CN115652202A - 一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋及生产方法 - Google Patents
一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋及生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋及生产方法,包括以下步骤:铁水脱硫、转炉冶炼、炉外精炼、连铸、轧制;轧制具体为钢坯加热、粗轧、中轧、精轧、控制冷却、冷床空冷、堆垛缓冷。本方法生产的热轧带肋钢筋屈服强度达到700MPa以上,抗拉强度达到880MPa以上,满足屈强比≤0.80的要求,正弯、反弯性能良好,晶粒度达到9.0级以上,钢材性能稳定,生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金及其轧钢技术领域,具体涉及一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋,还涉及一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法。
背景技术
热轧带肋钢筋广泛应用于房屋、桥梁、道路等建筑工程上,随着我国经济水平的提升,建筑大型化、高端化及抗震要求,对高强度钢筋的探索应用逐步加快。目前,我国普遍采用的热轧带肋钢筋为HRB400E,HRB500E、HRB600在重点工程也有应用,特别在东部地区,应用更为广泛,甚至部分省份推行了630MPa、635MPa级钢筋,为建筑大型化、减量化发展指明了方向。
为支持建筑业的高质量发展,引领建筑用钢向绿色、高强、环保方向发展,研发一种屈服强度700MPa级、低屈强比的热轧带肋钢筋符合市场发展需求,可以促进建筑用钢减量化发展,降低碳排放,提高建筑的的安全性和可靠性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋,解决了高强钢筋在加热、轧制工序中的晶粒粗化问题,提高了钢材的工艺性能。
本发明的另一个目的是提供一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法。
本发明所采用的第一种技术方案是,一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋,按质量百分比由以下组分组成:C:0.26~0.30%,Si:0.65~0.80%,Mn:1.45~1.60%,V:0.150~0.180%,Nb:0.008~0.020%,Cr:0.20~0.35%,Ti:0.016~0.024%,S:≤0.015%,P:≤0.015%,余量为Fe和不可避免的杂质,各组分的重量百分比之和为100%。
本发明所采用的第二种技术方案是,一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法,具体步骤如下:
步骤1:粗炼,将废钢、铁水加入顶底复吹转炉进行冶炼,得到质量占比C:0.22~0.26%,Si:0.55~0.75%,Mn:1.35~1.55%,V:0.140~0.180%,Nb:0.005~0.020%,Cr:0.15~0.30%,S:≤0.015%,P:≤0.015%的钢水;
精炼,对钢水进行精炼,完成造渣、脱氧、微调成分、调整温度操作后于软吹前加入钛铁合金,得到成分为:C:0.26~0.30%,Si:0.65~0.80%,Mn:1.45~1.60%,V:0.150~0.180%,Nb:0.008~0.020%,Cr:0.20~0.35%,Ti:0.016~0.024%,S:≤0.015%,P:≤0.015%的合格钢水,余量为Fe和不可避免的杂质;
步骤2,将步骤1所得钢水铸为钢坯;
步骤3,将步骤2的钢坯直接热送加热或堆垛冷却后加热;
步骤4,将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和精轧,得到成品钢材;
步骤5,将步骤4初步控制冷却后的钢材定尺剪切并收集成捆,缓慢冷却至室温,即得一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋。
本发明的特点还在于,
步骤1中,铁水转炉出钢过程加入硅铁+硅锰+钒氮合金+铌铁合金+铬铁合金,分批缓慢加入,加入总时间大于2min,出钢时间大于4分钟,保证全程氮气搅拌,钢水到站后造还原渣,造渣完成后取样分析钢液成分,并进行成分微调,精炼全程采用碳化硅扩散脱氧,保证30min纯精炼时间,软吹前加入钛铁合金调整Ti含量,LF精炼出站温度控制在1545~1560℃。
步骤2铸坯控制中包温度1522~1548℃,过热度20~40℃,连铸坯拉速在2.2~2.6m/min,铸坯断面尺寸为150mm×150mm~170mm×170mm。
步骤3加热温度设定为:预热段850~950℃,加热段1180~1220℃,均热段1150~1220℃;加热总时间控制在100~150min。
步骤4粗轧控制开轧温度在1050~1130℃、控制进入精轧温度在1000~1070℃,轧后控制冷却,控制上冷床温度在850~1050℃。
步骤5所述的收集温度在200~250℃,缓慢冷却指钢材冷却速度≤0.50℃/min。
本发明各元素含量选择依据:
C:在亚共析范围内,随着C含量的增加,抗拉强度不断提高,为提高700MPa级高强度低屈强比热轧带肋钢筋的性能,控制成分在0.25~0.30%范围内。
Si:Si是钢中的有益元素,可以提高钢材的强度指标,但是,当硅含量超过0.8%时,则会引起钢材面缩率下降,冲击韧性显著降低。因此,要控制Si含量在0.65~0.80%范围内。
Mn:Mn溶入铁素体引起固溶强化,使钢材轧后冷却时得到比较细的强度较高的珠光体,能提高钢热轧后的硬度和强度。因此,控制Mn的含量在1.45~1.60%范围内。
V:V与C、N形成碳氮化物,有强烈阻止奥氏体晶粒长大的作用,可以细化晶粒,提高钢的强度和韧性。控制V的含量在0.150~0.200%范围内。
Nb:Nb的碳氮化物析出相钉扎位错,抑制加热、轧制过程奥氏体的回复,达到细化原始奥氏体晶粒的作用;固溶Nb对C扩散的限制作用与对相界面的拖曳效应,将起到限制铁素体形核长大的作用,从而推迟γ-α转变,促进低温组织的生成。在钢中主要起细晶强化、相变强化,以及相对较弱的沉淀强化。但Nb加入量过高,容易引起钢坯裂纹,影响钢材性能。控制Nb的含量在0.008~0.020%范围内。
Cr:Cr铬与铁能够形成连续固溶体,缩小奥氏体相区域;铬与碳形成多种碳化物,与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等;铬可降低珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度;铬提高钢的抗氧化性能,使钢的表面形成钝化膜,显著提高钢的耐蚀性。
Ti:Ti是强碳化物形成元素,它和N、O、C都有极强的亲和力,与Fe和C生产难容的碳化物质点,富集于晶界处,阻止晶粒粗化。钛含量约在0.02%,具有最佳的抑制奥氏体晶粒粗化的效果,但强化作用较弱。控制Ti的含量在0.016~0.024%范围内。
S、P:S的偏析严重,最大危害是引起热脆;P也具有较大的偏析,虽能提高钢的强度,但使范性、韧性降低,增加了钢的冷脆性,是有害元素。因此,S、P含量控制的越低越好,综合考虑,控制S、P含量在0.015%以内。
本发明的有益效果是:本发明的一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法,通过合理的设计各元素的加入量,解决了高强钢筋在加热、轧制工序中的晶粒粗化问题,提高了钢材的工艺性能。采用本成分配备标准生产的钢筋,屈服强度达到700MPa以上,抗拉强度达到880MPa以上,满足屈强比≤0.8的要求,弯曲、反弯性能良好,组织为铁素体+珠光体,晶粒度达到9.0级以上,钢材性能稳定,生产成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法,按质量百分比由以下组分组成:C:0.26~0.30%,Si:0.65~0.80%,Mn:1.45~1.60%,V:0.150~0.180%,Nb:0.008~0.020%,Cr:0.20~0.35%,Ti:0.016~0.024%,S:≤0.015%,P:≤0.015%,余量为Fe和不可避免的杂质,各组分的重量百分比之和为100%。
一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法包括以下操作步骤:
步骤1,粗炼,将废钢、铁水加入顶底复吹转炉进行冶炼,得到成分C:0.23~0.26%,Si:0.60~0.75%,Mn:1.40~1.55%,V:0.150~0.180%,Nb:0.008~0.020%,Cr:0.20~0.35%,S:≤0.015%,P:≤0.015%的钢水;精炼:对钢水进行精炼,完成造渣、脱氧、微调成分、调整温度等操作后于软吹前加入钛铁合金,得到成分为:C:0.26~0.30%,Si:0.65~0.80%,Mn:1.45~1.60%,V:0.150~0.180%,Nb:0.008~0.020%,Cr:0.20~0.35%,Ti:0.016~0.024%,S:≤0.015%,P:≤0.015%的合格钢水,余量为Fe和不可避免的杂质;
步骤1中,铁水转炉出钢过程加入硅铁+硅锰+钒氮合金+铌铁合金+铬铁合金,分批加入,总时间大于2min,出钢时间大于4分钟,必须保证全程氮气搅拌,钢水到站后造还原渣,造渣完成后取样分析钢液成分,并进行成分微调,精炼全程采用碳化硅扩散脱氧,保证30min纯精炼时间,软吹前加入钛铁合金调整Ti含量,LF精炼出站温度控制在1545~1560℃。
步骤2,将步骤1所得钢水铸为钢坯;
步骤2铸坯控制中包温度1522~1548℃,过热度20~40℃,连铸坯拉速在2.2~2.6m/min,铸坯断面尺寸为150mm×150mm~170mm×170mm。
步骤3,将步骤2钢坯直接热送加热或堆垛冷却后加热;
加热温度设定为:预热段850~950℃,加热段1180~1220℃,均热段1150~1220℃;加热总时间控制在100~150min。
步骤4,将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和精轧,得到成品钢材;
粗轧控制开轧温度在1050~1130℃、控制进入精轧温度在1000~1070℃,轧后控制冷却,控制上冷床温度在850~1050℃。
步骤5,将步骤4初步控制冷却后的钢材定尺剪切并收集成捆,缓慢冷却至室温,即得一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋;
所述的收集温度在200~250℃,缓慢冷却指钢材冷却速度≤0.50℃/min。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
步骤1,粗炼,将废钢、铁水加入顶底复吹转炉进行冶炼,得到成分C:0.23%,Si:0.65%,Mn:1.43%,V:0.150%,Nb:0.010%,Cr:0.21%,S:0.015%,P:0.012%的钢水;对钢水进行精炼,完成造渣、脱氧、微调成分、调整温度等操作后于软吹前加入钛铁合金,得到成分为:C:0.25%,Si:0.73%,Mn:1.55%,V:0.170%,Nb:0.018%,Cr:0.15%,Ti:0.016%,S:0.010%,P:0.008%的合格钢水,余量为Fe和不可避免的杂质;
步骤1中,铁水转炉出钢过程加入硅铁+硅锰+钒氮合金+铌铁合金+铬铁合金,分批加入,总时间3min,出钢时间4分钟,全程氮气搅拌,钢水到站吹氩时间9分钟;LF精炼要求钢包底吹氩气,保证双吹,精炼过程分别在脱硫完成、成分调整完成、软吹前保证三次大吹,时间控制2min,同时保证15min的软吹时间,采用碳化硅脱氧,软吹前进行轻钙处理,精炼后期加入钛铁合金,并根据成分加入其他合金元素微调成分,要求LF精炼出站温度控制在1549℃。
步骤2,将步骤1所得钢水铸为钢坯;
步骤2铸坯控制中包温度1522~1548℃,过热度20~40℃,连铸坯拉速在2.2~2.6m/min,铸坯断面尺寸为150mm×150mm~170mm×170mm。
步骤3,将步骤2钢坯直接热送加热或堆垛冷却后加热;
加热温度设定为:预热段880℃,加热段1190℃,均热段1200℃;加热总时间控制在100min;
步骤4,将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和精轧,得到成品钢材;
粗轧控制开轧温度在1020℃、控制进入精轧温度在1000℃,轧后控制冷却,控制上冷床温度在890℃。
步骤5,将步骤4初步控制冷却后的钢材定尺剪切并收集成捆,缓慢冷却至室温,即得一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋;
所述的收集温度在200℃,缓慢冷却指钢材冷却速度在0.15℃/min。
实施例2
步骤1,粗炼,将废钢、铁水加入顶底复吹转炉进行冶炼,得到成分C:0.35%,Si:0.67%,Mn:1.45%,V:0.175%,Nb:0.015%,Cr:0.23%,S:0.014%,P:0.010%的钢水;对钢水进行精炼,完成造渣、脱氧、微调成分、调整温度等操作后于软吹前加入钛铁合金,得到成分为:C:0.28%,Si:0.76%,Mn:1.45%,V:0.150%,Nb:0.008%,Cr:0.10%,Ti:0.020%,S:0.015%,P:0.013%的合格钢水,余量为Fe和不可避免的杂质;
步骤1中,铁水转炉出钢过程加入硅铁+硅锰+钒氮合金+铌铁合金+铬铁合金,分批加入,总时间4min,出钢时间5分钟,全程氮气搅拌,钢水到站吹氩时间9分钟;LF精炼要求钢包底吹氩气,保证双吹,精炼过程分别在脱硫完成、成分调整完成、软吹前保证三次大吹,时间控制3min,同时保证16min的软吹时间,采用碳化硅脱氧,软吹前进行轻钙处理,精炼后期加入钛铁合金,并根据成分加入其他合金元素微调成分,要求LF精炼出站温度控制在1550℃。
步骤2,将步骤1所得钢水铸为钢坯;
铸坯控制中包温度1545℃,过热度40℃,连铸坯拉速在2.2m/min,铸坯断面尺寸为150mm×150mm~170mm×170mm。
步骤3,将步骤2钢坯直接热送加热或堆垛冷却后加热;
加热温度设定为:预热段1030℃,加热段1190℃,均热段1210℃;加热总时间控制在130min;
步骤4,将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和精轧,得到成品钢材;
粗轧控制开轧温度在1090℃、控制进入精轧温度在1050℃,轧后控制冷却,控制上冷床温度在900℃。
步骤5,将步骤4初步控制冷却后的钢材定尺剪切并收集成捆,缓慢冷却至室温,即得一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋;
所述的收集温度在220℃,缓慢冷却指钢材冷却速度在0.17℃/min。
实施例3
步骤1,粗炼,将废钢、铁水加入顶底复吹转炉进行冶炼,得到成分C:0.27%,Si:0.72%,Mn:1.55%,V:0.172%,Nb:0.015%,Cr:0.23%,S:0.014%,P:0.010%的钢水;对钢水进行精炼,完成造渣、脱氧、微调成分、调整温度等操作后于软吹前加入钛铁合金,得到成分为:C:0.30%,Si:0.80%,Mn:1.60%,V:0.190%,Nb:0.020%,Cr:0.25%,Ti:0.024%,S:0.015%,P:0.012%的合格钢水,余量为Fe和不可避免的杂质;
步骤1中,铁水转炉出钢过程加入硅铁+硅锰+钒氮合金+铌铁合金+铬铁合金,分批加入,总时间4min,出钢时间6分钟,全程氮气搅拌,钢水到站吹氩时间10分钟;LF精炼要求钢包底吹氩气,保证双吹,精炼过程分别在脱硫完成、成分调整完成、软吹前保证三次大吹,时间控制4min,同时保证17min的软吹时间,采用碳化硅脱氧,软吹前进行轻钙处理,精炼后期加入钛铁合金,并根据成分加入其他合金元素微调成分,要求LF精炼出站温度控制在1555℃。
步骤2,将步骤1所得钢水铸为钢坯;
铸坯控制中包温度1530℃,过热度35℃,连铸坯拉速在2.4m/min,铸坯断面尺寸为150mm×150mm~170mm×170mm。
步骤3,将步骤2钢坯直接热送加热或堆垛冷却后加热;
加热温度设定为:预热段980℃,加热段1200℃,均热段1220℃;加热总时间控制在150min;
步骤4,将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和精轧,得到成品钢材;
粗轧控制开轧温度在1100℃、控制进入精轧温度在1090℃,轧后控制冷却,控制上冷床温度在950℃。
步骤5,将步骤4初步控制冷却后的钢材定尺剪切并收集成捆,缓慢冷却至室温,即得一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋;
所述的收集温度在250℃,缓慢冷却指钢材冷却速度在0.19℃/min。
本发明方法生产的钢筋成本低、强度高,采用微合金强化与控温轧制工艺,生产出屈服强度高于700MPa,屈强比≤0.80的热轧带肋钢筋,正弯、反弯性能良好,晶粒度达到9.0级以上,可显著降低建筑用钢量。
实施例1、2和3生产的Φ18mm~Φ25mm热轧带肋钢筋,化学成分按照以上要求控制,连铸、轧钢工艺执行上述要求。
钢材性能见下表
钢材工艺性能良好,正弯、反弯均合格。
由实施例1、2和3可以明显看出,本发明方法制备的钢筋其屈服强度达到700MPa以上,屈强比满足≤0.80的要求;制备的热轧钢筋性能得到明显提高。
Claims (7)
1.一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法,其特征在于,按质量百分比由以下组分组成:C:0.26~0.30%,Si:0.65~0.80%,Mn:1.45~1.60%,V:0.150~0.180%,Nb:0.008~0.020%,Cr:0.20~0.35%,Ti:0.016~0.024%,S:≤0.015%,P:≤0.015%,余量为Fe和不可避免的杂质,各组分的重量百分比之和为100%。
2.一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法,其特征在于,具体操作步骤如下:
步骤1:粗炼,将废钢、铁水加入顶底复吹转炉进行冶炼,得到质量占比C:0.22~0.26%,Si:0.55~0.75%,Mn:1.35~1.55%,V:0.140~0.180%,Nb:0.005~0.020%,Cr:0.15~0.30%,S:≤0.015%,P:≤0.015%的钢水;
精炼,对钢水进行精炼,完成造渣、脱氧、微调成分、调整温度操作后于软吹前加入钛铁合金,得到成分为:C:0.26~0.30%,Si:0.65~0.80%,Mn:1.45~1.60%,V:0.150~0.180%,Nb:0.008~0.020%,Cr:0.20~0.35%,Ti:0.016~0.024%,S:≤0.015%,P:≤0.015%的合格钢水,余量为Fe和不可避免的杂质;
步骤2,将步骤1所得钢水铸为钢坯;
步骤3,将步骤2的钢坯直接热送加热或堆垛冷却后加热;
步骤4,将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和精轧,得到成品钢材;
步骤5,将步骤4初步控制冷却后的钢材定尺剪切并收集成捆,缓慢冷却至室温,即得一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋。
3.根据权利要求2所述的一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法,其特征在于,步骤1中,铁水转炉出钢过程加入硅铁+硅锰+钒氮合金+铌铁合金+铬铁合金,分批缓慢加入,加入总时间大于2min,出钢时间大于4分钟,保证全程氮气搅拌,钢水到站后造还原渣,造渣完成后取样分析钢液成分,并进行成分微调,精炼全程采用碳化硅扩散脱氧,保证30min纯精炼时间,软吹前加入钛铁合金调整Ti含量,LF精炼出站温度控制在1545~1560℃。
4.根据权利要求2所述的一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法,其特征在于,步骤2铸坯控制中包温度1522~1548℃,过热度20~40℃,连铸坯拉速在2.2~2.6m/min,铸坯断面尺寸为150mm×150mm~170mm×170mm。
5.根据权利要求2所述的一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法,其特征在于,加热温度设定为:预热段850~950℃,加热段1180~1220℃,均热段1150~1220℃;加热总时间控制在100~150min。
6.根据权利要求2所述的一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法,其特征在于,步骤4所述粗轧控制开轧温度在1050~1130℃、控制进入精轧温度在1000~1070℃,轧后控制冷却,控制上冷床温度在850~1050℃。
7.根据权利要求2所述的一种700MPa级高强度低屈强比热轧钢筋的生产方法,其特征在于,所述收集温度在200~250℃,缓慢冷却速度≤0.50℃/min。
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