CN114000050B - 一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀hrb400e盘条抗震钢筋及其制备方法 - Google Patents

一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀hrb400e盘条抗震钢筋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋及其制备方法，所述钢筋的化学成分为：C 0.21～0.25 wt%、Si 0.28～0.36wt%、Cr 0.300～0.340wt%、Mn 0.85～0.95wt%、V 0.010～0.015wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N 0.0080～0.0100wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。该钢筋经过下列工艺步骤制备：钢水冶炼、脱氧合金化、钢水氩站精炼、钢水浇铸、钢坯加热及钢坯控轧控冷工序。本发明方法通过对化学成分设计、转炉冶炼、脱氧合金化工艺、连铸、轧钢加热制度、控轧控冷工艺集成创新，充分发挥了析出强化、细晶强化、组织强化等多种强化作用，具有生产成本低、工艺适用性及控制性强等特点，所生产的钢筋具有工艺力学性能优异稳定、显微组织细小均匀、耐腐蚀性好、塑韧性好、抗震性能优异等优点。

Description

一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋 及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋及其制备方法。
背景技术
热轧带肋钢筋是钢筋混凝土建筑结构的主要增强材料，在结构中承载着拉、压应力和应变等负载的应力应变。目前我国热轧带肋钢筋年产量超过2亿吨，是国民经济建筑工程结构建设使用最多的钢铁材料。近年来随着建筑结构不断升级，用钢强度持续提高 ，促进了建筑用钢筋的升级换代和产品标准的修改完善。热轧带肋钢筋国家标准GB/T 1499.2-2018于2018年11月1日正式实施，新标准增加了金相组织检验规定及配套的宏观金相、截面维氏硬度、微观组织检验方法，对钢筋性能、质量检验和判定作出了更严格和更明确规定，对生产工艺提出了更高、更严格的要求，对提升热轧带肋钢筋产品质量、促进节能减排、淘汰落后产能产生积极的推进作用。
GB/T 1499.2-2018标准实施后，国内热轧带肋钢筋生产企业基本大多采用钒微合金化生产盘条带肋钢筋，钢中加入一定量的钒氮合金、氮化钒铁，同时通过优化化学成分控制及控轧控冷工艺，确保钢筋宏观金相、微观组织及截面维氏硬度满足新标准检验要求。
目前国内已有GB/T 1499.2-2018标准实施后HRB400E盘条抗震钢筋生产技术的相关研究报道，主要采用钒微合金化工艺，钢中加入钒氮合金或氮化钒铁，V含量大多控制在0.015-0.030wt%；通过控制轧制温度、轧制道次及控冷温度得到宏观金相、截面维氏硬度、微观组织满足GB/T 1499.2-2018标准要求的HRB400E钢筋。由于钢中加入一定量的钒氮合金、氮化钒铁，而钒合金昂贵，导致生产成本较高，不利于钢筋企业生产成本的降低和产品市场竞争力的提升。
本发明旨在提供一种低成本富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋的制备方法。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋，本发明的第二目的在于提供一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的，一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋，具有以下重量份的化学成分：C 0.21～0.25 wt%、Si 0.28～0.36wt%、Cr0.300～0.340wt% 、Mn 0.85～0.95wt%、V 0.010～0.015wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N0.0080～0.0100wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明的第二目的是这样实现的，一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋的制备方法，具体步骤如下：
A、钢水冶炼：将废钢、生铁以及铁水分别按195～205kg/t钢、50kg/t钢和815kg/t钢的配比加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为21-25kg/t钢，轻烧白云石加入量为12kg/t钢，菱镁球加入量为2.0-4.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.07wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前钢包按7.0～8.0kg/t钢的量，加入含钒生铁并烘烤3分钟；出钢前向加入含钒生铁并烘烤过的钢包底部按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的渣洗脱硫剂进行渣洗：CaO 60.5wt%，Na2O 11.6wt%，CaF2 16.5wt%，P 0.025wt%，S0.042wt% ，Al 3.5wt%，其余为不可避免的不纯物，出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为20～25NL/min；所述废钢化学成分为：: C 0.20～0.26wt%，Si 0.35～0.60wt%，Mn1.05～1.50wt% ，P 0.036～0.045wt%，S 0.035～0.047wt%， 其余为Fe及不可避免的不纯物；所述生铁化学成分为：C3.0～3.2wt%、Si 0.15～0.30wt%、Mn 0.30～0.53wt% 、P 0.090～0.115wt%、S 0.035～0.050wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述铁水温度≥1340℃，成分为：C4.2～4.5wt%、Si 0.30～0.45wt%、Mn 0.25～0.40wt% 、P 0.100～0.120wt%、S≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述含钒生铁化学成分为：C 3.2wt%、Si0.35wt%、Mn 0.55wt% 、V 0.92wt%、P 0.315wt%、S 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；
B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅碳合金→硅锰合金→高碳铬铁→硅氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按2.5～4.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅碳合金：C 21.5wt%，Si 60.5wt%，P 0.075wt%，S0.105wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按12.5～14.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.2wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.0～5.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt%，C 7.8wt%，P 0.085wt%，S0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15kg/t钢的量，加入下列质量比的硅氮合金：Si 61.5wt%，N36.5wt%，C 2.27wt%，P 0.028wt%，S 0.052wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理；
C、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氮气带，开启氮气采用流量为40～50NL/min的氮气对钢水进行吹氮处理，吹氮时间为4分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包温度为1525～1540℃，拉速为3.1～3.3m/min，结晶器冷却水流量为130～140m3/h，二冷比水量为1.9～2.1L/kg的条件下，采用小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯；
E、钢坯加热：将D步骤钢坯送入均热段炉温为1080～1120℃的蓄热式加热炉中，加热60～70分钟后出钢，后经高压水出鳞，推送至高速线材轧机进行轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤钢坯在速度为0.20～0.30m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；接着在速度为10.0～15.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；再进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为100m3/h条件下控冷3～4秒；之后在精轧温度为850～870℃，速度为50～85m/s的轧制条件下，精轧5～10个道次；然后后在温度为825～840℃，速度为50～95m/s的条件下吐丝；吐丝后进入斯太尔摩风冷线进行控制冷却；斯太尔摩风冷结束后控制集卷温度为400～450℃，最后将盘卷自然空冷至室温，即获得公称直径8-12mm的 HRB400E盘条抗震钢筋，钢的温度控制、轧制道次及控冷参数视不同规格要求具体确定。
本发明的有益效果为：
1、本发明方法在炼钢出钢钢包加入一定量含钒生铁替代昂贵的钒氮合金，增加了钢水V含量，大幅降低了合金化成本；脱氧合金化过程中加入少量硅氮合金，在钢中含有一定V含量的基础上，增加了钢水中氮含量，促进了轧制过程中大量细小V(C,N)、VN的充分析出，使V的强化效果充分发挥；钢中加入少量铬并控制较高的C含量，淬透性和二次硬化作用得到明显提高，显微组织珠光体含量进一步提高，促进了钢抗拉强度的提高和抗震性能的改善，同时还提高了钢的钝化耐腐蚀能力；轧钢采用低温控轧控冷，促进了形变奥氏体形成大量形变带，增加了铁素体晶粒形核速率，吐丝后采用斯太尔摩辊道风冷控制，降低了相变前的温度，抑制了轧后奥氏体和铁素体晶粒长大，促进了后续相变中材料内部大量形核，使铁素体晶粒显著细化，晶粒度达12.0级以上。
2、本发明提供的富氮钒铬微合金HRB400E盘条抗震钢筋制备方法具有生产成本低、工艺适用性及控制性强等特点，通过对化学成分设计、转炉冶炼、脱氧合金化工艺、连铸、轧钢加热制度、控轧控冷工艺集成创新，充分发挥了析出强化、细晶强化、组织强化等多种强化作用，所生产的HRB400E盘条抗震钢筋具有工艺力学性能优异稳定、显微组织细小均匀、耐腐蚀性好、塑韧性好、抗震性能优异等优点，各项指标全面优于GB/T 1499.2-2018，生产成本同比现有钒微合金化工艺降低35元/t钢以上，大幅降低了GB/T 1499.2-2018实施后HRB400E盘条抗震钢筋生产成本，提高了产品市场竞争力，具有显著的经济和社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋，具有以下重量份的化学成分：C 0.21～0.25 wt%、Si 0.28～0.36wt%、Cr 0.300～0.340wt% 、Mn 0.85～0.95wt%、V 0.010～0.015wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N 0.0080～0.0100wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋，经过下列工艺步骤制备：
A、钢水冶炼：将废钢、生铁以及铁水分别按195～205kg/t钢、50kg/t钢和815kg/t钢的配比加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为21-25kg/t钢，轻烧白云石加入量为12kg/t钢，菱镁球加入量为2.0-4.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.07wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前钢包按7.0～8.0kg/t钢的量，加入含钒生铁并烘烤3分钟；出钢前向加入含钒生铁并烘烤过的钢包底部按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的渣洗脱硫剂进行渣洗：CaO 60.5wt%，Na2O 11.6wt%，CaF2 16.5wt%，P 0.025wt%，S0.042wt% ，Al 3.5wt%，其余为不可避免的不纯物，出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为20～25NL/min；所述废钢化学成分为：: C 0.20～0.26wt%，Si 0.35～0.60wt%，Mn1.05～1.50wt% ，P 0.036～0.045wt%，S 0.035～0.047wt%， 其余为Fe及不可避免的不纯物；所述生铁化学成分为：C3.0～3.2wt%、Si 0.15～0.30wt%、Mn 0.30～0.53wt% 、P 0.090～0.115wt%、S 0.035～0.050wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述铁水温度≥1340℃，成分为：C4.2～4.5wt%、Si 0.30～0.45wt%、Mn 0.25～0.40wt% 、P 0.100～0.120wt%、S≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述含钒生铁化学成分为：C 3.2wt%、Si0.35wt%、Mn 0.55wt% 、V 0.92wt%、P 0.315wt%、S 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；
B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅碳合金→硅锰合金→高碳铬铁→硅氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按2.5～4.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅碳合金：C 21.5wt%，Si 60.5wt%，P 0.075wt%，S0.105wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按12.5～14.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.2wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.0～5.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt%，C 7.8wt%，P 0.085wt%，S0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15kg/t钢的量，加入下列质量比的硅氮合金：Si 61.5wt%，N36.5wt%，C 2.27wt%，P 0.028wt%，S 0.052wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理；
C、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氮气带，开启氮气采用流量为40～50NL/min的氮气对钢水进行吹氮处理，吹氮时间为4分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包温度为1525～1540℃，拉速为3.1～3.3m/min，结晶器冷却水流量为130～140m3/h，二冷比水量为1.9～2.1L/kg的条件下，采用小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯；
E、钢坯加热：将D步骤钢坯送入均热段炉温为1080～1120℃的蓄热式加热炉中，加热60～70分钟后出钢，后经高压水出鳞，推送至高速线材轧机进行轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤钢坯在速度为0.20～0.30m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；接着在速度为10.0～15.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；再进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为100m3/h条件下控冷3～4秒；之后在精轧温度为850～870℃，速度为50～85m/s的轧制条件下，精轧5～10个道次；然后后在温度为825～840℃，速度为50～95m/s的条件下吐丝；吐丝后进入斯太尔摩风冷线进行控制冷却；斯太尔摩风冷结束后控制集卷温度为400～450℃，最后将盘卷自然空冷至室温，即获得公称直径8-12mm的 HRB400E盘条抗震钢筋。
所述步骤D中，钢水浇铸成断面钢坯采用的小方坯铸机为R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机。
控制铸坯出拉矫机矫直温度≥950℃。
所述步骤D中，二冷比水量是指：连铸机二冷区单位时间内消耗的总水量与单位时间内通过二冷区铸坯质量的比值，以L/kg为单位，它是连铸二次冷却喷水强度的指标。
所述步骤E中，钢坯出钢温度为990～1010℃。
所述步骤F中，斯太尔摩风冷线冷却方式如下：风机开启4～5台，同时开启对应风机上方保温盖，在风量为500km3/h、辊道速度为0.55～0.75m/s条件下完成风冷。
本发明富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E抗震钢筋工艺力学性能、显微组织分别见表1和表2。
表1 本发明生产的HRB400E盘条抗震钢筋工艺力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2本发明生产的HRB400E盘条抗震钢筋金相组织及晶粒度
Figure DEST_PATH_IMAGE002
实施例1
A、钢水冶炼：分别按195kg/t钢、50kg/t钢的冷料装入配比，在LD转炉加入下列质量比的废钢(化学成分: C 0.20wt%，Si 0.35wt%，Mn 1.05wt% ，P 0.036wt%，S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分：C3.0wt%、Si 0.15wt%、Mn 0.30wt% 、P0.090wt%、S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)；之后按815kg/t钢的铁水装入配比，在LD转炉加入下列温度及质量比的铁水：铁水温度1340℃，铁水成分C4.2wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.25wt% 、P 0.100wt%、S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；废钢、生铁及铁水兑入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为21kg/t钢，轻烧白云石加入量为12kg/t钢，菱镁球加入量为2.0kg/t钢，控制终点碳含量0.07wt%，出钢温度1640℃；出钢前钢包按7.0kg/t钢的量，加入下列质量比的含钒生铁：成分C 3.2wt%、Si 0.35wt%、Mn 0.55wt% 、V 0.92wt%、P 0.315wt%、S 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，含钒生铁加入钢包后烘烤3分钟；出钢前向加入含钒生铁并烘烤过的钢包底部按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的渣洗脱硫剂进行渣洗：CaO 60.5wt%，Na2O11.6wt%，CaF2 16.5wt%，P 0.025wt%，S 0.042wt% ，Al 3.5wt%，其余为不可避免的不纯物，出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为20NL/min。
B、脱氧合金化：将A步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅碳合金→硅锰合金→高碳铬铁→硅氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按2.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅碳合金：C 21.5wt%，Si 60.5wt%，P 0.075wt%，S0.105wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按12.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.2wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.0kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt%，C 7.8wt%，P 0.085wt%，S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15kg/t钢的量，加入下列质量比的硅氮合金：Si 61.5wt%，N36.5wt%，C 2.27wt%，P 0.028wt%，S 0.052wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理。
C、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氮气带，开启氮气采用流量为40NL/min的氮气对钢水进行吹氮处理，吹氮时间为4分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包温度为1540℃，拉速为3.1m/min，结晶器冷却水流量为130m3/h，二冷比水量为2.1L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯；铸坯出拉矫机矫直温度控制950℃。
E、钢坯加热：将D步骤钢坯送入均热段炉温为1120℃的蓄热式加热炉中，加热60分钟，钢坯出钢温度为1010℃，后经高压水出鳞，推送至高速线材轧机进行轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤钢坯送入高速线材轧机进行轧制，在速度为0.30m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为15.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为100m3/h条件下控冷3秒；之后在精轧温度为870℃，速度为85m/s的轧制条件下，精轧10个道次；之后在温度为840℃，速度为95m/s的条件下吐丝；吐丝后进入斯太尔摩风冷线进行控制冷却，风机开启4台，同时开启对应风机上方保温盖，在风量为500km3/h、辊道速度为0.75m/s条件下完成风冷；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为450℃，然后将盘卷自然空冷至室温，即获得公称直径8mm的 HRB400E盘条抗震钢筋，其具有下列重量百分比的化学成分：C 0.21 wt%、Si 0.28wt%、Cr 0.300wt% 、Mn 0.85wt%、V0.010wt%、S0.028wt%、P0.030wt%、N 0.0080wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
实施例1的富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E抗震钢筋工艺力学性能、显微组织分别见表3和表4。
表3实施例1生产的公称直径8mmHRB400E盘条抗震钢筋工艺力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表4实施例1生产的公称直径8mmHRB400E盘条抗震钢筋金相组织及晶粒度
Figure DEST_PATH_IMAGE004
实施例2
A、钢水冶炼：分别按200kg/t钢、50kg/t钢的冷料装入配比，在LD转炉加入下列质量比的废钢(化学成分: C 0.23wt%，Si 0.48wt%，Mn 1.30wt% ，P 0.041wt%，S 0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分：C3.1wt%、Si 0.22wt%、Mn 0.41wt% 、P0.102wt%、S 0.042wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)；之后按815kg/t钢的铁水装入配比，在LD转炉加入下列温度及质量比的铁水：铁水温度1345℃，铁水成分C4.4wt%、Si 0.38wt%、Mn 0.32wt% 、P 0.110wt%、S 0.038wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；废钢、生铁及铁水兑入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为23kg/t钢，轻烧白云石加入量为12kg/t钢，菱镁球加入量为3.0kg/t钢，控制终点碳含量0.08wt%，出钢温度1645℃；出钢前钢包按7.6kg/t钢的量，加入下列质量比的含钒生铁：成分C 3.2wt%、Si 0.35wt%、Mn 0.55wt% 、V 0.92wt%、P 0.315wt%、S 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，含钒生铁加入钢包后烘烤3分钟；出钢前向加入含钒生铁并烘烤过的钢包底部按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的渣洗脱硫剂进行渣洗：CaO 60.5wt%，Na2O11.6wt%，CaF2 16.5wt%，P 0.025wt%，S 0.042wt% ，Al 3.5wt%，其余为不可避免的不纯物，出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为25NL/min。
B、脱氧合金化：将A步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅碳合金→硅锰合金→高碳铬铁→硅氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按3.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅碳合金：C 21.5wt%，Si 60.5wt%，P 0.075wt%，S0.105wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按13.4kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.2wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.4kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt%，C 7.8wt%，P 0.085wt%，S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15kg/t钢的量，加入下列质量比的硅氮合金：Si 61.5wt%，N36.5wt%，C 2.27wt%，P 0.028wt%，S 0.052wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理。
C、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氮气带，开启氮气采用流量为45NL/min的氮气对钢水进行吹氮处理，吹氮时间为4分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包温度为1532℃，拉速为3.2m/min，结晶器冷却水流量为135m3/h，二冷比水量为2.0L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯；铸坯出拉矫机矫直温度控制970℃。
E、钢坯加热：将D步骤钢坯送入均热段炉温为1100℃的蓄热式加热炉中，加热65分钟，钢坯出钢温度为1000℃，后经高压水出鳞，推送至高速线材轧机进行轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤钢坯送入高速线材轧机进行轧制，在速度为0.25m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为13.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为100m3/h条件下控冷4秒；之后在精轧温度为860℃，速度为70m/s的轧制条件下，精轧8个道次；之后在温度为832℃，速度为75m/s的条件下吐丝；吐丝后进入斯太尔摩风冷线进行控制冷却，风机开启5台，同时开启对应风机上方保温盖，在风量为500km3/h、辊道速度为0.65m/s条件下完成风冷；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为430℃，然后将盘卷自然空冷至室温，即获得公称直径10mm的 HRB400E盘条抗震钢筋，其具有下列重量百分比的化学成分：C 0.23 wt%、Si 0.32wt%、Cr 0.320wt% 、Mn 0.90wt%、V0.012wt%、S0.040wt%、P0.040wt%、N 0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
实施例2的富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E抗震钢筋工艺力学性能、显微组织分别见表5和表6。
表5实施例2生产的公称直径10mmHRB400E盘条抗震钢筋工艺力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表6实施例2生产的公称直径10mmHRB400E盘条抗震钢筋金相组织及晶粒度
Figure DEST_PATH_IMAGE006
实施例3
A、钢水冶炼：分别按205kg/t钢、50kg/t钢的冷料装入配比，在LD转炉加入下列质量比的废钢(化学成分: C 0.26wt%，Si 0.60wt%，Mn 1.50wt% ，P 0.045wt%，S 0.047wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分：C3.2wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.53wt% 、P0.115wt%、S 0.050wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)；之后按815kg/t钢的铁水装入配比，在LD转炉加入下列温度及质量比的铁水：铁水温度1355℃，铁水成分C4.5wt%、Si 0.45wt%、Mn 0.40wt% 、P 0.120wt%、S 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；废钢、生铁及铁水兑入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为25kg/t钢，轻烧白云石加入量为12kg/t钢，菱镁球加入量为4.0kg/t钢，控制终点碳含量0.09wt%，出钢温度1650℃；出钢前钢包按8.0kg/t钢的量，加入下列质量比的含钒生铁：成分C 3.2wt%、Si 0.35wt%、Mn 0.55wt% 、V 0.92wt%、P 0.315wt%、S 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，含钒生铁加入钢包后烘烤3分钟；出钢前向加入含钒生铁并烘烤过的钢包底部按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的渣洗脱硫剂进行渣洗：CaO 60.5wt%，Na2O11.6wt%，CaF2 16.5wt%，P 0.025wt%，S 0.042wt% ，Al 3.5wt%，其余为不可避免的不纯物，出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为25NL/min。
B、脱氧合金化：将A步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅碳合金→硅锰合金→高碳铬铁→硅氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按4.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅碳合金：C 21.5wt%，Si 60.5wt%，P 0.075wt%，S0.105wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.3wt%，Si 17.2wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt%，C 7.8wt%，P 0.085wt%，S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15kg/t钢的量，加入下列质量比的硅氮合金：Si 61.5wt%，N36.5wt%，C 2.27wt%，P 0.028wt%，S 0.052wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理。
C、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氮气带，开启氮气采用流量为50NL/min的氮气对钢水进行吹氮处理，吹氮时间为4分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包温度为1525℃，拉速为3.3m/min，结晶器冷却水流量为140m3/h，二冷比水量为1.9L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯；铸坯出拉矫机矫直温度控制980℃。
E、钢坯加热：将D步骤钢坯送入均热段炉温为1080℃的蓄热式加热炉中，加热70分钟，钢坯出钢温度为990℃，后经高压水出鳞，推送至高速线材轧机进行轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤钢坯送入高速线材轧机进行轧制，在速度为0.20m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为100m3/h条件下控冷4秒；之后在精轧温度为850℃，速度为50m/s的轧制条件下，精轧5个道次；之后在温度为825℃，速度为50m/s的条件下吐丝；吐丝后进入斯太尔摩风冷线进行控制冷却，风机开启5台，同时开启对应风机上方保温盖，在风量为500km3/h、辊道速度为0.55m/s条件下完成风冷；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为400℃，然后将盘卷自然空冷至室温，即获得公称直径12mm的 HRB400E盘条抗震钢筋，其具有下列重量百分比的化学成分：C 0.25 wt%、Si 0.36wt%、Cr 0.340wt% 、Mn 0.95wt%、V0.015wt%、S0.045wt%、P0.045wt%、N 0.0100wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
实施例3的富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E抗震钢筋工艺力学性能、显微组织分别见表7和表8。
表7本实施例生产的公称直径12mmHRB400E盘条抗震钢筋工艺力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表8本实施例生产的公称直径12mmHRB400E盘条抗震钢筋金相组织及晶粒度
Figure DEST_PATH_IMAGE008
。

Claims (7)

1.一种富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋的制备方法，其特征在于，依次按下列工艺步骤来实现：钢水冶炼、脱氧合金化、钢水氩站精炼、钢水浇铸、钢坯加热及钢坯控轧控冷工序，其特征在于，具体步骤如下：
A、钢水冶炼：将废钢、生铁以及铁水分别按195~205kg/t钢、50kg/t钢和815kg/t钢的配比加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为21-25kg/t钢，轻烧白云石加入量为12kg/t钢，菱镁球加入量为2.0-4.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.07wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前钢包按7.0~8.0kg/t钢的量，加入含钒生铁并烘烤3分钟；出钢前向加入含钒生铁并烘烤过的钢包底部按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的渣洗脱硫剂进行渣洗：CaO 60.5wt%，Na2O 11.6wt%，CaF2 16.5wt%，P 0.025wt%，S0.042wt%，Al 3.5wt%，其余为不可避免的不纯物，出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为20~25NL/min；所述废钢化学成分为：C 0.20~0.26wt%，Si 0.35~0.60wt%，Mn 1.05~1.50wt%，P 0.036~0.045wt%，S 0.035~0.047wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述生铁化学成分为：C3.0~3.2wt%、Si 0.15~0.30wt%、Mn 0.30~0.53wt%、P 0.090~0.115wt%、S0.035~0.050wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述铁水温度≥1340℃，成分为：C4.2~4.5wt%、Si 0.30~0.45wt%、Mn 0.25~0.40wt%、P 0.100~0.120wt%、S≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述含钒生铁化学成分为：C 3.2wt%、Si 0.35wt%、Mn 0.55wt%、V0.92wt%、P 0.315wt%、S 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；
B、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅碳合金→硅锰合金→高碳铬铁→硅氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按2.5~4.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅碳合金：C 21.5wt%，Si 60.5wt%，P 0.075wt%，S0.105wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按12.5~14.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn65.3wt%，Si 17.2wt%，C 1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.0~5.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 54.2wt%，C 7.8wt%，P 0.085wt%，S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.15kg/t钢的量，加入下列质量比的硅氮合金：Si 61.5wt%，N36.5wt%，C2.27wt%，P 0.028wt%，S 0.052wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理；
C、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氮气带，开启氮气采用流量为40~50NL/min的氮气对钢水进行吹氮处理，吹氮时间为4分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
D、钢水浇铸：在中间包温度为1525~1540℃，拉速为3.1~3.3m/min，结晶器冷却水流量为130~140m3/h，二冷比水量为1.9~2.1L/kg的条件下，采用小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯；
E、钢坯加热：将D步骤钢坯送入均热段炉温为1080~1120℃的蓄热式加热炉中，加热60~70分钟后出钢，后经高压水除鳞，推送至高速线材轧机进行轧制；
F、钢坯控轧控冷：将E步骤钢坯在速度为0.20~0.30m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；接着在速度为10.0~15.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；再进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为100m3/h条件下控冷3~4秒；之后在精轧温度为850~870℃，速度为50~85m/s的轧制条件下，精轧5~10个道次；然后在温度为825~840℃，速度为50~95m/s的条件下吐丝；吐丝后进入斯太尔摩风冷线进行控制冷却；斯太尔摩风冷结束后控制集卷温度为400~450℃，最后将盘卷自然空冷至室温，即获得公称直径8-12mm的HRB400E盘条抗震钢筋；所述盘条抗震钢筋具有以下重量份的化学成分：C 0.21~0.25wt%、Si 0.28~0.36wt%、Cr 0.300~0.340wt%、Mn0.85~0.95wt%、V 0.010~0.015wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N 0.0080~0.0100wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤D中，钢水浇铸成断面钢坯采用的小方坯铸机为R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，控制钢坯出拉矫机矫直温度≥950℃。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤D中，二冷比水量是指：连铸机二冷区单位时间内消耗的总水量与单位时间内通过二冷区钢坯质量的比值，以L/kg为单位，它是连铸二次冷却喷水强度的指标。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤E中，钢坯出钢温度为990~1010℃。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤F中，斯太尔摩风冷线冷却方式如下：风机开启4~5台，同时开启对应风机上方保温盖，在风量为500km3/h、辊道速度为0.55~0.75m/s条件下完成风冷。
7.一种根据权利要求1~6中任一所述制备方法获得的富氮钒铬微合金化超细晶耐腐蚀HRB400E盘条抗震钢筋。
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