8流，拉速为3m/min。
在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，将钢水混合物加入连铸机中进行连续铸钢以得到钢坯具体为：
在钢包底部连通设置套管以将钢水混合物引入连铸机的中间罐中，并通过中间罐底部的侵入式水管将钢水混合物引到连铸机的结晶器中，并向结晶器中加入保护渣以得钢坯。采取以上措施可以防止钢水氧化，保证钢水纯净，铸成后的钢坯尺寸为165mm*165mm*12000mm。
S106：将钢坯输送至步进式加热炉中加热至1050±30℃，并将出炉后的钢坯以2-3m/s的速度推至轧机中先后进行粗轧、中轧以及精轧得钢筋，其中，精轧过程采用高耐磨性复合碳化物轧辊和控温轧制工艺。
在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，将出炉后的钢坯以2-3m/s的速度推至轧机中先后进行粗轧、中轧以及精轧得钢筋具体为：
先通过6架粗轧机进行粗轧处理后再通过6架中轧机进行中轧处理，并将中轧处理的钢坯通过水冷方式进行冷却至900℃±20℃，实现控温轧制，达到细化晶粒，提高产品塑韧性的目的；
将冷却后的钢坯送入6架精轧机中进行精轧处理以得钢筋，其中精轧过程采用高耐磨性复合碳化物轧辊技术，产品表面质量大幅提高。
先后通过6架粗轧机和6架中轧机进行处理，再通过智能水冷装置进行精确控温，在900℃±20℃的条件下进入6架精轧机，在未结晶区通过多道次的轧制，使奥氏体晶粒充分变形细化，以便在奥氏体晶粒内产生大量的位错亚结构和形变带，为铁素体晶粒在γ→α相变中大量形核创造条件，达到充分细化铁素体晶粒的目的，在相变过程的(γ+α)两相区，一方面使相变产生的铁素体晶粒充分变形，引入大量位错亚结构，提高位错亚结构强化效应；另一方面通过变形，使微合金元素在铁素体晶粒实现应变诱导弥散析出，提高碳氮化物析出颗粒的沉淀强化作用，达到提高强度的目的。其中后4架精轧机全部采用高耐磨性复合碳化物轧辊和控温轧制工艺技术，其单轧程使用周期较普通铸钢轧辊提高4-5倍，且产品表面质量显著提高，产品表面光洁度高，耐腐蚀，外形美观。
S107：将钢筋通过冷却装置进行冷却后再输送到冷床上空冷至室温，之后再采用空冷方式冷却至常温得钢筋成品。
作为优选地实施方式，将钢筋通过冷却装置进行冷却后再输送到冷床上空冷至室温具体为：
通过冷却装置将钢筋冷却至850±20℃后再输送至冷床上进行空冷至室温。
冷却采用分级冷却控制工艺，分级冷却的详细步骤分为3级，强冷-返红-中冷-返红-弱冷-返红，每级的温度范围根据连续生产工艺确定，时间由水箱长度与轧制速度确定，每级水箱长度可根据需要开关喷嘴水量等参数进行调整，上冷床温度精确控制在850±20℃，保证钢筋产品性能均匀稳定。3级冷却工艺在充分抑制晶粒长大的同时避免强冷导致钢筋表层闭环马氏体组织恶化钢筋塑韧性，通过适宜的水冷温度区间，保证钢筋表层生成致密的氧化层，以阻缓钢筋腐蚀速率。
为了确保钢筋成品的质量和相关性能，在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，在采用空冷方式冷却至常温得钢筋成品之后，还包括：
对钢筋成品进行抽样检测。
产品主要技术指标对比
Figure BDA0003103766070000061
本申请所提供的一种高延耐蚀钢筋生产方法，采用钒钛磁铁矿配矿生产的烧结矿和球团矿获得高钒钛铁水，可以提高钢筋的强度，并将铁水和废钢进行冶炼得钢水，在冶炼时加入白云石和石灰以提高钢水的纯度，同时，在冶炼出钢过程中加入硅锰合金、硅氮合金、增碳剂、钒氮合金实现钢水的脱氧合金化，通过底吹氩确保钢水混合物成分的均匀性，连铸全程保护浇铸，最后对连续铸钢所得的钢坯进行精确加热，先后依次进行粗轧、中轧以及精轧得钢筋，其中精轧过程采用高耐磨性复合碳化物轧辊和控温轧制工艺，可改善产品表面质量、细化晶粒，确保钢筋成品的耐腐蚀性和塑韧性，再将钢筋进行冷却后即可得到钢筋成品。该钢筋生产采用较低的C及Ceq成分设计，采用较少的V添加甚至无V添加的生产技术，达到提高钢筋延性和焊接性能、减少贵重资源消耗的目的，实现了高品质建筑用钢的绿色化生产，对推动钢铁工业和建筑业结构调整、转型升级意义重大。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包含本申请公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为实例性的，本申请的真正范围由权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (5)

1.一种高延耐蚀钢筋生产方法，其特征在于，包括：
采用钒钛磁铁矿烧结制成烧结矿和焙烧制成球团矿；
将所述烧结矿、所述球团矿以及焦炭混合后加入高炉进行富氧喷吹冶炼以获得铁水；
将所述铁水和废钢注入转炉内进行冶炼，并根据所述铁水中P和S的含量向所述转炉中加入白云石和石灰以获得钢水，其中，所述铁水为135±2t，所述废钢为15±1t，冶炼周期为25-30分钟；
将所述钢水转运到钢包中的同时向所述钢包中加入硅锰合金、硅氮合金、增碳剂、钒氮合金，并向所述钢包的底部吹入氩以得钢水混合物；
将所述钢水混合物加入连铸机中进行连续铸钢以得到钢坯，其中，所述连铸机的流数为8流，拉速为3m/min；
将所述钢坯输送至步进式加热炉中加热至1050±30℃，并将出炉后的钢坯以2-3m/s的速度推至轧机中先后进行粗轧、中轧以及精轧得钢筋，其中，精轧过程采用高耐磨性复合碳化物轧辊和控温轧制工艺；
将所述钢筋通过冷却装置进行冷却后再输送到冷床上空冷至室温，之后再采用空冷方式冷却至常温得钢筋成品。
2.根据权利要求1所述的高延耐蚀钢筋生产方法，其特征在于，所述将所述钢水混合物加入连铸机中进行连续铸钢以得到钢坯具体为：
在所述钢包底部连通设置套管以将所述钢水混合物引入所述连铸机的中间罐中，并通过所述中间罐底部的侵入式水管将所述钢水混合物引到所述连铸机的结晶器中，并向所述结晶器中加入保护渣以得所述钢坯。
3.根据权利要求1所述的高延耐蚀钢筋生产方法，其特征在于，所述将出炉后的钢坯以2-3m/s的速度推至轧机中先后进行粗轧、中轧以及精轧得钢筋具体为：
先通过6架粗轧机进行粗轧处理后再通过6架中轧机进行中轧处理，并将中轧处理的钢坯通过水冷方式进行冷却至900℃±20℃；
将冷却后的钢坯送入6架精轧机中进行精轧处理以得所述钢筋。
4.根据权利要求1所述的高延耐蚀钢筋生产方法，其特征在于，所述将所述钢筋通过冷却装置进行冷却后再输送到冷床上空冷至室温具体为：
通过所述3级冷却装置将所述钢筋冷却至850±20℃后再输送至所述冷床上进行空冷至室温。
5.根据权利要求1所述的高延耐蚀钢筋生产方法，其特征在于，在所述采用空冷方式冷却至常温得钢筋成品之后，还包括：
对所述钢筋成品进行抽样检测。
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