CN117210745A - 一种低成本生产hrb400e热轧带肋钢筋的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本生产HRB400E热轧带肋钢筋的方法，钢筋的成分体系质量百分数为：C：0.22～0.25％，Si：0.35‑0.45％，Mn：1.30～1.35％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，N：0.010～0.018％，V：0.025～0.035%，V/N比1.9～3.5，余量为铁及不可避免的杂质；工艺流程：转炉吹炼、全程底吹氮气+出钢过程吹氮气+LF冶炼过程精准控制；该方法提供了一种新的增氮模式以氮及低成本的复合钒氮合金强化生产热轧带肋钢筋HRB400及其生产工艺，有利于企业降低成本、提高市场竞争力。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种低成本生产HRB400E热轧带肋钢筋的方法。
背景技术
氮是钢中长存元素之一。氮的存在，通常与钢的各种脆断现象有关。但是氮在钢中也有一些有益的作用，与Ti、Nb、V等微合金化元素结合，具有沉淀强化和细化晶粒的效果。大量的研究结果已表明,氮是热轧带肋钢筋中提高强度十分有效的合金元素。可以充分利用氮元素,使之与Ti、Nb、V等微合金化元素结合, 达到节约合金含量、降低成本的目的。
如刘飞《南方金属》2017年8月 总第217期发表的论文“钒氮微合金化HRB400E减量试验”中认为钢中V含量采用VN合金可以比VFe合金降低37.5%，吨钢降低生产成本44.1元；生产大规格产品时，钢中V含量采用采用VN合金可以比VFe合金降低27.8%，吨钢降低生产成本32.7元。
转炉生产的钢材钢中氮含量通常在50×10-6左右，强化作用有限。为发挥氮的去爱你规划作用，需要增氮。钢中增氮的方式有很多，通常采用含氮合金，如VN合金、氮化硅、氮化锰、其他高富氮合金，这种方式，具有增氮明显，氮含量可控。也有些钢厂采出钢在吹氩站吹氮的方式增氮，由于氮气不活泼，受出钢温度和成品成分的影响，增氮有限，通常只能达到90×10-6左右；也有钢厂在LF炉吹氮代氩的方式增氮，但氮含量控制不稳定，影响最终轧材性能。
如张万庆、李秋京在《金属世界》2021年第06期“增氮模式下HRB400E钒微合金化工艺的开发与应用”中提出了在转炉中以氮氧混吹，使用钒氮合金进行微合金化，增加钢水氮含量，降低锰、钒含量，实现 HRB400E 综合成本降低。按照该文观点和提供的数据，氮可提高到120~186×10-6左右 ，且成本低廉、效果稳定，创效额达 9 元/t。
氮在热轧带肋钢筋中还会引起时效。因此需要采用微合金元素固氮来抑制时效。在公开的资料中，通常只是规定氮的范围和V、Ti、Nb含量范围，对用多少微合金化元素实现强化和固氮，并没有明确的说明。
在GB/T1499.2-2018中规定了C、Si、Mn、P、S元素的上限和Ceq（碳当量）上限，根据需要可加入V、Nb、Ti等元素；也规定了钢中N含量应不大于0.012%，钢中如有足够数量的N结合元素，含N量可适当放宽，没有规定N含量放宽的上限。对钢材的组织要求主要应是铁素体加珠光组织，基圆上不应有回火马氏体组织。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本生产HRB400E热轧带肋钢筋的方法，该方法提供了一种新的增氮模式以氮及低成本的复合钒氮合金强化生产热轧带肋钢筋HRB400及其生产工艺，有利于企业降低成本、提高市场竞争力。
本发明采用的技术方案是，一种低成本生产HRB400E热轧带肋钢筋的方法，
钢筋的成分体系、化学成分质量百分数为：C：0.22～0.25％，Si：0.35-0.45％，Mn：1.30～1.35％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，N：0.010～0.018％，V：0.025～0.035%，V/N比1.9～3.5，余量为铁及不可避免的杂质；
工艺流程：转炉吹炼、全程底吹氮气+出钢过程吹氮气+LF冶炼过程精准控制；其中1）转炉底吹控制模型中各阶段的底吹流量Nm3/h·t为：装料阶段、出钢阶段、溅渣护炉阶段、倒渣阶段均为0.01、吹炼开始和吹炼中期均为0.03、吹炼后期为0.04；2）精炼炉送电及底吹控制参数：等待过程底吹控制流量为1-20Nm3/h、送电档位为0；送电过程、合金化过程、调温过程的底吹控制流量分别为10-40Nm3/h、送电档位依次为5、2、2；脱硫底吹控制流量为20-40Nm3/h、送电档位为0；软吹底吹控制流量为1-30Nm3/h、送电档位为0；转炉出钢加入钢筋切头：5~20kg/t；3）LF炉精炼氮气控制参数为：等待过程控制流量为5Nm3/h、实际吹开的直径：液面微微蠕动，钢水不裸露；送电过程控制流量为8-15 Nm3/h、实际吹开的直径为200mm；加合金/增碳过程以及脱硫过程的控制流量均分别为20-30 Nm3/h、实际吹开的直径为400mm；软吹过程的控制流量为3-5 Nm3/h、实际吹开的直径为200-300mm；4）转炉出钢加复合脱氧剂进行预脱氧，然后按先后顺序加入硅锰合金、硅铁、复合钒氮合金其成分为N15-20%、V 20-25%，加入量根据成分要求设定加入，合金在出钢1/3时开始加入，在出钢3/4时合金全部加完；转炉出完钢后加入预先准备好的钢筋切头，在出钢过程和钢筋切头加入时必须大氮气搅拌，加入切头后搅拌4分钟以上；5）LF精炼过程送电及精炼时间控制:钢水进站后采用5档送电，送电时间≥5min后调整成分至设计要求范围并根据化验氮含量控制底吹流量和强度，在钢水温度、成分合适后进行小档位送点保持，保证精炼冶炼时间≥20min、处理开始-钢包吊走；软吹时间≥5min。
按照本发明要求生产了φ12mm~φ25mmHRB400E。取样检测数据见下表：
；
取样性能情况
；
本发明主要通过转炉底吹氮气，精炼炉根据出钢和冶炼，控制底吹氮气流量和底吹强度，达到钢水准确控氮的目的，以低价的复合钒氮合金微合金化冶炼工艺技术和工艺步骤进一步固氮，控制氮含量0.01~0.018%，V/N比1.9~3.5实现复合钒氮微合金化生产热轧带肋钢筋。本发明产品成分中控制氮含量（100～180）×10-6、V/N比控制在1.9～3.5以充分发挥氮的强化作用；其他元素C、Si、Mn、P、S及Ceq符合GB/T1499.2-2018《钢筋混凝土用钢筋第2部分：热轧带肋钢筋》要求；增氮方式为转炉底吹使用吹氮，LF炉吹氮，以低成本的复合钒氮合金替代高成本的VN合金来实现微合金强化和固氮效果；转炉出钢加入一定量的钢筋切头，达到提高钢铁料回收和增加钢铁料中合金回收的效果；根据转炉冶炼各阶段制定不同的吹氮强度模型，LF炉根据进站温度和钢水成分中氮含量选择不同的送电档位和底吹氮气，达到提温和电离氮气，促进钢水增氮和保证氮含量。该方法提供了一种新的增氮模式以氮及低成本的复合钒氮合金强化生产热轧带肋钢筋HRB400及其生产工艺，有利于企业降低成本、提高市场竞争力。
实施方式
一种低成本生产HRB400E热轧带肋钢筋的方法，
钢筋的成分体系、化学成分质量百分数为：C：0.22～0.25％，Si：0.35-0.45％，Mn：1.30～1.35％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，N：0.010～0.018％，V：0.025～0.035%，V/N比1.9～3.5，余量为铁及不可避免的杂质；
工艺流程：转炉吹炼、全程底吹氮气+出钢过程吹氮气+LF冶炼过程精准控制；其中1）转炉底吹控制模型中各阶段的底吹流量Nm3/h·t为：装料阶段、出钢阶段、溅渣护炉阶段、倒渣阶段均为0.01、吹炼开始和吹炼中期均为0.03、吹炼后期为0.04；2）精炼炉送电及底吹控制参数：等待过程底吹控制流量为1-20Nm3/h、送电档位为0；送电过程、合金化过程、调温过程的底吹控制流量分别为10-40Nm3/h、送电档位依次为5、2、2；脱硫底吹控制流量为20-40Nm3/h、送电档位为0；软吹底吹控制流量为1-30Nm3/h、送电档位为0；转炉出钢加入钢筋切头：5~20kg/t；3）LF炉精炼氮气控制参数为：等待过程控制流量为5Nm3/h、实际吹开的直径：液面微微蠕动，钢水不裸露；送电过程控制流量为8-15 Nm3/h、实际吹开的直径为200mm；加合金/增碳过程以及脱硫过程的控制流量均分别为20-30 Nm3/h、实际吹开的直径为400mm；软吹过程的控制流量为3-5 Nm3/h、实际吹开的直径为200-300mm；4）转炉出钢加复合脱氧剂进行预脱氧，然后按先后顺序加入硅锰合金、硅铁、复合钒氮合金其成分为N15-20%、V 20-25%，加入量根据成分要求设定加入，合金在出钢1/3时开始加入，在出钢3/4时合金全部加完；转炉出完钢后加入预先准备好的钢筋切头，在出钢过程和钢筋切头加入时必须大氮气搅拌，加入切头后搅拌4分钟以上；5）LF精炼过程送电及精炼时间控制:钢水进站后采用5档送电，送电时间≥5min后调整成分至设计要求范围并根据化验氮含量控制底吹流量和强度，在钢水温度、成分合适后进行小档位送点保持，保证精炼冶炼时间≥20min、处理开始-钢包吊走；软吹时间≥5min。
Claims (1)
1.一种低成本生产HRB400E热轧带肋钢筋的方法，其特征在于：
钢筋的成分体系、化学成分质量百分数为：C：0.22～0.25％，Si：0.35-0.45％，Mn：1.30～1.35％，S：≤0.04％，P：≤0.04％，N：0.010～0.018％，V：0.025～0.035%，V/N比1.9～3.5，余量为铁及不可避免的杂质；
工艺流程：转炉吹炼、全程底吹氮气+出钢过程吹氮气+LF冶炼过程精准控制；
其中1）转炉底吹控制模型中各阶段的底吹流量Nm3/h·t为：装料阶段、出钢阶段、溅渣护炉阶段、倒渣阶段均为0.01、吹炼开始和吹炼中期均为0.03、吹炼后期为0.04；
2）精炼炉送电及底吹控制参数：等待过程底吹控制流量为1-20Nm3/h、送电档位为0；送电过程、合金化过程、调温过程的底吹控制流量分别为10-40Nm3/h、送电档位依次为5、2、2；脱硫底吹控制流量为20-40Nm3/h、送电档位为0；软吹底吹控制流量为1-30Nm3/h、送电档位为0；转炉出钢加入钢筋切头：5~20kg/t；
3）LF炉精炼氮气控制参数为：等待过程控制流量为5Nm3/h、实际吹开的直径：液面微微蠕动，钢水不裸露；送电过程控制流量为8-15Nm3/h、实际吹开的直径为200mm；加合金/增碳过程以及脱硫过程的控制流量均分别为20-30Nm3/h、实际吹开的直径为400mm；软吹过程的控制流量为3-5 Nm3/h、实际吹开的直径为200-300mm；
4）转炉出钢加复合脱氧剂进行预脱氧，然后按先后顺序加入硅锰合金、硅铁、复合钒氮合金其成分为N 15-20%、V 20-25%，加入量根据成分要求设定加入，合金在出钢1/3时开始加入，在出钢3/4 时合金全部加完；转炉出完钢后加入预先准备好的钢筋切头，在出钢过程和钢筋切头加入时必须大氮气搅拌，加入切头后搅拌4分钟以上；
5）LF精炼过程送电及精炼时间控制:钢水进站后采用5档送电，送电时间≥5min后调整成分至设计要求范围并根据化验氮含量控制底吹流量和强度，在钢水温度、成分合适后进行小档位送点保持，保证精炼冶炼时间≥20min、处理开始-钢包吊走；软吹时间≥5min。
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