小规格精轧螺纹钢筋及其生产方法技术

本发明专利技术提供了一种小规格精轧螺纹钢筋及其生产方法，所述精轧螺纹钢筋化学成分的质量百分数为：C：0.40～0.50％、Si：1.5～1.8％、Mn：0.8～1.0％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.08～0.13％、Als：0.008～0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。其生产方法包括如下步骤：脱硫铁水→转炉冶炼→吹氩→200×200mm2方坯保护浇注→方坯加热→轧制→轧后控冷→冷床空冷。本发明专利技术所制得的精轧螺纹钢筋性能稳定，生产方法简单易操作。

【技术实现步骤摘要】
小规格精轧螺纹钢筋及其生产方法
本专利技术属于钢筋冶炼领域，具体是指一种小规格精轧螺纹钢筋及其生产方法。
技术介绍
精轧螺纹钢筋又叫预应力混凝土用螺纹钢筋，我国于20世纪80年代开始研发生产，于2005年经国家标准化管理委员会审批发布了GB/T20065～2006《预应力混凝土用螺纹钢筋》标准。精轧螺纹钢筋是在整根钢筋上轧有外螺纹的高强度、高精度直条钢筋。在整根钢筋的任意截面都能旋上带有内螺纹的连接器进行连结，或旋上螺纹帽进行锚固，具有连接、锚固简便，粘着力强，施工方便等优点，又因省掉焊接工艺，避免了由于焊接而造成的内应力及组织不稳定等引起的断裂，因此被广泛应用于大型水利工程、公路、铁路、大中跨桥梁等工程。随着国家加大基础设施投资力度，国内高铁项目对精轧螺纹钢的需求用量逐年递增。精轧螺纹钢筋的合金含量高、强度高、成形较困难，属钢筋中附加值高的高端产品，为各钢企竞相研发的对象，国内具备供货能力的厂家寥寥无几。经检索，中国专利申请号为CN200710118997.0的专利文献，其公开了高强度精轧螺纹钢筋的生产方法，钢坯材质为中碳低合金钢，工艺流程为转炉冶炼—钢包钒微合金化—LF炉精炼—全保护浇铸—钢坯检查—加热炉加热—控制轧制—轧后控制冷却；其中连铸过程采用130mm2小方坯全保护浇铸；轧制过程开轧温度950-1100℃，精轧入口温度800-950℃；轧后采用两段式或三段式分级控制冷却方式，出一冷段温度控制在700-850℃之间，出二冷段或三冷段上冷床回火温度控制在570-700℃之间。但是该方法也存在较多不足，比如工序复杂，而且要维护多个水箱设备。多线在线冷却不能充分发挥自回火的功能，导致产品性能波动大。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要客服现有技术存在的不足，提供一种小规格精轧螺纹钢筋及其生产方法，本专利技术的精轧螺纹钢筋性能稳定，生产方法简单易操作。本专利技术所设计的小规格精轧螺纹钢筋，其特征在于：所述精轧螺纹钢筋化学成分的质量百分数为：C：0.40～0.50％、Si：1.5～1.8％、Mn：0.8～1.0％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.08～0.13％、Als：0.008～0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。一种上述小规格精轧螺纹钢筋的生产方法，其步骤包括：脱硫铁水→转炉冶炼→吹氩→200×200mm2方坯保护浇注→方坯加热→轧制→轧后控冷→冷床空冷：(1)铁水脱硫至S含量≤0.002％；(2)废钢装入量占总装入量的10～15％；转炉采用顶-底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺，点吹次数≤2次；终渣碱度目标为2.8～3.8；转炉终点C控制目标0.07～0.09％；出钢温度为1680～1700℃；出钢时间5～9min，挡渣出钢，钢包渣层厚度50～100mm；在出钢至1/4时，随钢流每吨钢加入20～22.5kg硅锰铁、2～3kg碳化硅合金脱氧，然后加入24～40kg钒铁和0.4～0.6kg碳粉；钢水出至3/4时加入剩余合金和碳粉至钢坯质量百分数为：C：0.40～0.50％、Si：1.5～1.8％、Mn：0.8～1.0％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.08～0.13％、Als：0.008～0.01％；(3)吹氩10min；(4)200×200mm2方坯保护浇注；(5)方坯加热：炉内加热到1150-1200℃范围内保温110-130min以使钢充分奥氏体化；(6)轧制：开轧温度1100-1150℃范围内，进行轧制道次，开坯2道、粗中精轧共10个道次，总压缩比80～120；(7)轧后空冷；(8)冷床空冷：上冷床，空气冷却到室温。优选的，所述步骤(3)中吨钢按照1.5～2m加入铝线，然后测温、取样，出站成分调整按目标值控制。优选的，所述步骤(4)中采用大罐长水口和结晶器浸入式水口保护浇注，浸入深度100～150mm；中包保护渣采用碱性保护渣，结晶器保护渣采用中低碳钢保护渣；中包钢水温度：1530～1545℃，拉速控制目标1.6～1.8m/min。本专利技术中各元素及主要工序的作用C：C是扩大和稳定奥氏体元素，提高钢材强度最有效的元素，当其含量低于0.4％时，会导致力学性能不足而增加合金添加量从而增加了生产成本，当其含量高于0.5％，会导致强度过高而使得塑性下降太多，延伸率指标不符合要求，因此，本专利技术C选择在0.4～0.5％。Si：是一种廉价的置换强化元素，可以显著提高钢的强度，V低于0.08％时，提高效果不能够满足力学性能要求，但是Si高于1.8％时，会显著提高钢轧制时的变形热，影响钢的基体组织，导致晶粒粗大，从而影响钢的综合性能，所以选择Si的范围在1.5～1.8％。Mn：主要是固溶于铁素体中提高材料的强度，其又是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有一定量的锰可以消除或减弱因硫引起的脆性，从而改善钢的加工性能，但锰含量过高时会使晶粒粗化的倾向，连铸和轧后控冷不当时容易产生白点，所以选择Mn的范围在0.8～1.0％；P、S：作为有害元素，其含量越低越好。S含量过高，会形成大量的MnS夹杂，降低钢材的机械性能，因此含量越低越好，所以选择S的范围在≤0.035％；PP易在晶界偏析，增加钢的脆性，使塑性变差，因此含量越低越好，所以选择P的范围在≤0.035％。V：是微合金化钢最常用也是最有效的强化元素之一。钒的作用是通过形成VN、V(CN)来影响钢的组织和性能，它主要是在奥氏体晶界的铁素体中沉淀析出，细化铁素体晶粒，从而提高材料的强度和低温韧性。V低于0.08％时，析出强化效果不能够满足力学性能要求，V高于0.13％时，析出强化使强度太高而导致韧性变差。Al：是作为炼钢时的脱氧定氮剂，Al与钢中的N形成细小难溶AlN质点，起到阻抑作用，进而细化铁素体晶粒，Al含量低于0.008％，细化作用不明显，Al含量高与0.01％，降低了钢液的流动性，形成大量的Al2O3会在水口结瘤，从而堵住水口，所以选择Al的范围在0.008～0.01％。本专利技术通过对化学成分的控制，添加微合金脱氧，与现有工艺依靠控制淬硬层深度相比，本方法相对于现有铸坯加热时间100-120min的基础上延长加热时间10-15min，使得微合金分布更加均匀，轧钢时，采用强力变形，通过对铸坯的多轴变形、大变形量轧制，以及降低终轧温度，从而达到提高V的固溶强化和析出强化效果，得到良好的综合性能。本专利技术工艺简单，不需要添加任何控制冷速的冷却装置，在现有设备上即可生产，具有很强的实用性。具体实施方式以下通过具体实施例进一步说明本专利技术：实施例1制备一种直径为18mm的精轧螺纹钢筋，按照钢成分要求，钢水化学成分为：C：0.45％、Si：1.67％、Mn：0.86％、P：0.034％、S：0.027％、V：0.083％、Als：0.0081％；其制备方法依次包括以下步骤：包括铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、连铸、方坯加热、轧制、轧后控冷、冷床空冷的步骤。(1)所述铁水脱硫，控制出站铁水硫含量S≤0.030％；(2)转炉顶底吹炼，废钢装入量占总装入量的10％；转炉采用顶-底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺，点吹次数≤2次；终渣碱度目标为2.88；转炉终点C控制目标0.07％；出钢温度为1695℃；出钢时间5min，挡渣出钢，钢包渣层厚度85mm；脱氧及合金化：出钢1/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小规格精轧螺纹钢筋，其特征在于：所述精轧螺纹钢筋化学成分的质量百分数为：C：0.40～0.50％、Si：1.5～1.8％、Mn：0.8～1.0％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.08～0.13％、Als：0.008～0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种小规格精轧螺纹钢筋，其特征在于：所述精轧螺纹钢筋化学成分的质量百分数为：C：0.40～0.50％、Si：1.5～1.8％、Mn：0.8～1.0％、P≤0.035％、S≤0.035％、V：0.08～0.13％、Als：0.008～0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质；它的生产方法，其步骤包括：脱硫铁水→转炉冶炼→吹氩→200×200mm2方坯保护浇注→方坯加热→轧制→轧后控冷→冷床空冷；其中，(1)铁水脱硫至S含量≤0.002％；(2)废钢装入量占总装入量的10～15％；转炉采用顶-底复合吹炼，终点采用高拉补吹工艺，点吹次数≤2次；终渣碱度目标为2.8～3.8；转炉终点C控制目标0.07～0.09％；出钢温度为1680～1700℃；出钢时间5～9min，挡渣出钢，钢包渣层厚度50～100mm；在出钢至1/4时，随钢流每吨钢加入20～22.5kg硅锰铁、2～3kg碳化硅合金脱氧，然后加入24～40kg钒铁和0.4～0.6kg碳粉；钢水出至3/4时加入剩余合金和碳粉至钢坯质量百分数为：C：0.40～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志东，徐志，龙莉，范植金，吴杰，朱启铭，周新龙，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42