CN113832391B - 一种大规格Φ28-40mmHRB400E直条钢筋的冶炼方法 - Google Patents

一种大规格Φ28-40mmHRB400E直条钢筋的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大规格Φ28‑40mmHRB400E直条钢筋的冶炼方法,化学成分质量百分数为：C：0.19～0.25％，Si：0.45‑0.65％，Mn：1.30～1.5％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，N：0.008～0.012％，Ti：0.025～0.035％，Cr:0.1～0.25％，T值[C+（Si+Mn+Cr)/6]:0.52‑0.62%；冶炼方法包括以下工艺步骤：1）转炉出钢见钢包钢水后加入预脱氧复合渣洗剂，其成分质量百分比组成为萤石5‑10%、电石65‑75%、石灰石15‑25%；2）转炉出钢加完预脱氧复合渣洗剂，然后按先后顺序加入硅锰合金、硅铁、高碳铬铁合金，加入量根据成分要求设定加入，所有合金必须在出钢1/3时开始加入，在出钢3/4时合金全部加完；3）出钢完毕钢包通过钢车运送至吹氩站，按成分要求配加高氮复合强化剂；4）钛铁及高氮复合强化剂加完后进行软吹。

Description

一种大规格Φ28-40mmHRB400E直条钢筋的冶炼方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种满足GB/T1499.2-2018标准的要求的大规格Φ28-40mmHRB400E直条钢筋的冶炼方法。
背景技术
HRB400E是GB/T1499.2-2018《钢筋混凝土用钢筋第2部分：热轧带肋钢筋》规定的钢筋牌号,是一种高强抗震钢筋。国内外普遍采用V、Nb、Ti微合金强化技术生产或快速冷却细晶强化技术生产HRB400E。采用快速冷却细晶强化技术需要增加轧制穿水设备，容易造成钢筋金相组织不满足GB/T1499.2-2018要求的情况，因此较少采用。国内钢的微合金化主要使用V、Nb、V-N复合、V-Nb复合等对钢质的強化作用使热轧状态下的钢筋即可获得高强度、高韧性、高焊接性等性能，其中钒氮合金被国内钢厂广泛运用于生产HRB400E热轧带肋钢筋(俗称“螺纹钢”)，是其主要的必备合金之一。
现有技术采用成熟的加钒氮合金强化居多，钒氮合金成本较高，价格波动较大，2018年钒氮合金出现持续涨价：从年初的20万元/吨涨到11月的80万元/吨，即使在2021年3月，也保持在14万元/吨左右；加铌合金强化也有部分企业在研究，用铌强化生产钢筋容易出现屈服不显现问题同时价格较高，铌铁合金一般也在16万元/吨左右。钛铁合金价格较低稳定在1万/元吨左右。但采用钛合金强化生产HRB400E的报道很少，主要原因是Ti元素的化学性质非常活泼，在冶炼合金化过程中极易与渣、钢中的氧发生化学反应，从而导致在冶炼过程中Ti的收得率较低且不稳定，生产难以控制。目前一般是在精炼炉中加Ti，而在精炼炉中加Ti多了一道工序，会大幅度提高钢的冶炼成本和冶炼周期。为此设计一种钢加Ti不进LF炉精炼的400MPa级含Ti热轧带肋钢筋及其生产工艺，对于企业降低成本、提高市场竞争力具有现实意义。卓伟伟，张波等人在《特殊钢》2018年第6期发表的论文“HRB400钢为Ti微合金化和轧后冷却工艺优化的生产”提供了一种采用添加氮化钛铁加控轧控冷生产HRB400的工艺，其中Ti含量很低，仅0.007％，上冷床温度低至670～710℃。虽然能够满足HRB400强度要求，但需要增加穿水设备，钢筋表面易出现回火组织，超出国家标准对组织的要求。而且常规连轧机组上冷床温度一般在1000℃左右，很难实现上冷床温度低至670～710℃。张彦辉，战东平等人在《材料与冶金学报》2020年3月第1期发表的论文“Ti微合金化化工艺生产Φ18mm、Φ25mmHRB400E的技术”。该技术采用转炉出钢喂Ti线提高钢水中Ti的质量分数，达到Ti微合金化处理目的。Ti含量只有0.006％～0.008％，极少量在0.01％，也需要控制上冷床温度830～850℃。冯晓明等人在《一种400MPa级含Ti热轧带肋钢筋及其生产工艺》公开号CN110106446B中公开了一种含Ti HRB400的生产工艺，按照该工艺，Ti含量0.006～0.012％，也需要弱穿水轧制。对Φ28mm以上大规格HRB400E钢筋，由于轧制压缩比小，截面大，轧后冷却较为缓慢，一般同样成分同一轧制规范生产的钢筋强度较小规格的钢筋会有所降低。因此大规格HRB400E通常需要加入较多的合金。生产HRB400E的公开的专利很多，基本都会给出C、Si、Mn、Cr及V、Nb、Ti等强化元素的范围。实际生产中各强化元素如果都控制在给定范围的下限，轧制的Φ28mm以上大规格HRB400E钢筋强度性能很难得到保证，需要对强化元素的总量的最低值加以限制。在GB/T1499.2-2018中规定，HRB400等热轧带肋钢筋金相组织应主要是铁素体加珠光体，根据董承瑞等编著的冶金工业出版社出版《微合金非调质钢》介绍，当Mn的含量超过1.5％～1.6％时，有促进钢贝氏体化的作用。为保证大规格Φ28-40mmHRB400E钢筋的组织符合标准要求，Mn含量不宜超过1.5％。
发明内容
本发明提供一种大规格Φ28-40mmHRB400E直条钢筋的冶炼方法,以廉价的Ti铁合金、Cr铁合金、高氮复合强化剂取代高价的V-N合金，炼钢工序不上精炼，轧钢工序采用常规热轧工艺无需轧后穿水冷却实现大规格螺纹钢Φ28-40mmHRB400E直条钢筋低成本生产。
本发明采用的技术方案是：一种大规格Φ28-40mmHRB400E直条钢筋的冶炼方法,化学成分质量百分数为：C：0.19～0.25％，Si：0.45-0.65％，Mn：1.30～1.5％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，N：0.008～0.012％，Ti：0.025～0.035％，Cr:0.1～0.25％，T值[C+(Si+Mn+Cr)/6]:0.52～0.62％；
冶炼方法包括以下工艺步骤：
1)转炉出钢见钢包钢水后加入预脱氧复合渣洗剂，其成分质量百分比组成为萤石5-10％、电石65-75％、石灰石15-25％；预脱氧复合渣洗剂加入量：
转炉终点碳含量 预脱氧复合渣洗剂加入量kg/t
≤0.06％ 2.0
[0.07％,0.08％] 1.5
(0.08％,0.12％] 1.2
(0.12％,0.14％] 1.0
(0.14％,0.16％] 0.8
(0.16％,0.20％] 0.6
2)转炉出钢加完预脱氧复合渣洗剂，然后按先后顺序加入硅锰合金、硅铁、高碳铬铁合金，加入量根据成分要求设定加入，所有合金必须在出钢1/3时开始加入，在出钢3/4时合金全部加完；
3)出钢完毕钢包通过钢车运送至吹氩站，按成分要求配加高氮复合强化剂：N 12-20％、Ti 18-25％及钛铁；高氮复合强化剂加入量为0.8-1.0kg/t，
4、钛铁及高氮复合强化剂加完后进行软吹，软吹时间4-6min,取样快速分析后进行微调Ti，Ti含量在微调过程中采用钛线喂丝调整，软吹效果以破钢渣钢水裸露直径100-200mm大小即可。
本发明方法生产的产品成份性能指标：
表1化学成分，％
Figure GDA0003343082150000031
表2力学性能
抗拉强度，MPa 屈服强度，MPa 最大力总延伸率，％ 屈屈比 强屈比
GB/T1499.2 ≧540 ≧400 ≧9 ≦1.3 ≧1.25
采用本发明方法生产了φ28mm、φ32mm、φ36mm，φ40mm。各规格取样检测数据见表3、表4
表3取样成分情况，％
Figure GDA0003343082150000032
Figure GDA0003343082150000041
表4取样性能情况
Figure GDA0003343082150000042
本发明方法在转炉出钢添加预脱氧复合渣洗剂，通过Ti微合金化冶炼工艺技术和工艺步骤以及钢水增N新材料即高氮复合强化剂应用实现Ti微合金化生产大规格Φ28-40mmHRB400E直条钢筋。所述规格尺寸为Φ28-40mm，抗拉强度为≧540MPa，屈服强度为≧400MPa，屈屈比为≦1.3，强屈比≧1.25，最大力总延伸率为≧9.0％，满足国标GB/T1499.2-2018《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》HRB400E要求。1.以廉价的Ti铁合金、Cr铁合金取代高价的V-N合金，实现大规格螺纹钢Φ28-40mmHRB400E低成本生产；2.设计大规格Φ28-40mmHRB400E钢筋C、Si、Mn、Cr、Ti、P、S成分范围，并根据八钢多年来生产HRB400E的经验，引入强度当量T值的概念：T值＝C+Si+Mn+Cvr)/6，控制T值在一定范围，稳定钢筋力学性能，减少性能波动。3.炼钢工序不上精炼，通过采取措施强化转炉预脱氧和确定合适的Ti铁合金加入时机，提高Ti的收得率。4.加入高氮复合强化剂，增加钢水含氮量，充分发挥Ti的强化作用；5.采用常规轧制，无需轧后穿水冷却工艺生产大规格Φ28-40mmHRB400E直条钢筋。
具体实施方式
一种大规格Φ28-40mmHRB400E直条钢筋的冶炼方法,化学成分质量百分数为：C：0.19～0.25％，Si：0.45-0.65％，Mn：1.30～1.5％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，N：0.008～0.012％，Ti：0.025～0.035％，Cr:0.1～0.25％，T值[C+(Si+Mn+Cr)/6]:0.52～0.62％；
冶炼方法包括以下工艺步骤：
1)转炉出钢见钢包钢水后加入预脱氧复合渣洗剂，其成分质量百分比组成为萤石5-10％、电石65-75％、石灰石15-25％；预脱氧复合渣洗剂加入量：
转炉终点碳含量 预脱氧复合渣洗剂加入量kg/t
≤0.06％ 2.0
[0.07％,0.08％] 1.5
(0.08％,0.12％] 1.2
(0.12％,0.14％] 1.0
(0.14％,0.16％] 0.8
(0.16％,0.20％] 0.6
2)转炉出钢加完预脱氧复合渣洗剂，然后按先后顺序加入硅锰合金、硅铁、高碳铬铁合金，加入量根据成分要求设定加入，所有合金必须在出钢1/3时开始加入，在出钢3/4时合金全部加完；3)出钢完毕钢包通过钢车运送至吹氩站，按成分要求配加高氮复合强化剂：N12-20％、Ti 18-25％及钛铁；高氮复合强化剂加入量为0.8-1.0kg/t；4)钛铁及高氮复合强化剂加完后进行软吹，软吹时间4-6min,取样快速分析后进行微调Ti，Ti含量在微调过程中采用钛线喂丝调整，软吹效果以破钢渣钢水裸露直径100-200mm大小即可。

Claims (1)

1.一种大规格Φ28-40mmHRB400E直条钢筋的冶炼方法,其特征在于化学成分质量百分数为：C：0.19～0.25％，Si：0.45-0.65％，Mn：1.30～1.5％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，N：0.008～0.012％，Ti：0.025～0.035％，Cr:0.1～0.25％，T值[C+（Si+Mn+Cr )/6]:0.52~0.62%；
冶炼方法包括以下工艺步骤：1）转炉出钢见钢包钢水后加入预脱氧复合渣洗剂，其成分质量百分比组成为萤石5-10%、电石65-75%、石灰石15-25%； 预脱氧复合渣洗剂加入量：
转炉终点碳含量 预脱氧复合渣洗剂加入量kg/t ≤0.06% 2.0 [0.07%,0.08%] 1.5 （0.08%,0.12%] 1.2 （0.12%,0.14%] 1.0 （0.14%,0.16%] 0.8 （0.16%,0.20%] 0.6
2）转炉出钢加完预脱氧复合渣洗剂，然后按先后顺序加入硅锰合金、硅铁、高碳铬铁合金，加入量根据成分要求设定加入，所有合金必须在出钢1/3时开始加入，在出钢3/4 时合金全部加完；3）出钢完毕钢包通过钢车运送至吹氩站，按成分要求配加高氮复合强化剂：N12-20%、Ti 18-25%及钛铁；高氮复合强化剂加入量为0.8-1.0kg/t；4）钛铁及高氮复合强化剂加完后进行软吹，软吹时间4-6min,取样快速分析后进行微调Ti，Ti含量在微调过程中采用钛线喂丝调整，软吹效果以破钢渣钢水裸露直径100-200mm大小即可。
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