铌铬微合金化生产32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋及其制备方法技术

本发明专利技术公开了铌铬微合金化生产32‑40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋及其制备方法，所述钢筋的化学成分按重量计为：C 0.21～0.25 wt%、Si 0.35～0.47wt%、Mn 0.95～1.15wt%、Cr 0.280‑0.350wt%、Nb 0.025～0.032wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N≤0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，其制备方法包括钢水冶炼、脱氧合金、钢水氩站精炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序；本发明专利技术通过在钢中加入铌铁、铬铁，采用适当的轧后控冷工艺，增加了Nb(C,N)、Cr(C,N)等碳氮化物沉淀析出的驱动力，在低温铁素体区基体、晶界及位错线上析出了大量细小弥散的第二相，使铁素体基体得到强化，钢的强度显著提高，同时改善了钢的焊接、时效等性能；本发明专利技术工艺具有生产成本低、工艺适用性强等特点，生产成本同比现有钒微合金化工艺降低50元/t

【技术实现步骤摘要】
铌铬微合金化生产32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋及其制备方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及铌铬微合金化生产32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋及其制备方法。
技术介绍
GB/T1499.2-2018标准实施后，国内热轧带肋钢筋生产企业基本都采用钒微合金化工艺生产直条带肋钢筋，同时通过优化化学成分控制及轧制工艺，确保钢筋宏观金相、微观组织及截面维氏硬度满足新标准检验要求。目前国内已有针对GB/T1499.2-2018标准实施后HRB400E直条抗震钢筋生产技术的相关研究报道，主要采用钒氮微合金化工艺，钢中加入一定量的钒氮合金或氮化钒铁，公称直径32mm及以上大规格HRB400E钢中V含量控制为0.030～0.040wt%，通过控制轧制温度和轧制道次得到宏观金相、截面维氏硬度、微观组织满足GB/T1499.2-2018标准要求的公称直径32mm及以上大规格HRB400E钢筋。由于钒合金价格昂贵，导致生产成本较高，不利于钢筋企业生产成本的降低和产品市场竞争力的提升。目前尚无铌铬微合金化生产公称直径32-40mm大规格HRB400E细晶高强韧抗震钢筋的制备方法的相关专利和论文研究报道。针对上述问题，开发一种采用铌铬微合金化生产公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋的低成本方法是极其必要的。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供铌铬微合金化生产公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋，本专利技术的第二目的是提供铌铬微合金化生产公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋的制备方法。本专利技术的第一目的是这样实现的，铌铬微合金化生产公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋，其特征在于，所述钢筋的化学成分按重量计为：C0.21～0.25wt%、Si0.35～0.47wt%、Mn0.95～1.15wt%、Cr0.280～0.350wt%、Nb0.025～0.032wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N≤0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。本专利技术的第一目的是这样实现的，铌铬微合金化生产公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋的制备方法，包括钢水冶炼、脱氧合金、钢水氩站精炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序，具体包括以下步骤：a、钢水冶炼：分别按145～160kg/t钢、10kg/t钢的冷料装入配比，将化学成分C0.12～0.20wt%，Si0.17～0.30wt%，Mn0.25～0.50wt%，P0.028～0.042wt%，S0.022～0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢、化学成分C0.12～0.20wt%，Si0.17～0.30wt%，Mn0.25～0.50wt%，P0.028～0.042wt%，S0.022～0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入LD转炉中，之后按910～920kg/t钢的装入配比，将化学成分C4.2～4.6wt%、Si0.20～0.45wt%、Mn0.55～0.80wt%、P0.105～0.135wt%、S≤0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，温度≥1300℃的铁水加入LD转炉中进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为25～30kg/t钢，轻烧白云石加入量为20～25kg/t钢，菱镁球加入量为1.5～3.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.06wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～25NL/min；b、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：碳化钙复合脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳铬铁→钢筋专用铌铁，依次向钢包中加入下列物质：按1.0～1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化钙复合脱氧剂：CaC26.5wt%,Si28.5wt%,Al7.5wt%,Ba4.5wt%,Al2O311.5wt%，其余为不可避免的不纯物；按2.8kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化硅：SiC85.5wt%，C27.2wt%，P0.068wt%，S0.046wt%，其余为不可避免的不纯物；按1.6～3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si72.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按14.0～17.2kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn65.2wt%，Si17.3wt%，C1.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.8～6.2kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr54.6wt%，C8.3wt%，P0.065wt%，S0.042wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.65～0.85kg/t钢的量，加入下列质量比的钢筋专用铌铁：Nb42.2wt%，Si5.2wt%，C0.85wt%，P4.60wt%，S0.055wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至氩站进行精炼处理；c、钢水氩站精炼：将钢水吊至氩站工位接好氩气带，开启氩气采用流量为25～30NL/min的氩气对钢水进行吹氩处理，吹氩时间为5分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；d、钢水浇铸：在中间包温度为1520～1540℃，拉速为2.8～3.0m/min，结晶器冷却水流量为130～140m3/h，二冷比水量为1.5～1.7L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将钢水浇铸成断面165mm×165mm的钢坯；e、钢坯加热：将钢坯送入均热段炉温为1055～1110℃的加热炉中，加热,后出钢，之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制；f、钢坯控轧控冷：将e步骤钢坯在速度为0.4～0.6m/s的轧制条件下粗轧6个道次；之后在速度为2.5～3.0m/s的轧制条件下中轧4个道次；最后在速度为8.0～9.0m/s的轧制条件下精轧2～3个道次；将精轧后钢材通过2个长4.5米的长管水冷段装置进行控冷，水泵开启数2台，水泵压力为1.2～1.6MPa；控冷后钢筋上冷床温度控制为890～910℃，之后钢筋在冷床自然空冷至室温得到目标物。本专利技术的有益效果为：1、本方法中轧钢采用较低的开轧温度及轧后分段控冷工艺，细化了原始奥氏体晶粒，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，使铁素体晶粒显著细化，钢筋横截面中心晶粒度达11.0级以上，横截面基圆晶粒度达12.0级以上，细晶强化效果显著，同时改善了钢的塑韧性；钢中加入铬，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；钢中加入铌铁、铬铁，采用适当的轧后控冷工艺，增加了Nb(C,N)、Cr(C,N)等碳氮化物沉淀析出的驱动力，在低温铁素体区基体、晶界及位错线上析出了大量细小弥散的第二相，使铁素体基体得到强化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铌铬微合金化生产公称直径32-40mm HRB400E细晶高强韧抗震钢筋，其特征在于，所述钢筋包括以下重量份的化学成分：C 0.21～0.25 wt%、Si 0.35～0.47wt%、Mn 0.95～1.15wt%、Cr 0.280-0.350wt%、Nb 0.025～0.032wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N≤0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。/n

【技术特征摘要】
1.铌铬微合金化生产公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋，其特征在于，所述钢筋包括以下重量份的化学成分：C0.21～0.25wt%、Si0.35～0.47wt%、Mn0.95～1.15wt%、Cr0.280-0.350wt%、Nb0.025～0.032wt%、S≤0.045wt%、P≤0.045wt%、N≤0.0090wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。


2.权利要求1所述的铌铬微合金化生产公称直径32-40mmHRB400E细晶高强韧抗震钢筋的制备方法，包括钢水冶炼、脱氧合金、钢水氩站精炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷工序，其特征在于具体包括以下步骤：
a、钢水冶炼：分别按145-160kg/t钢、10kg/t钢的冷料装入配比，将化学成分C0.12～0.20wt%，Si0.17～0.30wt%，Mn0.25～0.50wt%，P0.028～0.042wt%，S0.022～0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的废钢、化学成分C0.12～0.20wt%，Si0.17～0.30wt%，Mn0.25～0.50wt%，P0.028～0.042wt%，S0.022～0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的生铁加入LD转炉中，之后按910～920kg/t钢的装入配比，将化学成分C4.2～4.6wt%、Si0.20～0.45wt%、Mn0.55～0.80wt%、P0.105～0.135wt%、S≤0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，温度≥1300℃的铁水加入LD转炉中进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为25～30kg/t钢，轻烧白云石加入量为20～25kg/t钢，菱镁球加入量为1.5～3.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.06wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～25NL/min；
b、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：碳化钙复合脱氧剂→碳化硅→硅铁→硅锰合金→高碳铬铁→钢筋专用铌铁，依次向钢包中加入下列物质：按1.0～1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化钙复合脱氧剂：CaC26.5wt%,Si28.5wt%,Al7.5wt%,Ba4.5wt%,Al2O311.5wt%，其余为不可避免的不纯物；按2.8kg/t钢的量，加入下列质量比的碳化硅：SiC85.5wt%，C27.2wt%，P0.068wt%，S0.046wt%，其余为不可避免的不纯物；按1.6～3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si72.8wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，张卫强，吴光耀，郭继祥，王文锋，段鹏杰，邓家木，文玉兵，胡威，刘红兵，朱艳红，
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