一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢及其制造方法，其中，所述螺纹钢的组分包括C、Si、Mn、P、S、Nb、Ti、N以及余量的Fe和杂质，所述铌钛微合金化HRB400级螺纹钢的制造方法包括如下步骤：转炉冶炼、炉外处理、连铸、铸坯加热及轧制，且所述转炉冶炼步骤中加入硅锰、铌铁等合金进行铌微合金化处理，所述炉外处理步骤包括氩站吹氩和LF炉精炼，所述LF炉精炼工序中喂入钛铁包芯线进行钛微合金化处理；本发明专利技术提供的技术方案，通过在出钢前加入硅锰、铌铁等合金进行铌微合金化处理，且在LF炉精炼工序中喂入钛铁包芯线进行钛微合金化处理，钛熔入钢液后，适当的铌、钛微合金化处理，提高了铌钛合金的收得率，实现了螺纹钢低成本的稳定可持续生产。

A Nb-Ti Microalloyed HRB400 Thread Steel and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢及其制造方法
本专利技术涉及钢的制造
，特别涉及一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢及其制造方法。
技术介绍
螺纹钢是热轧带肋钢筋的俗称，其牌号由H（Hotrolled热轧）、R（Ribbed带肋）和B（Bars钢筋）及最小屈服点数值共同组成。目前，中国钢材消费依然具有明显的发展中国家特点，建筑业和工业钢材消费量占总消费量的90%左右，而建筑用钢占比超过50%。所以，螺纹钢一段时期内仍将是国内产销量最大的单一钢种系列，最近几年的产销率均以亿吨计，由于其设备要求、技术难度相对较低，同时也是国内中小型钢厂最主要的生产品种之一。为了实现螺纹钢的产品升级，螺纹钢新标准GB/T1499.2-2018发布，并已于2018年11月1日强制推行实施。新标准取消335MPa级钢筋，增加了600MPa级钢筋，实际上适应了绿色化建筑的需求；对重量偏差适当加严，明确了重量偏差不允许复验；增加了钢筋疲劳试验方法的规定，特别增加了金相组织检验的规定；增加了截面维氏硬度、宏观金相、微观组织及检验方法等内容。螺纹钢新国标的实施而对行业的发展产生了重要影响。特别是增加金相组织和维氏硬度检验方面的规定：组织主要为铁素体加珠光体，基圆不得出现回火马氏体组织，维氏硬度检验两点的硬度差值应小于或等于40Hv。目前国内多数从事螺纹钢生产的中小型钢企采用的是强穿水提高屈服强度的方法以节省合金化成本，其外缘金相组织基本为马氏体组织，新国标的实施，对此类企业和强穿水、控轧控冷工艺是重大打击，回归通过合金提高强度的路径后，合金化成本将明显上升，对企业的成本和工艺稳定性控制来说，都是极大挑战。目前我国螺纹钢普遍采用钒系合金进行合金化，提高成品强度，保证达到目标力学性能。随着螺纹钢新国标的实施，多数螺纹钢生产企业开始通过加入钒系合金实现合金强化，但钒合金在我国属于紧缺资源，价格一直处于高位且随着新国标的实施大幅上涨。而我国钛资源丰富，生产工艺成熟，市场价格长期稳定，且其合金强化效果已在许多钢中得以验证。国内螺纹钢采用钛微合金化也有一些研究，但存在以下问题：（1）采用氮化钛铁进行钛的微合金化，虽然有利于轧制过程中析出TiN达到强化效果，但是TiN价格过高，对成本控制的贡献有限；（2）含钛合金，如氮化钛铁等均在出钢过程中或氩站投入式加入，收得率不佳且波动严重；（3）铌加入后，连铸过程中的漏钢发生率、连铸坯裂纹缺陷均明显升高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢及其制造方法，解决现有螺纹钢强度级别低，生产成本高，钛微合金化钛和氮的收得率不佳的问题，该制造方法采用钛或铌钛复合微合金化替代钒微合金化生产HRB400级螺纹钢，该螺纹钢的直径为12~28mm，所述螺纹钢常温下的屈服强度ReL≥450MPa，抗拉强度Rm≥600MPa，屈强比Rm/Rel≥1.3，具有高强度，重量偏差小、稳定性好等优点，符合新国标性能要求。为实现上述目的，本专利技术提出一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢，其组分及重量百分比含量包括：C：0.22～0.25%，Si：0.30～0.50%，Mn：1.20～1.50%，P≤0.025%，S≤0.025%，Nb：0.012～0.015%、Ti：0.010～0.018、N：0.010～0.012，其余为Fe和不可避免的杂质。优选地，所述螺纹钢常温下的屈服强度ReL≥450MPa，抗拉强度Rm≥600MPa，屈强比Rm/Rel≥1.3。优选地，所述螺纹钢的直径为12~28mm。此外，为实现上述目的，本专利技术提出一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢的制造方法，包括如下步骤：转炉冶炼、炉外处理、连铸、铸坯加热及轧制，且所述转炉冶炼步骤中加入硅锰、铌铁等合金进行铌微合金化处理，所述炉外处理步骤包括氩站吹氩和LF炉精炼，所述LF炉精炼工序中喂入钛铁包芯线进行钛微合金化处理。优选地，所述转炉冶炼步骤中：原料在130吨转炉进行铁水冶炼，终点温度范围1620~1650℃，终点C含量0.04~0.06%，P含量≤0.02%，S含量≤0.015%；出钢前，在钢水罐底置入4~5kg/t钢的活性石灰，出钢1/3后，向钢水罐中冲入硅锰、铌铁等合金进行合金化，且出钢全程钢水罐底吹氮气，吹氮流量为400~500L/min。优选地，所述炉外处理的氩站吹氩步骤中：钢水到氩站后，继续以流600~800L/min底吹氮气，同时向钢液表面加入硅铝钙合金脱氧，加入总量为80~100kg，脱氧过程达到2min以上，即可将钢水罐移至LF炉精炼工序处理，氩站总处理时间为4~6min。优选地，所述炉外处理的LF炉精炼工序中：钢到LF炉精炼工序后，立即向钢水罐中加入活性石灰8~10kg/t钢，送电加热调温，向渣面加入铝粒快速造白渣，全程底吹氮气搅拌，搅拌处理过程的氮气流量为300~400L/min，处理12~18min，温度范围在1560~1585℃范围内，钢液溶解氧含量在10ppm以下时，通过喂线机向钢水罐喂入钛铁包芯线，喂线速度4~5m/min，喂入量2~3m/t钢，喂线后，采用底吹氮气流量200~300L/min软吹3min以上，之后将钢水罐吊运至连铸平台进行浇铸。优选地，所述连铸步骤中：连铸实行全保护浇注，即装备钢水罐长水口和结晶器浸入式水口，拉速根据中包钢水温度控制在2.2~2.8m/min，二次冷却采用强冷模式，比水量为1.5~1.6L/kg。优选地，所述铸坯加热及轧制步骤中：铸坯均热段温度为1120~1150℃，在炉时间≥4h，轧制按非控冷模式进行，轧制过程及结束均不强行穿水冷却。本专利技术提供的技术方案中，通过在出钢前加入硅锰、铌铁等合金进行铌微合金化处理，且在LF炉精炼工序中喂入钛铁包芯线进行钛微合金化处理，钛熔入钢液后，可明显降低已经溶解于钢液中的N元素的活度，减少钢液中N元素的逸散，即达到固氮作用，采用钛或铌钛复合微合金化替代钒微合金化生产HRB400级螺纹钢，适当的铌、钛微合金化处理，提高了铌钛合金的收得率，实现了HRB400级螺纹钢低成本的稳定可持续生产。本专利技术的所述铌钛微合金化HRB400级螺纹钢具有以下有益效果：（1）所述螺纹钢强度级别高，钛微合金化钛和氮的收得率高，生产成本低，实现了HRB400级别螺纹钢低成本的稳定可持续生产；（2）所述螺纹钢在出钢前加入铌后，连铸过程中的漏钢发生率、连铸坯裂纹缺陷均明显降低；（3）所述螺纹钢螺纹钢的直径为12~28mm，常温下的屈服强度Rel≥450MPa，抗拉强度Rm≥600MPa，屈强比Rm/Rel≥1.3，金相组织中不出现马氏体、贝氏体，各项性能指标均能达到新国标要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢的制造方法一实施例的流程示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢，其特征在于：所述螺纹钢的组分及重量百分比含量包括：C：0.22～0.25%，Si：0.30～0.50%，Mn：1.20～1.50%，P≤0.025%，S≤0.025%，Nb：0.012～0.015%、Ti：0.010～0.018、N：0.010～0.012，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢，其特征在于：所述螺纹钢的组分及重量百分比含量包括：C：0.22～0.25%，Si：0.30～0.50%，Mn：1.20～1.50%，P≤0.025%，S≤0.025%，Nb：0.012～0.015%、Ti：0.010～0.018、N：0.010～0.012，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢，其特征在于：所述螺纹钢常温下的屈服强度ReL≥450MPa，抗拉强度Rm≥600MPa，屈强比Rm/Rel≥1.3。3.根据权利要求1所述的一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢，其特征在于：所述螺纹钢的直径为12~28mm。4.权利要求1至3任意一项所述的一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：转炉冶炼、炉外处理、连铸、铸坯加热及轧制，且所述转炉冶炼步骤中加入硅锰、铌铁等合金进行铌微合金化处理，所述炉外处理步骤包括氩站吹氩和LF炉精炼，所述LF炉精炼工序中喂入钛铁包芯线进行钛微合金化处理。5.根据权利要求4所述的一种铌钛微合金化HRB400级螺纹钢的制造方法，其特征在于：所述转炉冶炼步骤中：原料在130吨转炉进行铁水冶炼，终点温度范围1620~1650℃，终点C含量0.04~0.06%，P含量≤0.02%，S含量≤0.015%；出钢前，在钢水罐底置入4~5kg/t钢的活性石灰，出钢1/3后，向钢水罐中冲入硅锰、铌铁等合金进行合金化，且出钢全程钢水罐底吹氮气，吹氮流量为400~500L/min。6.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨治争，黄道昌，夏金魁，曹龙琼，李相付，汪晛，周千学，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42