CN113943883A - 提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法和热轧盘条钢筋 - Google Patents

提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法和热轧盘条钢筋 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法和热轧盘条钢筋。提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法包括：铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、方坯连铸、加热炉加热、粗轧、中轧、预精轧、第一水箱及恢复段冷却、精轧、第二水箱及恢复段冷却、减径、第三水箱及恢复段冷却、吐丝、风冷辊道冷却、集卷；热轧盘条钢筋的成分为：C：0.20％～0.25％，Si：0.10％～0.40％，Mn：1.0％～1.35％，Nb：0.015％～0.030％，P≤0.045％，S≤0.045％，余量为Fe和不可避免的微量元素；一加热段温度控制在860～940℃。本发明保证成本不增加的情况下，通过优化相关工艺和成分，减少贝氏体含量，提高热轧盘条钢筋Agt性能。

Description

提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法和热轧盘条 钢筋
技术领域
本发明涉及轧钢领域，具体涉及一种提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法和热轧盘条钢筋。
背景技术
热轧带肋钢筋是广泛应用于公路、桥梁和各种建筑中，最大力总延伸率(以下简称Agt，单位：％)的性能表征了钢筋的抗震性能，直接影响着建筑物和人民生命财产的安全，GB/T1499.2-2018《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》中也对HRB400E的Agt要求≥9.0％。Agt是热轧带肋钢筋的一个塑性指标，钢筋的Agt性能越高，抗震性能越好。
目前现有技术中存在以下问题：热轧带肋钢筋要达到较好的Agt性能，需要加入较多的贵金属，成本较高。
发明内容
本发明提供一种提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法和热轧盘条钢筋，以做到保证成本不增加的情况下，提高HRB400E热轧盘条钢筋Agt性能。
为此，本发明提出一种提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法，所述提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法采用高速线材轧制，所述提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法包括：
高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、方坯连铸、加热炉加热、粗轧、中轧、预精轧、第一水箱及恢复段冷却、精轧、第二水箱及恢复段冷却、减径、第三水箱及恢复段冷却、吐丝、风冷辊道冷却、集卷；
其中，热轧盘条钢筋的成分按重量百分比控制为：
C：0.20％～0.25％，Si：0.10％～0.40％，Mn：1.0％～1.35％，Nb：0.015％～0.030％，P≤0.045％，S≤0.045％，余量为Fe和不可避免的微量元素；
加热炉加热中，一加热段温度控制在860～940℃。
进一步地，开轧温度940～980℃。
进一步地，进精轧温度880～920℃，吐丝温度830～900℃。
进一步地，控制开启风机数量，使盘条风冷后温度在560～620℃。
进一步地，控制开启风机数量，使盘条风冷后温度在565～590℃。
进一步地，二加热段温度控制在1040～1120℃，均热段控制在990～1050℃，钢坯加热时间80～120分钟，开轧温度940～980℃，采用30架高速无扭轧制，进精轧温度控制为880～920℃，吐丝温度控制为830～900℃。
进一步地，二加热段温度控制在1070～1100℃，均热段控制在1000～1030℃，钢坯加热时间90～110分钟，开轧温度940～965℃，进精轧温度控制为890～920℃，吐丝温度控制为845～900℃。
本发明还提出一种热轧盘条钢筋，即高Agt性能的Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋，所述热轧盘条钢筋的成分按重量百分比控制为：
C：0.20％～0.25％，Si：0.10％～0.40％，Mn：1.0％～1.35％，Nb：0.015％～0.030％，P≤0.045％，S≤0.045％，余量为Fe和不可避免的微量元素；
所述热轧盘条钢筋的规格为Φ6～Φ12；
所述热轧盘条钢筋的Agt≥12％，例如，Agt≥13.9％，Agt≥14.3％，Agt≥14.6％，Agt≥14.7％，Agt≥15.1％，Agt≥15.7％。
进一步地，所述热轧盘条钢筋的成分按重量百分比控制为：
C：0.22％，Si：0.29％，Mn：1.25％，Nb：0.025％，P：0.031％，S：0.020％，余量为Fe和不可避免的微量元素；
所述热轧盘条钢筋的规格为Φ6；
所述热轧盘条钢筋的Agt为15.7。
进一步地，所述热轧盘条钢筋的成分按重量百分比控制为：
C：0.24％，Si：0.30％，Mn：1.22％，Nb：0.025％，P：0.027％，S：0.027％，余量为Fe和不可避免的微量元素；
所述热轧盘条钢筋的规格为Φ8；
所述热轧盘条钢筋的Agt为14.6。
本发明充分利用Nb微合金的细晶强化作用，保证成本不增加的情况下，通过优化相关工艺和成分，减少贝氏体含量，提高HRB400E热轧盘条钢筋Agt性能。热轧盘条钢筋的Agt≥12％，屈服强度≥445MPa，抗拉强度≥645MPa，延伸率A≥26，强屈比≥1.39，具有较好的防震性能。
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，现说明本发明。
一、设计原理和路线：
申请人认为：影响Agt性能主要是金相组织中的贝氏体含量，贝氏体含量越高，热轧带肋钢筋的Agt性能越差，贝氏体含量过高就会出现Agt性能不合情况。Mn元素是强淬透性元素，会使得C曲线右移，降低贝氏体转变的临界冷却速度，而热轧带肋盘条由于直径小、存在搭接点和非搭接点，导致散热不均匀，要保证搭接点有合适的冷却速度，非搭接点的冷却速度就会过快,达到了贝氏体转变的临界冷却速度,组织中即会形成较多贝氏体，如果降低非搭接点的冷却速度，减少贝氏体的形成，则Nb微合金的细晶强化作用不能成分发挥，强度性能会下降，甚至搭接点因冷却速度慢而出现强度性能不合，需要增加合金提高钢筋强度，成本会上升，因此需要优化成分和工艺，保证成本不增加的情况下，减少贝氏体含量，提高HRB400E热轧盘条钢筋Agt性能。
二、实施路线
因为影响Agt性能主要是金相组织中的贝氏体含量，Mn元素是强淬透性元素，使得C曲线右移，降低贝氏体转变的临界冷却速度，降低Mn含量可以提高贝氏体转变的临界冷却速度，防止冷速过快，形成较多贝氏体，降低盘条的Agt性能。在工艺不变的情况下，Mn含量降低，盘条钢筋的强度也会随之降低，通过将降低开轧温度，防止加热及轧制过程晶粒长大，同时提高Nb微合金含量，降低吐丝温度，充分利用Nb微合金的细晶强化作用，弥补Mn含量降低导致强度性能的降低。由于搭接点处盘条密集，钢筋冷却速度慢，晶粒不断长大而降低搭接点处钢筋的强度，增加风冷辊道增加跌落段，使盘条搭接点不断移动，加快搭接点的冷却速度，最后通过优化风机风量，使盘条风冷后温度在560～620℃，防止生成较多贝氏体，降低盘条的Agt性能，同时能充分发挥Nb微合金的细晶强化作用，提高盘条强度。
三、工艺路线
1、采用高速线材轧制工艺，高速线材工艺为：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、方坯连铸、加热炉加热、粗轧、中轧、预精轧、水箱及恢复段、精轧、水箱及恢复段、减径、水箱及恢复段、吐丝、风冷辊道冷却、集卷、修剪、打捆、称重、挂牌、入库。
2、铁水经BOF吹炼后采用滑板挡渣出钢，然后加合金和脱氧剂，使C含量为0.20％～0.25％，Si含量为0.10％～0.40％，Mn含量为1.0％～1.35％，Nb含量为0.015％～0.030％，P、S含量≤0.045％，接着送到氩站吹氩，连铸选用合适的二冷参数，采用全程保护浇铸工艺进行浇注；
3、连铸铸出来的方坯经加热炉加热，一加热段温度控制在860～940℃，二加热段温度控制在1040～1120℃，均热段控制在990～1050℃，开轧温度控制在940～980℃，后经粗轧、中轧、预精轧机组轧制后，控制进精轧温度880～920℃，将吐丝温度控制在830～900℃，根据不同规格开启不同风机数量，使盘条风冷后温度在560～620℃。
四、实例
(1)提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法采用的高速线材工艺为：高炉铁水冶炼→铁水脱硫预处理→转炉钢水冶炼→方坯连铸→加热炉加热→粗轧→中轧
→预精轧→水箱及恢复段→精轧→水箱及恢复段→减径→水箱及恢复段→吐丝→风冷辊道冷却→集卷→修剪、打捆、称重、挂牌、入库。
(2)实例1-6(见后续表格)转炉钢水冶炼成分控制：C＝0.20％～0.25％，Si＝0.10％～0.45％，Mn＝1.0％～1.35％，Nb＝0.015％～0.030％，P、S≤0.045％；对比例7-12为原工艺方法，转炉钢水冶炼成分控制：C＝0.20％～0.25％，Si＝0.10％～0.45％，Mn＝1.35％～1.60％，Nb＝0.010％～0.025％，P、S≤0.045％。
(3)实例1-6，一加热段温度控制在860～940℃，二加热段温度控制在1040～1120℃，均热段控制在990～1050℃，钢坯加热时间80～120分钟，开轧温度940～980℃，采用30架高速无扭轧制，进精轧温度控制为880～920℃，吐丝温度控制为830～900℃；对比例7-12一加热段温度控制在860～940℃，二加热段温度控制在1080～1160℃，均热段控制在1030～1090℃，钢坯加热时间80～120分钟，开轧温度980～1020℃，采用30架高速无扭轧制，进精轧温度控制为880～920℃，吐丝温度控制为880～920℃。
(4)实例1-6根据不同规格开启不同风机数量及功率，使盘条风冷后温度在560～620℃；对比例7-12为原有的生产技术，根据不同规格开启不同风机数量及功率，使盘条风冷后温度在600～640℃。
(5)采用下述成分配比和具体工艺。其中，表1是各实施例钢、对比列钢的成分(按重量百分比计)。表2是与表1所述实施例钢、对比列钢对应的生产规格、工艺参数、力学性能。
表1：各实施例钢的成分
实例 规格 C Si Mn P S Nb
实例1 Φ6 0.22 0.29 1.25 0.031 0.020 0.025
实例2 Φ6 0.24 0.30 1.22 0.027 0.027 0.025
实例3 Φ8 0.24 0.30 1.22 0.027 0.027 0.025
实例4 Φ8 0.23 0.27 1.28 0.041 0.026 0.026
实例5 Φ10 0.23 0.29 1.26 0.021 0.021 0.024
实例6 Φ10 0.23 0.30 1.24 0.020 0.022 0.024
对比例7 Φ6 0.22 0.39 1.38 0.029 0.020 0.016
对比例8 Φ6 0.22 0.42 1.45 0.027 0.018 0.016
对比例 Φ8 0.23 0.42 1.44 0.026 0.024 0.017
对比例10 Φ8 0.23 0.40 1.41 0.034 0.032 0.016
对比例11 Φ10 0.23 0.40 1.40 0.030 0.029 0.016
对比例12 Φ10 0.22 0.37 1.39 0.023 0.032 0.017
表2：各实施例钢的加热工艺
Figure BDA0003269816550000051
Figure BDA0003269816550000061
表3：各实施例钢的工艺及性能
Figure BDA0003269816550000062
表4：各实施例钢的工艺及性能
Figure BDA0003269816550000063
Figure BDA0003269816550000071
(6)从表1、表2、表3和表4可以看出本发明通过将化学成分控制为：C＝0.20％～0.25％，Si＝0.10％～0.40％，Mn＝1.0％～1.35％，Nb＝0.015％～0.030％，P、S≤0.045％，降低加热和开轧温度，再将吐丝温度控制在830～900℃，根据不同规格开启不同风机数量及功率，使盘条风冷后温度在560～620℃，可以在保证成本不增加、强度基本不变的前提下，明显提高热轧盘条的Agt性能。
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 (10)

1.一种提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法，其特征在于，所述提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法采用高速线材轧制，所述提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法包括：
高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、方坯连铸、加热炉加热、粗轧、中轧、预精轧、第一水箱及恢复段冷却、精轧、第二水箱及恢复段冷却、减径、第三水箱及恢复段冷却、吐丝、风冷辊道冷却、集卷；
其中，热轧盘条钢筋的成分按重量百分比控制为：
C：0.20％～0.25％，Si：0.10％～0.40％，Mn：1.0％～1.35％，Nb：0.015％～0.030％，P≤0.045％，S≤0.045％，余量为Fe和不可避免的微量元素；
加热炉加热中，一加热段温度控制在860～940℃。
2.如权利要求1所述的提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法，其特征在于，开轧温度940～980℃。
3.如权利要求1所述的提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法，其特征在于，进精轧温度880～920℃，吐丝温度830～900℃。
4.如权利要求1所述的提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法，其特征在于，控制开启风机数量，使盘条风冷后温度在560～620℃。
5.如权利要求1所述的提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法，其特征在于，控制开启风机数量，使盘条风冷后温度在565～590℃。
6.如权利要求1所述的提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法，其特征在于，二加热段温度控制在1040～1120℃，均热段控制在990～1050℃，钢坯加热时间80～120分钟，开轧温度940～980℃，采用30架高速无扭轧制，进精轧温度控制为880～920℃，吐丝温度控制为830～900℃。
7.如权利要求1所述的提高Nb微合金化HRB400E热轧盘条钢筋Agt的方法，其特征在于，二加热段温度控制在1070～1100℃，均热段控制在1000～1030℃，钢坯加热时间90～110分钟，开轧温度940～965℃，进精轧温度控制为890～920℃，吐丝温度控制为845～900℃。
8.一种热轧盘条钢筋，其特征在于，采用权利要求1所述的方法，所述热轧盘条钢筋的成分按重量百分比控制为：
C：0.20％～0.25％，Si：0.10％～0.40％，Mn：1.0％～1.35％，Nb：0.015％～0.030％，P≤0.045％，S≤0.045％，余量为Fe和不可避免的微量元素；
所述热轧盘条钢筋的规格为Φ6mm～Φ12mm；
所述热轧盘条钢筋的Agt≥12％。
9.如权利要求1所述的热轧盘条钢筋，其特征在于，所述热轧盘条钢筋的成分按重量百分比控制为：
C：0.22％，Si：0.29％，Mn：1.25％，Nb：0.025％，P：0.031％，S：0.020％，余量为Fe和不可避免的微量元素；
所述热轧盘条钢筋的规格为Φ6mm；
所述热轧盘条钢筋的Agt为15.7。
10.如权利要求1所述的热轧盘条钢筋，其特征在于，所述热轧盘条钢筋的成分按重量百分比控制为：
C：0.24％，Si：0.30％，Mn：1.22％，Nb：0.025％，P：0.027％，S：0.027％，余量为Fe和不可避免的微量元素；
所述热轧盘条钢筋的规格为Φ8mm；
所述热轧盘条钢筋的Agt为14.6。
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