CN114836674A - 一种热轧带肋钢筋hrb500e的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，包括钢坯在加热炉中进行加热及轧线的粗轧、中轧、精轧、水冷、在冷床上进行冷却、自然时效；加热炉中均热段的温度为1130℃‑1160℃；开轧温度为1030℃‑1060℃，进精轧温度为1020℃‑1040℃，上冷床温度控制为900℃‑940℃；成分为：0.21%‑0.25%的C，0.40%‑0.60%的Si，1.20%‑1.50%的Mn，S≤0.045%，P≤0.045%，0.045%‑0.055%的V，0.010%‑0.020%的Nb，余量的Fe元素；保证了性能稳定达标，又降低了合金加入量与成本，提高了经济效益，节约了合金资源。
Description
技术领域
本发明涉及热轧带肋钢筋生产技术领域，尤其是涉及一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法。
背景技术
热轧带肋钢筋，俗称螺纹钢，普通热轧带肋钢筋的牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成，H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母；热轧带肋钢筋分为HRB400(E)、HRB500(E)、HRB600三个牌号；其生产工艺流程通常大致是：步进式加热炉→粗轧机→中轧机→精轧机→水冷装置→冷床→冷剪→自动计数装置→打捆机→卸料台架。
热轧带肋钢筋HRB500E要求屈服强度在500MPa以上，同时要求强屈比不低于1.25。2018年新国标《钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋》对于螺纹钢HRB500E的金相组织进行了严格要求，边部与心部的维氏硬度差小于40HV5。因此，目前通常采用添加高锰、高硅以及添加及较大含量昂贵的V、Nb、Ti等合金元素来提高钢筋强度，此类方法的生产成本高，降低了企业效益，占用了较多的合金资源。
因此，在新国标条件下，如何通过优化钢筋合金成分，达到节约资源的目的，同时通过改进生产工艺保证产品性能达标，在获得要求的力学性能的同时，又可以实现低成本生产，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，通过合金成分复合添加，匹配设计合理的开轧温度、精轧与上冷床温度，实现低合金成本，满足热轧带肋钢筋的组织性能要求。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，所述生产方法包括以下依次进行的步骤：钢坯在加热炉中进行加热、粗轧、中轧、精轧、水冷、在冷床上进行冷却、自然时效；
加热炉包括预热段、加热段以及均热段，预热段的温度为850℃-950℃，加热段的温度为1150℃-1200℃，均热段的温度为1130℃-1160℃；
开轧温度为1030℃-1060℃，进精轧温度为1020℃-1040℃，上冷床温度控制为900℃-940℃；精轧后的水冷的进水温度控制在25℃-35℃范围内，水压0.6-1.0MPa；
热轧带肋钢筋包括以下质量百分数的元素：0.21%-0.25%的C，0.40%-0.60%的Si，1.20%-1.50%的Mn，S≤0.045%，P≤0.045%，0.045%-0.055%的V，0.010%-0.020%的Nb，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素。
优选的，预热段的温度为875℃-925℃，加热段的温度为1170℃-1200℃，均热段的温度为1130℃-1160℃。
优选的，开轧温度为1040℃-1060℃，进精轧温度为1020℃-1040℃，上冷床温度控制为920℃-940℃。
优选的，热轧带肋钢筋包括以下质量百分数的元素：0.23%-0.25%的C，0.40%-0.60%的Si，1.30%-1.50%的Mn，S≤0.045%，P≤0.045%，0.045%-0.055%的V，0.010%-0.020%的Nb，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素。
优选的，所述热轧带肋钢筋的金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度在8.5～9.0级之间，不存在淬硬层，屈服强度在520MPa以上，强屈比达到1.25及以上，时效后强屈比超过1.27，有足够余量。
本申请提供了一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，包括以下依次进行的步骤：钢坯在加热炉中进行加热、粗轧、中轧、精轧、水冷、在冷床上进行冷却、自然时效；
通过优化合金成分搭配，轧钢工序采用合理的开轧温度、精轧与上冷床温度，实现新型合金成分的低合金消耗及低生产成本，满足了热轧带肋钢筋的组织性能要求，节约了贵金属资源；
本发明探索开发了一种新生产方法，通过设计复合型合金成分，利用各合金元素对工艺及轧材质量的影响，再通过研究特定成分下的轧制工艺对钢材组织性能的作用，开发实践出HRB500E钢种新成分下的稳定生产的一种方法，采用Nb、V成分复合结构，同时降低其它合金加入量，降低成本的同时又可以保证钢材质量达到新国标要求，提高了企业效益，节约了合金资源，满足国民经济迅速发展需求；
与现有技术相比，本发明充分发挥多种微合金强化以及轧线TMCP控制工艺优势，在低合金成分条件下，仍可获得国标要求的金相组织与力学性能，大幅度减少了贵金属消耗，大大降低了生产成本，属于绿色可持续型创新生产工艺；另外，该HRB500E生产方法需要的上冷床温度低于传统纯热轧工艺，轧材表面氧化程度较轻，氧化铁皮粉尘大大降低，改善了环境；成品钢材表层无淬硬层，组织为铁素体+珠光体，而且组织均匀性较好，采用该生产方法，可以完全适合大批量稳定生产HRB500E热轧带肋钢筋。
附图说明
图1为本申请提供的HRB500E热轧带肋钢筋的边部金相组织图（200倍）；
图2为本申请提供的HRB500E热轧带肋钢筋的心部金相组织图（200倍）。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请提供了一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，所述生产方法包括以下依次进行的步骤：钢坯在加热炉中进行加热、粗轧、中轧、精轧、水冷、在冷床上进行冷却、自然时效；
加热炉包括预热段、加热段以及均热段，预热段的温度为850℃-950℃，加热段的温度为1150℃-1200℃，均热段的温度为1130℃-1160℃；
开轧温度为1030℃-1060℃，进精轧温度为1020℃-1040℃，上冷床温度控制为900℃-940℃；精轧后的水冷的进水温度控制在25℃-35℃范围内，水压0.6-1.0MPa；
热轧带肋钢筋包括以下质量百分数的元素：0.21%-0.25%的C，0.40%-0.60%的Si，1.20%-1.50%的Mn，S≤0.045%，P≤0.045%，0.045%-0.055%的V，0.010%-0.020%的Nb，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素。
在本申请的一个实施例中，预热段的温度为875℃-925℃，加热段的温度为1170℃-1200℃，均热段的温度为1130℃-1160℃。
在本申请的一个实施例中，开轧温度为1040℃-1060℃，进精轧温度为1020℃-1040℃，上冷床温度控制为920℃-940℃。
在本申请的一个实施例中，热轧带肋钢筋包括以下质量百分数的元素：0.23%-0.25%的C，0.40%-0.60%的Si，1.30%-1.50%的Mn，S≤0.045%，P≤0.045%，0.045%-0.055%的V，0.010%-0.020%的Nb，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素。
在本申请的一个实施例中，所述热轧带肋钢筋的金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度在8.5～9.0级之间，不存在淬硬层，屈服强度在520MPa以上，强屈比达到1.25及以上，时效后强屈比超过1.27，有足够余量。
本申请中，冷床是中小型棒材车间不可缺少的辅助设备之一，它的功能是将轧机轧制后经飞剪剪切成倍尺长度的棒材，输送并卸到冷床齿条上冷却， 使其温度由900℃降至100-300℃， 然后由冷床下料装置将其收集成组送至输出辊道上，再由输出辊道将其送到冷剪剪切成定尺成品。
本申请提供的一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法的工作原理：
影响热轧带肋钢筋HRB500E的力学性能的有两方面，与化学成分和轧制冷却工艺有关，常规合金元素C、Si、Mn、V、Nb含量增加，均可不同程度提高钢材的屈服强度与抗拉强度，这是由于合金元素在钢中发挥了细晶强化、固溶强化、沉淀强化等作用，采用Nb和V元素复合添加，利用Nb元素能产生高度分散的碳化物NbC（熔点3500℃），可以细化晶粒，加热到1200℃，仍可以阻止晶粒长大，降低加热工序对性能及工艺稳定的影响；利用Nb、V元素形成碳氮化合物的应变诱导析出，发挥其在轧制过程中的沉淀强化作用，从而使钢材的屈服强度与抗拉强度升高；
另外，结合成分通过加热及轧制温度工艺控制进一步提高并改善轧材性能，加热工序通过高温将Nb、V元素固溶，组织钢坯晶粒在加热及轧制过程中进一步长大，轧制过程中反复变形再结晶，提高轧件强度，轧件终轧后，通过控制冷却温度工艺，使轧件在相变过程中产生的铁素体晶粒充分变形，引入大量位错亚结构，提高钢材的位错亚结构强化效应，另一方面，通过变形，使Nb、V元素在铁素体晶粒实现应变诱导弥散析出，提高Nb、V碳氮化物析出颗粒的沉淀强化作用；
对于HRB500E而言，强屈比偏低是行业存在普遍问题，因此开发过程需要同时关注合金元素与轧制工艺的匹配情况，才能保证屈服强度与抗拉强度达到合理范围；
本发明通过大量生产试验，最终确定了合理的加热温度、上冷床温度等关键工艺参数。
本申请中的含量(%)均为质量百分数。
本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例
本申请提供了一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，所述生产方法包括以下依次进行的步骤：钢坯在加热炉中进行加热、粗轧、中轧、精轧、水冷、在冷床上进行冷却、自然时效；
其余，实施例1-6中的钢筋的成分、工艺参数以及性能检测结果，如下表1-3所示：
表1 实施例中的HRB500E钢筋的成分
表2 实施例中的生产方法中的工艺参数
表3 实施例中的自然时效完成后的HRB500E钢筋的性能检测结果
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下依次进行的步骤：钢坯在加热炉中进行加热、粗轧、中轧、精轧、水冷、在冷床上进行冷却、自然时效；
加热炉包括预热段、加热段以及均热段，预热段的温度为850℃-950℃，加热段的温度为1150℃-1200℃，均热段的温度为1130℃-1160℃；
开轧温度为1030℃-1060℃，进精轧温度为1020℃-1040℃，上冷床温度控制为900℃-940℃；精轧后的水冷的进水温度控制在25℃-35℃范围内，水压0.6-1.0MPa；
热轧带肋钢筋包括以下质量百分数的元素：0.21%-0.25%的C，0.40%-0.60%的Si，1.20%-1.50%的Mn，S≤0.045%，P≤0.045%，0.045%-0.055%的V，0.010%-0.020%的Nb，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，其特征在于，预热段的温度为875℃-925℃，加热段的温度为1170℃-1200℃，均热段的温度为1130℃-1160℃。
3.根据权利要求1所述的一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，其特征在于，开轧温度为1040℃-1060℃，进精轧温度为1020℃-1040℃，上冷床温度控制为920℃-940℃。
4.根据权利要求1所述的一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，其特征在于，热轧带肋钢筋包括以下质量百分数的元素：0.23%-0.25%的C，0.40%-0.60%的Si，1.30%-1.50%的Mn，S≤0.045%，P≤0.045%，0.045%-0.055%的V，0.010%-0.020%的Nb，余量的Fe元素以及不可避免的杂质元素。
5.根据权利要求1所述的一种热轧带肋钢筋HRB500E的生产方法，其特征在于，所述热轧带肋钢筋的金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度在8.5～9.0级之间，不存在淬硬层，屈服强度在520MPa以上，强屈比达到1.25及以上，时效后强屈比超过1.27，有足够余量。
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