CN115595494B - 一种高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶直条抗震钢筋的制备方法 - Google Patents

一种高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶直条抗震钢筋的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋的制备方法，本方法通过对化学成分设计、转炉冶炼、脱氧合金化结构、连铸、轧钢加热制度及预精轧、精轧机组、精轧后控冷工艺集成创新，具有生产成本低及控制性强等特点，充分发挥了铁素体晶粒细化强化作用，所生产钢筋具有工艺力学性能优异稳定、显微组织细小均匀、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65元/t钢以上，大幅降低了公称直径12mm HRB400E直条钢筋生产成本，提高了产品市场竞争力，具有显著的经济和社会效益。

Description

一种高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶直条抗震钢 筋的制备方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种高速棒材生产公称直径12mmHRB400E超细晶直条抗震钢筋的制备方法。
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都采用钒微合金化或铌微合金化工艺生产直条带肋钢筋，钢中加入一定量的钒氮合金、氮化钒铁或铌铁合金，同时通过优化化学成分控制及轧制工艺，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。钢中加入一定量的钒氮合金、氮化钒铁或铌铁合金后，由于钒合金和铌铁价格昂贵，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。
GB/T 1499.2-2018标准实施后，目前国内已有HRB400E直条抗震钢筋生产技术的相关研究报道，主要采用钒氮微合金化工艺，还有少数企业采用铌微合金化工艺，采用钒微合金化工艺生产HRB400E时，钢中V含量大多控制在0.018-0.030wt%；采用铌微合金化工艺生产HRB400E时，钢中Nb含量大多控制在0.015-0.025wt%。采用钒微合金化工艺或铌微合金化工艺通过控制轧制温度和轧制道次得到宏观金相、截面维氏硬度、微观组织满足GB/T1499.2-2018标准要求的直条HRB400E钢筋。采用钒微合金或铌微合金生产HRB400E时，由于钢中加入一定量贵重的钒合金或铌合金，导致合金成本较高，不利于产品竞争力的提升。
本发明旨在提供一种低成本的高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋的制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋的制备方法。
本发明的目的是这样实现的，一种高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋的制备方法，按以下步骤实现：
A、钢水冶炼：按照130～140kg/t钢的冷料装入配比，在LD转炉中加入废钢，之后以920kg/t钢的装入配比在LD转炉中装入铁水，废钢及铁水兑入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，再加入常规石灰、轻烧白云石、生白云石造渣，石灰加入量为17-20kg/t钢，轻烧白云石加入量为12-15kg/t钢，生白云石加入量为10kg/t钢，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为1.0kg/t钢；出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为20～25NL/min；
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：硅铝钙脱氧剂→硅铁→硅锰合金，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铝钙脱氧剂：Si 35.5wt%，Ca 10.5wt%，Al 10.4wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.0～2.3kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按17.3～19.7kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.8wt%，Si17.6wt%，C 1.6wt%，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6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/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1525～1535℃，拉速为2.6～2.8m/min，结晶器冷却水流量为145～155m3/h，二冷比水量为1.8～2.0L/kg的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；
E、钢坯加热：将钢坯送入均热段炉温为1060～1100℃的加热炉中，加热60分钟，出钢，推送至全连续式棒材轧机进行轧制；
F、钢坯控轧控冷：将钢坯通过粗轧机组在速度为0.5～1.6m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件通过中轧机组在速度为2.3～4.6m/s的轧制条件下轧制4个道次；之后轧件通过预精轧机组在速度为5.3～10.6m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件进入精轧前通过2组长度分别为7m水冷装置进行精轧前控冷，冷却水量为50～60m3/h，轧件进精轧一组温度控制为860～880℃；之后轧件通过精轧一组机组在速度为14.0～25.0m/s的轧制条件下轧制4个道次；轧件进入精轧二组机组前通过3组长度分别为5m的水冷装置进行控冷，冷却水量为40～50m3/h，轧件进精轧二组温度控制为840～860℃；之后轧件通过精轧二组机组在速度为28.0～32.0m/s的轧制条件下轧制2个道次；精轧后轧材通过5个短管水冷段装置进行控冷，水泵开启数3台，水泵压力为1.0～1.2MPa；控冷后钢筋在冷床自然空冷至室温，即获得公称直径12mm HRB400E超细晶直条抗震钢筋。
本发明轧钢采用较低的开轧温度；预精轧后采用较长的水冷装置控冷，控制轧件较低的进精轧温度；轧件进精轧后采用二组精轧机轧制，精轧一组、二组间采用3组水冷装置控冷；精轧后采用多段短管分级控冷工艺；通过精轧前、精轧机组控冷、精轧后控冷等多重分级控冷工艺，显著细化了原始奥氏体晶粒，大幅增加了铁素体晶粒的形核位置及形核速率，铁素体晶粒显著细化，晶粒度达12.0级以上，细晶强化效果显著，大幅提高了钢的强度，同时改善了钢的塑韧性。
本发明的有益效果为：
本发明提供的高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋的制备方法具有生产成本低及控制性强等特点，通过对化学成分设计、转炉冶炼、脱氧合金化结构、连铸、轧钢加热制度及预精轧、精轧机组、精轧后控冷工艺集成创新，充分发挥了铁素体晶粒细化强化作用，所生产钢筋具有工艺力学性能优异稳定、显微组织细小均匀、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65元/t钢以上，大幅降低了公称直径12mm HRB400E直条钢筋生产成本，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详细说明，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改进，均落入本发明的保护范围。
本发明一种高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋的制备方法，按以下步骤实现：
A、钢水冶炼：按照130～140kg/t钢的冷料装入配比，在LD转炉中加入废钢，之后以920kg/t钢的装入配比在LD转炉中装入铁水，废钢及铁水兑入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，再加入常规石灰、轻烧白云石、生白云石造渣，石灰加入量为17-20kg/t钢，轻烧白云石加入量为12-15kg/t钢，生白云石加入量为10kg/t钢，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为1.0kg/t钢；出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为20～25NL/min；
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：硅铝钙脱氧剂→硅铁→硅锰合金，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铝钙脱氧剂：Si 35.5wt%，Ca 10.5wt%，Al 10.4wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.0～2.3kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按17.3～19.7kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.8wt%，Si17.6wt%，C 1.6wt%，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6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/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1525～1535℃，拉速为2.6～2.8m/min，结晶器冷却水流量为145～155m3/h，二冷比水量为1.8～2.0L/kg的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；
E、钢坯加热：将钢坯送入均热段炉温为1060～1100℃的加热炉中，加热60分钟，出钢，推送至全连续式棒材轧机进行轧制；
F、钢坯控轧控冷：将钢坯通过粗轧机组在速度为0.5～1.6m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件通过中轧机组在速度为2.3～4.6m/s的轧制条件下轧制4个道次；之后轧件通过预精轧机组在速度为5.3～10.6m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件进入精轧前通过2组长度分别为7m水冷装置进行精轧前控冷，冷却水量为50～60m3/h，轧件进精轧一组温度控制为860～880℃；之后轧件通过精轧一组机组在速度为14.0～25.0m/s的轧制条件下轧制4个道次；轧件进入精轧二组机组前通过3组长度分别为5m的水冷装置进行控冷，冷却水量为40～50m3/h，轧件进精轧二组温度控制为840～860℃；之后轧件通过精轧二组机组在速度为28.0～32.0m/s的轧制条件下轧制2个道次；精轧后轧材通过5个短管水冷段装置(每个长度2.0米，每个水冷段间隔0.3米)进行控冷，水泵开启数3台，水泵压力为1.0～1.2MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为790～820℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温，即获得公称直径12mm HRB400E超细晶直条抗震钢筋。
步骤A中，所述废钢化学成分为: C 0.20～0.25wt%，Si 0.35～0.50wt%，Mn 1.20～1.40wt% ，P 0.025～0.045wt%，S 0.020～0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤A中，所述铁水化学成分为C 4.5～4.8wt%、Si 0.30～0.45wt%、Mn 0.20～0.30wt% 、P 0.060～0.090wt%、S≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述铁水温度≥1300℃。
步骤D中，铸坯出拉矫机矫直温度控制≥1000℃。
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。
步骤E中，钢坯出钢温度为950～980℃。
本发明还提供了一种所述制备方法制备的高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋，该钢筋具有下列重量百分比的化学成分：C 0.21～0.25 wt%、Si 0.32～0.43wt%、Mn 1.15～1.30wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。其工艺力学性能、显微组织、维氏硬度差见表1和表2。
表1 本发明生产的公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋工艺力学性能
表2本发明生产的公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋金相组织及维氏硬度
实施例1
A、钢水冶炼：按130kg/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 1.20wt% ，P 0.025wt%，S 0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)；之后按920kg/t钢的铁水装入配比，在LD转炉装入下列温度及质量比的铁水：铁水温度1300℃，铁水成分C4.5wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.20wt% 、P 0.060wt%、S 0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；废钢及铁水兑入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、生白云石造渣，石灰加入量为17kg/t钢，轻烧白云石加入量为12kg/t钢，生白云石加入量为10kg/t钢，控制终点碳含量为0.11wt%，出钢温度1635℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为1.0kg/t钢；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：硅铝钙脱氧剂→硅铁→硅锰合金，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铝钙脱氧剂：Si 35.5wt%，Ca 10.5wt%，Al 10.4wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按17.3kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.8wt%，Si17.6wt%，C 1.6wt%，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6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/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1535℃，拉速为2.6m/min，结晶器冷却水流量为145m3/h，二冷比水量为1.8L/kg的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；铸坯出拉矫机矫直温度控制为1000℃。
E、钢坯加热：将D步骤钢坯送入均热段炉温为1060℃的加热炉中，加热60分钟，钢坯出钢温度为950℃，之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤钢坯通过粗轧机组在速度为0.5～1.2m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件通过中轧机组在速度为2.3～4.4m/s的轧制条件下轧制4个道次；之后轧件通过预精轧机组在速度为5.3～9.8m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件进入精轧前通过2组长度分别为7m水冷装置进行精轧前控冷，冷却水量为50m3/h，轧件进精轧一组温度控制为860℃；之后轧件通过精轧一组机组在速度为14.0～23.0m/s的轧制条件下轧制4个道次；轧件进入精轧二组机组前通过3组长度分别为5m的水冷装置进行控冷，冷却水量为40m3/h，轧件进精轧二组温度控制为840℃；之后轧件通过精轧二组机组在速度为28.0～32.0m/s的轧制条件下轧制2个道次；精轧后轧材通过5个短管水冷段装置(每个长度2.0米，每个水冷段间隔0.3米)进行控冷，水泵开启数3台，水泵压力为1.0MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为790℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温，即获得公称直径12mm HRB400E超细晶直条抗震钢筋，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.21wt%、Si 0.32wt%、Mn 1.15wt%、S0.025wt%、P 0.018wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其工艺力学性能、显微组织、维氏硬度差见表3和表4。
表3 实施例1生产的公称直径12mm HRB400E直条抗震钢筋工艺力学性能
表4 实施例1生产的公称直径12mm HRB400E直条抗震钢筋金相组织及维氏硬度
实施例2
A、钢水冶炼：按135kg/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 0.22wt%，Si 0.42wt%，Mn 1.30wt% ，P 0.035wt%，S 0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)；之后按920kg/t钢的铁水装入配比，在LD转炉装入下列温度及质量比的铁水：铁水温度1310℃，铁水成分C 4.6wt%、Si 0.38wt%、Mn 0.25wt% 、P 0.080wt%、S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；废钢及铁水兑入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、生白云石造渣，石灰加入量为19kg/t钢，轻烧白云石加入量为14kg/t钢，生白云石加入量为10kg/t钢，控制终点碳含量为0.09wt%，出钢温度1638℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为1.0kg/t钢；出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为22NL/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：硅铝钙脱氧剂→硅铁→硅锰合金，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铝钙脱氧剂：Si 35.5wt%，Ca 10.5wt%，Al 10.4wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.8kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按18.4kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.8wt%，Si17.6wt%，C 1.6wt%，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6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/^c，然后将钢水吊至浇铸工位。
D、钢水浇铸：在中间包温度为1531℃，拉速为2.7m/min，结晶器冷却水流量为150m3/h，二冷比水量为1.9L/kg的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；铸坯出拉矫机矫直温度控制为1020℃。
E、钢坯加热：将D步骤钢坯送入均热段炉温为1080℃的加热炉中，加热60分钟，钢坯出钢温度为965℃，之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤钢坯通过粗轧机组在速度为0.7～1.6m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件通过中轧机组在速度为2.5～4.6m/s的轧制条件下轧制4个道次；之后轧件通过预精轧机组在速度为5.5～10.6m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件进入精轧前通过2组长度分别为7m水冷装置进行精轧前控冷，冷却水量为60m3/h，轧件进精轧一组温度控制为870℃；之后轧件通过精轧一组机组在速度为15.0～25.0m/s的轧制条件下轧制4个道次；轧件进入精轧二组机组前通过3组长度分别为5m的水冷装置进行控冷，冷却水量为45m3/h，轧件进精轧二组温度控制为850℃；之后轧件通过精轧二组机组在速度为28.0～32.0m/s的轧制条件下轧制2个道次；精轧后轧材通过5个短管水冷段装置(每个长度2.0米，每个水冷段间隔0.3米)进行控冷，水泵开启数3台，水泵压力为1.2MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为810℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温，即获得公称直径12mm HRB400E超细晶直条抗震钢筋，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.23wt%、Si 0.38wt%、Mn 1.22wt%、S0.035wt%、P 0.032wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其工艺力学性能、显微组织、维氏硬度差见表5和表6。
表5 实施例2生产的公称直径12mm HRB400E直条抗震钢筋工艺力学性能
表6 实施例2生产的公称直径12mm HRB400E直条抗震钢筋金相组织及维氏硬度
实施例3
A、钢水冶炼：按140kg/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 0.25wt%，Si 0.50wt%，Mn 1.40wt% ，P 0.045wt%，S 0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)；之后按920kg/t钢的铁水装入配比，在LD转炉装入下列温度及质量比的铁水：铁水温度1330℃，铁水成分C4.8wt%、Si 0.45wt%、Mn 0.30wt%、P 0.090wt%、S 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；废钢及铁水兑入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、生白云石造渣，石灰加入量为20kg/t钢，轻烧白云石加入量为15kg/t钢，生白云石加入量为10kg/t钢，控制终点碳含量0.08wt%，出钢温度1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为1.0kg/t钢；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：硅铝钙脱氧剂→硅铁→硅锰合金，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铝钙脱氧剂：Si 35.5wt%，Ca 10.5wt%，Al 10.4wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.3kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按19.7kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.8wt%，Si17.6wt%，C 1.6wt%，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6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/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2.8m/min，结晶器冷却水流量为155m3/h，二冷比水量为2.0L/kg的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；铸坯出拉矫机矫直温度控制1020℃。
E、钢坯加热：将D步骤钢坯送入均热段炉温为1100℃的加热炉中，加热60分钟，钢坯出钢温度为980℃，之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制。
F、钢坯控轧控冷：将E步骤钢坯通过粗轧机组在速度为0.5～1.6m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件通过中轧机组在速度为2.3～4.6m/s的轧制条件下轧制4个道次；之后轧件通过预精轧机组在速度为5.3～10.6m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件进入精轧前通过2组长度分别为7m水冷装置进行精轧前控冷，冷却水量为60m3/h，轧件进精轧一组温度控制为880℃；之后轧件通过精轧一组机组在速度为14.0～25.0m/s的轧制条件下轧制4个道次；轧件进入精轧二组机组前通过3组长度分别为5m的水冷装置进行控冷，冷却水量为50m3/h，轧件进精轧二组温度控制为860℃；之后轧件通过精轧二组机组在速度为28.0～32.0m/s的轧制条件下轧制2个道次；精轧后轧材通过5个短管水冷段装置(每个长度2.0米，每个水冷段间隔0.3米)进行控冷，水泵开启数3台，水泵压力为1.2MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为820℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温，即获得公称直径12mm HRB400E超细晶直条抗震钢筋，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.25wt%、Si 0.43wt%、Mn 1.30wt%、S0.045wt%、P 0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。其力学性能、显微组织、维氏硬度差见表7和表8。
表7 实施例3生产的公称直径12mm HRB400E直条抗震钢筋工艺力学性能
表8 实施例3生产的公称直径12mm HRB400E直条抗震钢筋金相组织及维氏硬度

Claims (6)

1.一种高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋的制备方法，其特征在于，所述公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋具有下列重量百分比的化学成分：C 0.21~0.25wt%、Si 0.32~0.43wt%、Mn 1.15~1.30wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其工艺力学性能为抗拉强度440~480MPa、屈服强度600~650MPa、R°eL/ReL≥1.35、R°eL/ReL≤1.20、A%≥28.0、Agt%≥12.5；其金相组织中铁素体含量为60~63%，形状为准多边形，珠光体含量37~40%，形状为片层状，铁素体晶粒度12.0~13.0，维氏硬度差3~8；制备方法按以下步骤实现：
A、钢水冶炼：按照130~140kg/t钢的冷料装入配比，在LD转炉中加入废钢，之后920kg/t钢的装入配比在LD转炉中装入铁水，废钢及铁水兑入LD转炉后，进行常规顶底复合吹炼，再加入常规石灰、轻烧白云石、生白云石造渣，石灰加入量为17-20kg/t钢，轻烧白云石加入量为12-15kg/t钢，生白云石加入量为10kg/t钢，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为1.0kg/t钢；出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为20~25NL/min；
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：硅铝钙脱氧剂→硅铁→硅锰合金，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铝钙脱氧剂：Si 35.5wt%，Ca 10.5wt%，Al 10.4wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.0~2.3kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si 73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按17.3~19.7kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.8wt%，Si 17.6wt%，C1.6wt%，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6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1525~1535℃，拉速为2.6~2.8m/min，结晶器冷却水流量为145~155m3/h，二冷比水量为1.8~2.0L/kg的条件下，采用R12m直弧形连续矫直7机7流小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；
E、钢坯加热：将钢坯送入均热段炉温为1060~1100℃的加热炉中，加热60分钟，出钢，钢坯出钢温度为950~980℃，推送至全连续式棒材轧机进行轧制；
F、钢坯控轧控冷：将钢坯通过粗轧机组在速度为0.5~1.6m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件通过中轧机组在速度为2.3~4.6m/s的轧制条件下轧制4个道次；之后轧件通过预精轧机组在速度为5.3~10.6m/s的轧制条件下轧制6个道次；之后轧件进入精轧前通过2组长度分别为7m水冷装置进行精轧前控冷，冷却水量为50~60m3/h，轧件进精轧一组温度控制为860~880℃；之后轧件通过精轧一组机组在速度为14.0~25.0m/s的轧制条件下轧制4个道次；轧件进入精轧二组机组前通过3组长度分别为5m的水冷装置进行控冷，冷却水量为40~50m3/h，轧件进精轧二组温度控制为840~860℃；之后轧件通过精轧二组机组在速度为28.0~32.0m/s的轧制条件下轧制2个道次；精轧后轧材通过5个长2米的短管水冷段装置进行控冷，水泵开启数3台，水泵压力为1.0~1.2MPa；控冷后在冷床自然空冷至室温，即获得公称直径12mm HRB400E超细晶直条抗震钢筋。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述废钢化学成分为：C0.20~0.25wt%，Si 0.35~0.50wt%，Mn 1.20~1.40wt%，P 0.025~0.045wt%，S 0.020~0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述铁水化学成分为C 4.5~4.8wt%、Si 0.30~0.45wt%、Mn 0.20~0.30wt%、P 0.060~0.090wt%、S≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述铁水温度≥1300℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤D中，铸坯出拉矫机矫直温度控制≥1000℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤F中，钢筋上冷床温度控制为790~820℃。
6.一种权利要求1~5中任一所述制备方法制备的高速棒材生产公称直径12mm HRB400E超细晶抗震钢筋。
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