一种提高钢筋强度的方法技术

本发明专利技术涉及钢铁冶金领域，尤其涉及一种提高钢筋强度的方法，具体操作步骤如下：1）熔炼炉炉衬材料采用硅石，硅石砂料粒度合理级配，在砂料中加入硼酸作为添加剂；2）炉衬经成型、烧结后在熔炼炉内使用，钢水硼含量为0.0005%‑0.0030%；3）将熔炼炉中完成钢水脱氧及合金化过程，增加钛元素，保证钢水中钛元素含量为0.02%‑0.03%，将钢水浇铸成方坯，制成钢筋产品。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果如下：钢水中的碳与炉衬中的B

【技术实现步骤摘要】
一种提高钢筋强度的方法
本专利技术涉及钢铁冶金领域，尤其涉及一种提高钢筋强度的方法。
技术介绍
钢筋是指钢筋混凝土用和预应力钢筋混凝土用钢材，其横截面为圆形，有时为带有圆角的方形。包括光圆钢筋、带肋钢筋、扭转钢筋。钢筋混凝土组合结构是目前土木工程结构设计的首选形式，广泛用于各种建筑结构，特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑中。钢筋混凝土用钢筋是指钢筋混凝土配筋用的直条或盘条状钢材，其外形分为光圆钢筋和变形钢筋两种，交货状态为直条和盘圆两种。光圆钢筋实际上就是普通低碳钢的小圆钢和盘圆。变形钢筋是表面带肋的钢筋，通常带有2道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。横肋的外形为螺旋形、人字形、月牙形3种。钢种多为20MnSi、20MnV、25MnSi、BS20MnSi。钢筋在混凝土中主要承受拉应力。变形钢筋由于肋的作用，和混凝土有较大的粘结能力，因而能更好地承受外力的作用。建筑钢筋占中国粗钢产量的四分之一左右，提高钢筋强度、实现钢筋品种升级对中国钢铁行业的品种结构调整具有重要意义。2005年中国建筑钢筋中低强度级别（335MPa）仍占据主导地位，比例超过80%，但到2015年，400MPa级以上的高强度钢筋比例已经超过了80%，可见，高强度钢筋已经成为中国建筑钢筋的主导品种，也是未来钢筋升级换代的主要方向。微合金化和余热处理是国内外高强度钢筋的主要生产工艺，余热处理钢筋由于表层出现回火马氏体硬化层，在实际应用中显著降低建筑的抗震性能、焊接性能和应变时效性能，因此，在最新的国家标准中已经明确要求取缔此类钢筋产品。微合金化即通过向钢筋中加入Si、Mn、V、Ti、Nb等元素，依靠固溶强化和沉淀强化等手段提高钢筋的力学性能，这已在高强度钢筋的生产过程中广泛应用。但随着合金元素添加量的增加，钢筋的制造成本大幅度增加，在激烈的市场竞争中，如何采取低合金成本生产出高强度钢筋已经成为冶金企业面临的普遍难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高钢筋强度的方法，克服现有技术的不足，采用硅石作为熔炼炉的炉衬材料，在制作炉衬的砂料中加入硼酸作为添加剂，在废钢熔化后，钢水中的碳与炉衬中的B2O3发生化学反应，使得钢水中的硼元素固溶在晶界，抑制先共析铁素体的生成，从而提高钢材的淬透性，在后续轧制过程中相同的冷却条件下，其内部组织因产生的马氏体和贝氏体等强化组织，使钢筋的强度提高。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种提高钢筋强度的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：1）熔炼炉炉衬材料采用硅石，按质量百分比计，硅石的化学成分及理化指标在于，SiO2≥98%、Al2O3＜0.5%、Fe2O3＜0.8%、CaO＜0.2%、耐火度≥1750℃、吸水率＜4.0%；硅石砂料粒度配比在于，粒度大于2mm且小于6mm的砂料占全部砂料重量的20%-25%，粒度大于0.5mm且不大于2mm的砂料占全部砂料重量的25%-30%，粒度不大于0.5mm的砂料占全部砂料重量的40%-60%；在制作炉衬的砂料中加入硼酸作为添加剂，硼酸粒度均不大于0.5mm，加入量为全部砂料重量的1.5%-2.0%；硼酸与硅石砂料经滚筒机混合均匀，混合中加入水，水的加入量为全部砂料重量的1.0%-1.5%；2）炉衬经成型、烧结后在熔炼炉内使用，在熔炼炉中熔化废钢，废钢完全熔化后钢水温度不低于1500℃，钢水碳含量不小于0.2%，钢水硼含量为0.0005%-0.0030%；3）将熔炼炉中钢水倒入钢包中，完成钢水脱氧及合金化过程，增加钛元素，保证钢水中钛元素含量为0.02%-0.03%，当钢水成分及温度满足浇铸要求时将钢水浇铸成方坯，方坯经轧制后成为钢筋产品。熔炼炉可以是电弧炉、感应炉或真空感应炉。步骤4）中成型的方法是人工捣制成型法、机械振动成型法或砌筑法，成型前对炉衬材料进行烘烤，烘烤温度不低于300℃，烘烤时间不低于6小时。步骤4）中烧结的温度为1450~1500℃。步骤4）中当熔炼过程钢水中硼含量低于0.0005%时，需要及时对炉衬进行拆除或修补，保证钢水中硼元素含量满足要求。技术方案中，硅石砂料采用不同粒度组成，粒度较大砂料的作用是提高炉衬的抗热震性，同时可以获得提供较高的强度。中等粒度砂料的作用是增加炉衬的体积密度，细砂料的作用是保证炉衬的烧结质量，使炉衬具有良好的致密性。加入硼酸的目的是降低炉衬的烧结温度，硼酸在加热脱水后，以B2O3的形式存在于砂料中，与砂料中的SiO2、Al2O3、CaO等形成熔点低于1430℃的化合物，从而使得炉衬烧结过程在比较低的温度下进行。“废钢完全熔化后钢水温度不低于1500℃，钢水碳含量不小于0.2%”的目的是使得钢水中的碳在高温下与炉衬中的B2O3发生化学反应，提升钢水中的硼含量。“保证钢水中钛元素含量为0.02%-0.03%”的目的是在钢水的凝固过程中使得钛元素与钢水中的氮元素形成TiN，避免形成BN，保证硼元素以固溶形式存在于钢水中。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用硅石作为熔炼炉的炉衬材料，在制作炉衬的砂料中加入硼酸作为添加剂，在废钢熔化后，钢水中的碳与炉衬中的B2O3发生化学反应，使得钢水中硼元素含量为0.0005%-0.0030%。微量的硼元素固溶在晶界，抑制先共析铁素体的生成，提高钢材的淬透性，在后续轧制过程中相同的冷却条件下，其内部组织中会产生一部分马氏体和贝氏体等强化组织，提高钢筋强度。附图说明图1是本专利技术含硼钢筋贝氏体组织晶相图。图2是对比例中不含硼钢筋的铁素体+珠光体组织晶相图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的实施方式作进一步说明：实施例1：具体操作步骤如下：1）利用硅石配加硼酸的方式制造40吨感应炉炉衬，硅石耐火度1800℃，吸水率为2.3%，按质量百分比计，其具体成分如表1，硅石砂料粒度配比如表2，硼酸砂料粒度配比如表3。硼酸与硅石砂料经滚筒机混合均匀，混合中加入水，水的加入量为全部砂料重量的1.2%。表1硅石化学成分，%表2硅石砂料粒度范围表3硼酸砂料粒度范围2）炉衬经砌筑法成型，成型前对炉衬材料进行烘烤，烘烤温度320℃，烘烤时间6小时，成型后经1450℃的高温下烧结后用于感应炉中，在感应炉中熔化40吨废钢，废钢完全熔化后钢水温度为1550℃，经检验，钢水中碳含量为0.25%，钢水硼含量为0.0021%。3）将感应炉中钢水倒入钢包中，采用硅锰合金进行脱氧，脱氧后向钢水中加入16kg钛铁（钛含量70%），同时根据目标钢水成分完成钢水的合金化，合金化后检测钢水中钛含量为0.025%，在1545℃将钢水浇铸成方坯，方坯尺寸为150mm×150mm。方坯进入加热炉加热至1100℃后进入轧机轧制为直径为14mm的钢筋产品，钢筋成分见表4。表4钢筋成分，%采用如上工艺路线，在不同的实施例中调节钢水中的硼含量和钛含量，以及无硼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高钢筋强度的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：/n1）熔炼炉炉衬材料采用硅石，按质量百分比计，硅石的化学成分及理化指标在于，SiO

【技术特征摘要】
1.一种提高钢筋强度的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
1）熔炼炉炉衬材料采用硅石，按质量百分比计，硅石的化学成分及理化指标在于，SiO2≥98%、Al2O3＜0.5%、Fe2O3＜0.8%、CaO＜0.2%、耐火度≥1750℃、吸水率＜4.0%；
硅石砂料粒度配比在于，粒度大于2mm且小于6mm的砂料占全部砂料重量的20%-25%，粒度大于0.5mm且不大于2mm的砂料占全部砂料重量的25%-30%，粒度不大于0.5mm的砂料占全部砂料重量的40%-60%；在制作炉衬的砂料中加入硼酸作为添加剂，硼酸粒度均不大于0.5mm，加入量为全部砂料重量的1.5%-2.0%；硼酸与硅石砂料经滚筒机混合均匀，混合中加入水，水的加入量为全部砂料重量的1.0%-1.5%；
2）炉衬经成型、烧结后在熔炼炉内使用，在熔炼炉中熔化废钢，废钢完全熔化后钢水温度不低于1500℃，钢水碳含量不小于0.2%，钢水硼含量为0.0005%-0.0030%；

【专利技术属性】
技术研发人员：姜利，刘亚辉，姜铁鑫，
申请(专利权)人：海城市欣锐铸件有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21