一种超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋及其制备方法，所述超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋的组成以重量百分比计包括0.15～0.18%的C、0.10～0.16%的Si、0.16～0.28%的Mn、0.080～0.120%的Cr、0.0010～0.0020%的B、0.030%以下的S、0.045%以下的P以及余量的Fe，由铁水、废钢及生铁通过钢水冶炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序制得。本发明专利技术的钢筋通过在炼钢工序加入少量锰铁、硼铁及高碳铬铁合金，合金化成本显著降低，经吐丝前采用低温控轧和吐丝后采用斯太尔摩辊道气雾冷却工艺，具有成本低、强韧性好、高低温性能优异、低应变时效性等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于黑色冶金
，具体涉及一种成本低、强韧性好、高低温性能优异、低应变时效性的超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋及其制造方法。
技术介绍
混凝土用热轧光圆钢筋是建筑行业使用量最大的钢铁材料之一，主要用作混凝土建筑工程箍筋、配筋使用。近年来，随着国民经济和建筑行业的快速发展，热轧光圆钢筋产量大幅增长，热轧光圆钢筋占整个钢产量的15%。 HPB300热轧光圆盘条钢筋具有强度高、综合性能好、节约钢材等优点，是一种节约、高效的新型建筑材料，目前已成为国家建筑用热轧光圆钢筋升级换代的主要产品。2011年实施的GB50010-2010《混凝土结构设计规范》明确提出：取消HPB235级光圆钢筋，代之HPB300级光圆钢筋。2012年12月国家标准化管理委员会公布“GB 1499.1-2008《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》国家标准第1号修改单”，将热轧光圆钢筋国标里有关HPB235的内容删除，相关内容由HPB300替代，修改单自2013年1月1日起实施。“十二五”期间，开发综合性能优异的HPB300热轧光圆钢筋，提高钢的档次、质量和稳定性，有利于推动钢铁“减量化”生产及应用，提高了材料的利用效率，节约钢材用量，促进建筑业的转型升级，缓解钢铁生产的资源、能源和环境制约，对两型社会的构建具有十分重要的意义。  晶粒细化是既能提高钢材强度又能提高钢材韧性的有效方法，能在不增加合金含量的基础上，大幅度提高钢材的性能，是新一代钢铁生产技术的重要发展方向。目前国内已有论文和专利报道研发出HPB300热轧光圆盘条钢筋，例如方大特钢股份公司胡泽明等发表的论文“细化晶粒降低热轧光圆钢筋HPB300合金化实践”，化学成分控制C 0.18-0.22wt%、Si 0.15-0.30wt%、Mn 1.20-1.30wt%，工艺优化后钢化学成分C 0.20-0.24wt%、Mn 0.70-0.80wt%，钢的基体组织为铁素体+珠光体，未列出钢的高低温性能、时效性能；武钢集团昆明钢铁股份有限公司陈伟等申请的专利“建筑用HPB300热轧盘条钢筋及其制备”，化学成份C：0.10-0.16wt%，Si：0.10-0.20 wt%，Mn：0.30-0.55 wt%，钢的显微组织铁素体晶粒度小于11.5级，未列出钢的高温、低温性能及时效性能。总体来看，尽管HPB300实现生产不难，但因目前钢铁行业受到资源、成本等因素的制约，如何以最低成本进行生产是各个钢铁企业的努力方向。尽管有HPB300热轧光圆盘条钢筋的研发报道，但众所周知的钢中Mn含量偏低，强度将下降，所以目前公开的HPB300热轧光圆盘条钢筋由于Mn含量偏高导致工艺成本高，钢的力学性能只是满足GB 1499.1-2008要求，显微组织为铁素体+珠光体，晶粒度小于12级；此外，对钢的高低温性能、时效性能都没有描述。因此，在GB1499.1范围内研究和改进生产工艺及设备，采用工艺强化技术提高现有钢种性能，以低成本工艺路线开发出强韧性好、高低温性能优异、具有良好低应变时效性的HPB300热轧光圆盘条钢筋，已成为目前钢铁企业的首要任务。
技术实现思路
为解决以上存在的不足，本专利技术的第一目的在于提供一种力学性能优异的超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋，第二目的在于提供一种成本低、强韧性好、高低温性能优异、低应变时效性的超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋制备方法。 本专利技术的第一目的是这样实现的：所述超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋的组成以重量百分比计包括0.15～0.18%的C、0.10～0.16%的Si、0.16～0.28%的Mn、0.080～0.120%的Cr、0.0010～0.0020%的B、0.030%以下的S、0.045%以下的P以及余量的Fe，由铁水、废钢及生铁通过钢水冶炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序制得。 本专利技术的第二目的是这样实现的：包括包括钢水冶炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序，具体包括： A、钢水冶炼：将铁水、废钢及生铁加入LD氧气转炉中，常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球进行造渣，控制终点碳≥0.08wt%，出钢温度小于1640 ℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰；出钢时钢包全程底吹氩，当钢包中钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入铝铁、硅钙钡合金、高碳锰铁、硅铁、硼铁及高碳铬铁至钢包中钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，对钢水吹氩4～5min；吹氩结束后，向钢包内加入常规大包覆盖剂； B、钢水浇铸：将A工序中加入常规大包覆盖剂的钢包在温度1530～1540℃、拉速2.2～2.4m/min、结晶器冷却水流量125～130m3/h、二冷比水量为1.5～1.7L/kg和结晶器电磁搅拌的条件下，将钢水浇铸成断面150×150mm的钢坯； C、钢坯控轧控冷：将B工序得到的钢坯送入均热段温度为1020～1080℃的加热炉中加热60min，至钢坯开轧温度880～940℃时，采用速度0.15～0.25m/s的线材轧机粗轧5～7个道次；之后采用速度10.0～15.0 m/s的线材轧机中轧10～14个道次；然后对中轧钢坯预水冷控冷至800～830℃，采用速度45～95m/s的线材轧机精轧5～10个道次；在温度820～850℃、速度45～100m/s的条件下吐丝；吐丝后进入常规期太尔摩辊道进行气雾冷却和风冷控冷至温度200～250℃的条件下完成盘条集卷收集，集卷后盘条自然空冷至室温，即获得以重量百分比计包括0.15～0.18%的C、0.10～0.16%的Si、0.16～0.28%的Mn、0.080～0.120%的Cr、0.0010～0.0020%的B、0.030%以下的S、0.045%以下的P以及余量的Fe的超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋。 本专利技术制备方法在炼钢工序加入少量锰铁合金，控制钢中较低的Mn含量，合金化成本显著降低；钢中加入了淬透性、贝氏体形成元素-B，并采用了低温控轧和斯太尔摩辊道气雾冷却工艺，促进了硬化相贝氏体的形成，显著提高了钢的淬透性和强度；钢中加入Cr，使其淬透性和二次硬化作用得到明显提高，促进了钢强度的提高，同时还提高了钢的钝化耐腐蚀能力；钢坯控轧控冷工序吐丝前采用低温控轧控冷，有利于形变奥氏体中形成大量形变带，增加了奥氏体向铁素体转变时铁素体晶粒的形核位置及形核速率，吐丝后斯太尔摩辊道采用气雾冷却和风冷控制，增大了冷却强度和速率，降低了相变前的温度，抑制了轧后奥氏体和铁素体晶粒长大，促进奥氏体向铁素体和珠光体的转变，增加了后续相变中材料内部大量形核，使铁素体晶粒显著细化，晶粒度达12.0～13.0级。本专利技术方法通过对钢水冶炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷等多项工艺集成创新，合金化成本显著降低，充分发挥了微合金元素和控轧控冷超细晶强化作用，经吐丝前采用低温控轧和吐丝后采用斯太尔摩辊道气雾冷却工艺，生产出强韧性好、高低温性能优异、具有低应变时效性的HPB300热轧光圆盘条钢筋，综合性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋，其特征在于其组成以重量百分比计包括0.15～0.18%的C、0.10～0.16%的Si、0.16～0.28%的Mn、0.080～0.120%的Cr、0.0010～0.0020%的B、0.030%以下的S、0.045%以下的P以及余量的Fe，由铁水、废钢及生铁通过钢水冶炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序制得。

【技术特征摘要】
1.一种超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋，其特征在于其组成以重量百分比计包括0.15～0.18%的C、0.10～0.16%的Si、0.16～0.28%的Mn、0.080～0.120%的Cr、0.0010～0.0020%的B、0.030%以下的S、0.045%以下的P以及余量的Fe，由铁水、废钢及生铁通过钢水冶炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序制得。
2.根据权利要求1所述的超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋，其特征在于公称直径为φ6.5～φ16mm的所述超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋常温下具有下列性能：屈服强度Rel为325～375MPa、抗拉强度Rm为455～495MPa、伸长率A≥34.5%、最大力下总伸长率Agt≥16.0%和铁素体晶粒度12.0～13.0级。
3.根据权利要求1或2所述的超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋，其特征在于公称直径为φ6.5～φ16mm的所述超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋在600℃高温下具有下列性能：屈服强度Rel为163～188MPa、抗拉强度Rm为223～238MPa、伸长率A≥50%；在-20℃低温下具有下列性能：屈服强度Rel为380～430MPa、抗拉强度Rm为525～565MPa、伸长率A≥39%。
4.根据权利要求1所述的超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋，其特征在于所述钢坯控轧控冷工序中吐丝前采用低温控轧控冷，吐丝后顺序采用气雾冷却和风冷控制的斯太尔摩控制冷却法控冷。
5.一种权利要求1、2或3所述超细晶HPB300热轧光圆盘条钢筋的制备方法，其特征在于包括钢水冶炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序，具体包括：
A、钢水冶炼：将铁水、废钢及生铁加入LD氧气转炉中，常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球进行造渣，控制终点碳≥0.08wt%，出钢温度小于1640 ℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰；出钢时钢包全程底吹氩，当钢包中钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入铝铁、硅钙钡合金、高碳锰铁、硅铁、硼铁及高碳铬铁至钢包中钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，对钢水吹氩4～5min；吹氩结束后，向钢包内加入常规大包覆盖剂；
B、钢水浇铸：将A工序中加入常规大包覆盖剂的钢包在温度1530～1540℃、拉速2.2～2.4m/min、结晶器冷却水流量125～130m3/h、二冷比水量为1.5～1.7L/kg和结晶器电磁搅拌的条件下，将钢水浇铸成断面150×150mm的钢坯；
C、钢坯控轧控冷：将B工序得到的钢坯送入均热段温度为1020～1080℃的加热炉中加热60min，至钢坯开轧温度880～940℃时，采用速度0.15～0.25m/s的线材轧机粗轧5～7个道次；之后...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，张卫强，赵宇，王卫东，李金柱，邓家木，文玉兵，吴光耀，万春梅，
申请(专利权)人：武钢集团昆明钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53