CN1702183A - 超细晶热轧带肋钢筋盘条及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超细晶(4－6μm)400Mpa级热轧带肋钢筋盘条，属于低合金建筑用钢领域。本发明超细晶热轧带肋钢筋盘条，其强度级别为400MPa级，其特征在于，所述超细晶热轧带肋钢筋盘条的化学成分(重量％)为C：0.18－0.24 Si：0.15－0.50 Mn：1.3－1.60 Nb：0.010－0.025余量为铁；钢筋组织结构为：铁素体+珠光体，其中铁素体晶粒尺寸为4－6μm。本发明具有生产成本低、工艺适应性及控制性强等特点，生产的超细晶钢筋广泛适应于建筑工程，其抗震性及焊接性能良好。

Description

超细晶热轧带肋钢筋盘条及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种超细晶(4-6μm)400Mpa级热轧带肋钢筋盘条，属于低合金建筑用钢领域。

技术背景

未来钢铁材料的发展方向是高洁净度、高均匀度和超细组织为目标，晶粒细化是提高钢铁材料强度和韧性的最有效方法之一，在线控制并形成超细组织一直是钢铁材料研究的目标。文献《钢铁》Vol.36.No.8 August.2001，刊登的杨忠民等人的论文“普通碳素钢超细晶临界奥氏体控轧工艺研究”，通过在Gleeble-2000热变形模拟机上的模拟实验，研究了低温变形条件下的工艺参数对普通低碳钢Q235获得微米级超细晶组织影响规律，利用实验研究结果在型钢轧机上试验轧出晶粒尺寸约为5μm的400MPa级钢筋(抗拉强度仅为515-545Mpa)。但其研究超细晶钢筋不足之处是该研究对于其变形温度、变形量、变形速率、以及变形后的冷却速度等要求较为严格，这对于实验室来说较为容易控制，但对于工业化大生产来说控制难度将会很大，同时也不容易实现。且根据力学性能结果其性能也仅仅是屈服强度达到了400Mpa，而抗拉强度还远远达不到HRB400级钢筋要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够利用现有工艺装备水平制造的超细晶(4-6μm)400Mpa级热轧带肋钢筋盘条及其制造方法，该钢筋盘条晶粒细，强度高，综合性能好，能够完全满足国标GB1499-1998《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》及建设部新制定的《混凝土结构设计规范》对HRB400钢筋的要求。

为达到上述目的，本发明超细晶400Mpa级热轧带肋钢筋盘条的化学成分(重量％)为C：0.18-0.24 Si：0.15-0.50 Mn：1.3-1.60Nb：0.010-0.025余量为铁；钢筋组织结构为：铁素体+珠光体，其中铁素体晶粒尺寸为4-6μm。

本发明超细晶400Mpa级热轧带肋钢筋盘条的制造方法：包括炼钢工艺和轧制工艺两部分：

炼钢工艺：电炉、转炉冶炼，采取吹氩技术减少夹杂物提高钢的纯净度；连铸工艺过程采用全过程保护浇注，以减少钢中氧化物夹杂、成分偏析。

轧制工艺：采用高速无扭轧机控制轧制，连铸方坯加热温度：940-1040℃，加热时间1.5-2小时；开轧温度为920-980℃，精轧入口温度880-920℃，减定径入口及吐丝温度840-890℃；轧制道次为24-28道次，连续轧制；轧后采用斯太尔摩线控制风冷却至相变温度，然后空冷，冷却速度3-6℃/s。

本发明超细晶钢筋中的Si含量在0.15-0.50％，低于国际标准通用成分体系Si 0.40-0.80％，原因一是为了减小Si对工艺性能的影响：Si的固熔强化以及柱状晶发达容易使钢的塑性降低；另外Si对钢筋的焊接性能不利，在焊接时容易生成低熔点硅酸盐，熔渣和喷溅影响焊缝质量；原因二考虑在不影响其钢筋使用性能的前提下降低冶炼成本。

本发明超细晶钢筋中含有微量Nb，主要目的是满足国家《混凝土结构设计规范》对HRB400钢筋的要求，另外微量的Nb可以提高钢筋的综合性能，主要是焊接性能。

本发明超细晶钢筋的制造方法中，在钢坯加热时，采取的加热温度为940-1040℃，此钢坯加热温度，可以控制奥氏体晶粒尺寸大小和再结晶过程，为轧后通过控制冷却进行相变，得到理想的组织结构提供条件。在轧制时，当轧制变形进入奥氏体未再结晶区域内时，采取低温奥氏体变形，变形后的奥氏体晶粒不再发生再结晶，而呈现加工硬化状态，这种加工硬化了的奥氏体具有促进铁素体相变形核作用，使相变后的铁素体晶粒细小。在轧后控制冷却时，由于相变区冷却速度决定着奥氏体的分解转变温度和时间，也决定着线材的最终组织状态，所以整个控冷工艺的核心问题就是如何控制相变区冷却速度，因此本发明通过控制轧后吐丝温度、斯太尔摩线入口段辊道速度和风冷强度，使未再结晶区奥氏体尽快向铁素体转变，然后采取空冷使相变均匀充分，以利于形成稳定均匀的细晶组织。

本发明能够在现有工艺装备水平条件下，通过采取低温加热控制原始奥氏体长大、未再结晶区控制轧制及控制钢的冷却速度等措施，获得较为均匀的超细化晶粒钢筋；同时由于采取较低含量的Si以及含有少量的微合金元素Nb，与传统的低合金钢筋及细晶钢筋相比，即能够提高钢筋的焊接性能及钢筋的抗震性能(塑、韧性增加)，符合国际标准和国家行业要求，又可以降低生产成本。本发明具有生产成本低、工艺适应性及控制性强等特点，生产的超细晶钢筋广泛适应于建筑工程，其抗震性及焊接性能良好。

具体实施方式

实施例1：100吨电炉——LF精炼炉——150连铸方坯——步进梁式加热炉——高速无扭轧机——斯太尔摩线控制冷却线。钢的化学成分(％)为C：0.18 Si：0.16 Mn：1.35 Nb：0.010余量为铁；轧制包括低温控制轧制和轧后控制冷却两部分，轧制加热温度：1030℃，加热时间2小时，开轧温度：950℃，精轧入口温度：920℃，减定径入口温度：890℃；吐丝温度880℃；轧制规格φ8mm，轧制道次为26道次；轧后在斯太尔摩线入口段先采用风冷却使钢快速相变，冷却速度为4.5℃/S，到达相变温度点后之后空冷，在400-500℃温度下集卷。钢筋组织结构为：铁素体+珠光体，其中铁素体晶粒尺寸为5.5μm。钢筋力学性能为：屈服强度445Mpa，抗拉强度615Mpa，延伸率31.5％，强屈比为1.38。

实施例2：100吨转炉——LF精炼炉——150连铸方坯——步进梁式加热炉——高速无扭轧机——斯太尔摩线控制冷却线。钢的化学成分(％)为C：0.21 Si：0.35 Mn：1.45 Nb：0.020余量为铁；轧制加热温度：1000℃，加热时间1.8小时，开轧温度：950℃，精轧入口温度：900℃，减定径入口温度：870℃；吐丝温度860℃；轧制规格φ10mm，轧制道次为24道次；轧后在斯太尔摩线入口段采用2台风机冷却，冷却速度为4℃/S，到达相变温度点后之后空冷，在450-550℃温度下集卷。钢筋组织结构为：铁素体+珠光体，其中铁素体晶粒尺寸为5.6μm。钢筋力学性能为：屈服强度430Mpa，抗拉强度605Mpa，延伸率29.5％，强屈比为1.41。

实施例3：100吨转炉——LF精炼炉——150连铸方坯——步进梁式加热炉——高速无扭轧机——斯太尔摩线控制冷却线。钢的化学成分(％)为C：0.23 Si：0.45 Mn：1.49 Nb：0.025余量为铁；轧制加热温度：940℃，加热时间1.5小时，开轧温度：920℃，精轧入口温度：920℃，减定径入口温度：880℃；吐丝温度890℃；轧制规格φ6mm，轧制道次为28道次。轧后在斯太尔摩线入口段采用2台风机冷却，冷却速度为5.5℃/S，到达相变温度点后之后空冷，在400-500℃温度下集卷。钢筋组织结构为：铁素体+珠光体，其中铁素体晶粒尺寸为4.9μm。钢筋力学性能为：屈服强度470Mpa，抗拉强度650Mpa，延伸率32.5％，强屈比为1.38。

Claims (2)

1、一种超细晶热轧带肋钢筋盘条，其强度级别为400Mpa级，其特征在于，所述超细晶热轧带肋钢筋盘条的化学成分(重量％)为C：0.18-0.24Si：0.15-0.50 Mn：1.3-1.60 Nb：0.010-0.025  余量为铁；钢筋组织结构为：铁素体+珠光体，其中铁素体晶粒尺寸为4-6μm。

2、权利要求1所述超细晶热轧带肋钢筋盘条的制造方法，其特征在于，包括炼钢工艺和轧制工艺两部分：

炼钢工艺：电炉、转炉冶炼，采取吹氩技术减少夹杂物提高钢的纯净度；连铸工艺过程采用全过程保护浇注，以减少钢中氧化物夹杂、成分偏析；

轧制工艺：采用高速无扭轧机控制轧制，连铸方坯加热温度：940-1040℃，加热时间1.5-2小时；开轧温度为920-980℃，精轧入口温度880-920℃，减定径入口及吐丝温度840-890℃；轧制道次为24-28道次，连续轧制；轧后采用斯太尔摩线控制风冷却至相变温度，然后空冷，冷却速度3-6℃/s。