CN102796945B - 建筑用hpb300热轧盘条钢筋及其制备 - Google Patents

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本发明提供一种建筑用HPB300热轧盘条钢筋及其制备，经过钢水冶炼、钢水浇铸、钢坯控轧控冷，得具有下列质量比的化学成分的建筑用HPB300热轧盘条钢筋：C：0.10～0.16wt%，Si：0.10～0.20wt%，Mn：0.30～0.55wt%，S≤0.045wt%，P≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。在出钢过程中进行加入少量合金，控制钢中较低的Mn、Si含量，在轧钢工序是采用控制轧制和控制冷却工艺，充分发挥期太尔摩风冷细化晶粒作用，显著细化了铁素体晶粒，晶粒度达10.0～11.5级，所生产的钢筋具有成本低、强度高、塑韧性及抗震性优异等特点，本发明实现了建筑用HPB300热轧盘条钢筋低成本产业化生产，有利于促进我国建筑用高强度减量化用钢生产，加快建筑用钢升级换代。

Description

建筑用HPB300热轧盘条钢筋及其制备
技术领域
本发明涉及一种建筑用HPB300热轧盘条钢筋及生产方法，属于金属材料加工与成型技术领域。
背景技术
混凝土用钢筋是我国钢材产品中消耗量最大的品种，其中的热轧光圆钢筋主要作为现浇楼板的受力钢筋，大量被用作箍筋、配筋使用，是建筑行业常见的、使用量最大的钢铁材料之一。随着我国国民经济和建筑行业的快速发展，近年来热轧光圆钢筋产量大幅增长，2011年热轧光圆钢筋产量达1.2亿吨，占钢产量的18%，但目前市场上生产和使用的热轧光圆钢筋大多还是HPB235级的光圆钢筋，强度等级低，资源和能源消耗严重。为了加快我国建筑用钢材升级换代，更好地促进两型社会构建，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；此外，调整了钢筋的应用范围，纵向受力钢筋可采用HPB300钢筋，箍筋宜采用HPB300钢筋。
按照混凝土结构设计规范采用的钢筋强度设计值计算，HPB300钢筋和HPB235钢筋相比，设计抗拉强度值提高了近14%，同比可节约钢材用量10%～15%；由于单位面积的面筋密度减小，大大提高了混凝土工程的布筋和捆扎效率，更有利于混凝土的浇灌作业，同时大大降低钢筋维护成本和更新费用。目前我国热轧光圆钢筋产量达1.2亿吨，若全部采用HPB300替代HPB235，每年可节约钢材用量1500万吨以上，具有巨大的社会和经济效益，符合国家两型社会的发展需求。“十二五”期间，我国将大力开展高强度减量化用钢生产，促进建筑用钢升级换代，“减量化”用钢将成为趋势，这将有力推动HPB300光圆钢筋的生产。
目前中国专利数据库中涉及热轧钢筋的技术方案较多，但尚无涉及HPB300光圆钢筋技术方案申请件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本建筑用HPB300热轧盘条钢筋及其制备方法，且所生产的钢筋具有成本低、强度高、塑韧性及抗震性优异等特点，综合性能好。
本发明提供的建筑用HPB300热轧盘条钢筋，经过下列工艺步骤制备：
A、钢水冶炼：将铁水、废钢及生铁加入LD氧气转炉后，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球进行造渣；控制终点碳≥0.06wt%，出钢温度小于1660 ℃，出钢前按1.0kg/t钢的量，向钢包底部加入精炼渣；出钢时全程底吹氩，控制氩气流量为20～40NL/min，当钢包钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按1.0～1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡复合脱氧剂：Si 26.5wt%, Ca 12.5wt%, Ba 9.5 wt%；按4.3～8.0kg/t钢的量，加入Mn含量为66.5wt%、Si含量为 17.5wt%的硅锰合金；按1.0～1.2kg/t钢的量，加入Si含量为 73.5wt%的硅铁，并在钢包钢水量达到3/4时加完，以进行脱氧合金化；出钢完毕后，对钢水吹氩4～5分钟，以促进钢水中夹杂物的上浮并排除，改善钢水洁净度，吹氩结束后，按1.0kg/t钢的量，向钢包内加入常规覆盖剂后，送连铸工序；
B、钢水浇铸：在中间包温度为1535～1550℃，拉速为2.4～2.6m/min，二冷比水量为1.9～2.2L/kg，铸坯矫直温度980～1030℃的条件下，将步骤A的钢水浇铸成钢坯；
C、钢坯控轧控冷：将步骤B的钢坯送入均热段温度为1100～1150℃的加热炉中，加热60～80分钟，采用高速线材轧机进行轧制，在钢坯开轧温度为950～1000℃，速度为0.18～0.28m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.5～15.1 m/s的轧制条件下，中轧12个道次；在冷却水量为30～60m3/h条件下控冷2～3秒；之后在精轧温度为870～900℃，速度为42～102m/s的轧制条件下，精轧6～10个道次，之后在温度为840～870℃，速度为47～110m/s的条件下吐丝；之后进入期太尔摩线风冷装置中，在风量为300～650km3/h，辊道速度为0.25～0.45m/s条件下完成风冷，之后集卷并自然空冷至室温，即获得化学成分如下的建筑用HPB300热轧盘条钢筋：
C：0.10～0.16wt%，Si：0.10～0.20 wt%，Mn：0.30～0.55 wt%，      
S≤0.045 wt%， P≤0.045 wt%，           
其余为Fe及不可避免的不纯物。
所述步骤B的二冷比水量是指：连铸机二冷区单位时间内消耗的总水量与单位时间内通过二冷区铸坯质量的比值，以L/kg为单位，它是连铸二次冷却喷水强度的指标。
本发明具有下列优点和效果：通过上述方案，即在出钢过程中加入少量合金，控制钢中较低的Mn、Si含量；在轧钢工序中控制轧制和控制冷却，充分发挥期太尔摩线风冷细化晶粒作用，使材料内部形成大量的变形带、孪晶、位错等晶体“缺陷”，促进了后续相变中材料内部大量形核，显著细化了铁素体晶粒，晶粒度达10.0～11.5级；本发明方法使细晶强化效果得到充分发挥并改善了钢的塑韧性，所生产的钢筋具有成本低、强度高、塑韧性及抗震性优异等特点；本工艺实现了建筑用HPB300热轧盘条钢筋低成本产业化生产，有利于促进我国建筑用高强度减量化用钢生产，加快建筑用钢升级换代。
本发明提供的建筑用HPB300热轧盘条钢筋的工艺力学性能见表1。
表1 建筑用HPB300热轧盘条钢筋工艺力学性能
Figure 2012103404099100002DEST_PATH_IMAGE002
其工艺力学性能如下：屈服强度(ReL)：330～385MPa，抗拉强度(Rm)：450～495MPa，断后伸长率(A) >30.0%，最大力下总伸长率(Agt) >15.5%，铁素体晶粒度10.0～11.5级。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
A、钢水冶炼：将铁水、废钢及生铁加入50吨LD氧气转炉后，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球进行造渣；控制终点碳含量为0.06wt%，出钢温度为1652 ℃，出钢前按1.0kg/t钢的量，向钢包底部加入精炼渣；出钢时全程底吹氩，控制氩气流量为20NL/min，当钢包钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡复合脱氧剂：Si 26.5wt%, Ca 12.5wt%, Ba 9.5 wt%；按4.3kg/t钢的量，加入Mn含量为66.5wt%、Si含量为 17.5wt%的硅锰合金；按1.0kg/t钢的量，加入Si含量为 73.5wt%的硅铁，并在钢包钢水量达到3/4时加完，以进行脱氧合金化；出钢完毕后，对钢水吹氩4分钟，以促进钢水中夹杂物的上浮并排除，改善钢水洁净度，吹氩结束后，按1.0kg/t钢的量，向钢包内加入常规覆盖剂后，送连铸工序；
B、钢水浇铸：在中间包温度为1545℃，拉速为2.5m/min，二冷比水量为2.1L/kg，铸坯矫直温度为1015℃的条件下，将步骤A的钢水送至连铸平台，在R8m 4机4流小方坯铸机上，连铸成断面为150mm×150mm的小方坯；
C、钢坯控轧控冷：将步骤B的小方坯送入均热段温度为1150℃的加热炉中，加热80分钟，送常规高速线材轧机，在钢坯开轧温度为1000℃，速度为0.28m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；在速度为15.1 m/s的轧制条件下，中轧12个道次；在冷却水量为30m3/h条件下控冷2秒；在精轧温度为900℃，速度为102m/s的轧制条件下，精轧10个道次，在温度为870℃，速度为110m/s的条件下吐丝；之后送入常规期太尔摩线风冷装置中，在风量为300km3/h，辊道速度为0.45m/s条件下完成风冷；之后集卷并自然空冷至室温，即获得化学成分如下的建筑用HPB300热轧盘条钢筋：
C：0.10wt%，Si：0.10wt%，Mn：0.30wt%，S：0.022 wt%，P：0.031 wt%，           
其余为Fe及不可避免的不纯物。
实施例1 的HPB300热轧盘条钢筋工艺力学性能见表2。
表2  HPB300热轧光圆盘条钢筋工艺力学性能
实施例2
A、钢水冶炼：将铁水、废钢及生铁加入50吨LD氧气转炉后，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球进行造渣；控制终点碳为0.07wt%，出钢温度为1658℃，出钢前按1.0kg/t钢的量，向钢包底部加入精炼渣；出钢时全程底吹氩，控制氩气流量为20NL/min，当钢包钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡复合脱氧剂：Si 26.5wt%, Ca 12.5wt%, Ba 9.5 wt%；按6.9kg/t钢的量，加入Mn含量为66.5wt%、Si含量为 17.5wt%的硅锰合金；按1.1kg/t钢的量，加入Si含量为 73.5wt%的硅铁，并在钢包钢水量达到3/4时加完，以进行脱氧合金化；出钢完毕后，对钢水吹氩4.0分钟，以促进钢水中夹杂物的上浮并排除，改善钢水洁净度，吹氩结束后，按1.0kg/t钢的量，向钢包内加入常规覆盖剂后，送连铸工序；
B、钢水浇铸：在中间包温度为1550℃，拉速为2.4m/min，二冷比水量为1.9L/kg，铸坯矫直温度为980℃的条件下，将步骤A的钢水送至连铸平台，在R8m 4机4流小方坯铸机上，连铸成断面为150mm×150mm的小方坯；
C、钢坯控轧控冷：将步骤B的小方坯送入均热段温度为1120℃的加热炉中，加热70分钟，送常规高速线材轧机，在钢坯开轧温度为970℃，速度为0.22m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；在速度为15.1 m/s的轧制条件下，中轧12个道次；在冷却水量为48m3/h条件下控冷3秒；在精轧温度为890℃，速度为62m/s的轧制条件下，精轧7个道次，在温度为850℃，速度为70m/s的条件下吐丝；之后送入常规期太尔摩线风冷装置中，在风量为430km3/h，辊道速度为0.38m/s条件下完成风冷；之后集卷并自然空冷至室温，即获得化学成分如下的建筑用HPB300热轧盘条钢筋：
C：0.14wt%，Si：0.16wt%，Mn：0.50wt%，S：0.021 wt%，P：0.026 wt%，           
其余为Fe及不可避免的不纯物。
实施例2的HPB300热轧盘条钢筋工艺力学性能见表3。
表3  HPB300热轧光圆盘条钢筋工艺力学性能
Figure 2012103404099100002DEST_PATH_IMAGE006
实施例3
A、钢水冶炼：将铁水、废钢及生铁加入50吨LD氧气转炉后，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球进行造渣；控制终点碳为0.06wt%，出钢温度为1658℃，出钢前按1.0kg/t钢的量，向钢包底部加入精炼渣；出钢时全程底吹氩，控制氩气流量为40NL/min，当钢包钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡复合脱氧剂：Si 26.5wt%, Ca 12.5wt%, Ba 9.5 wt%；按8.0kg/t钢的量，加入Mn含量为66.5wt%、Si含量为 17.5wt%的硅锰合金；按1.2kg/t钢的量，加入Si含量为 73.5wt%的硅铁，并在钢包钢水量达到3/4时加完，以进行脱氧合金化；出钢完毕后，对钢水吹氩5分钟，以促进钢水中夹杂物的上浮并排除，改善钢水洁净度，吹氩结束后，按1.0kg/t钢的量，向钢包内加入常规覆盖剂后，送连铸工序；
B、钢水浇铸：在中间包温度为1535℃，拉速为2.6m/min，二冷比水量为2.2L/kg，铸坯矫直温度为1030℃的条件下，将步骤A的钢水送至连铸平台，在R8m 4机4流小方坯铸机上，连铸成断面为150mm×150mm的小方坯；
C、钢坯控轧控冷：将步骤B的小方坯送入均热段温度为1100℃的加热炉中，加热60分钟，送常规高速线材轧机，在钢坯开轧温度为950℃，速度为0.18m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；在速度为10.5 m/s的轧制条件下，中轧12个道次；在冷却水量为60m3/h条件下控冷3 秒；在精轧温度为870℃，速度为42m/s的轧制条件下，精轧6个道次，在温度为840℃，速度为47m/s的条件下吐丝；之后送入常规期太尔摩线风冷装置中，在风量为650km3/h，辊道速度为0.25 m/s条件下完成风冷；之后集卷并自然空冷至室温，即获得化学成分如下的建筑用HPB300热轧盘条钢筋：
C：0.16wt%，Si：0.20wt%，Mn：0.55wt%，S：0.018 wt%，P：0.024 wt%，           
其余为Fe及不可避免的不纯物。
实施例3的HPB300热轧盘条钢筋工艺力学性能见表4。
表4  HPB300热轧光圆盘条钢筋工艺力学性能
Figure 2012103404099100002DEST_PATH_IMAGE008

Claims (1)

1.一种建筑用HPB300热轧盘条钢筋的制备方法，其特征在于经过下列工艺步骤：
A、钢水冶炼：将铁水、废钢及生铁加入LD氧气转炉后，进行常规顶底复合吹炼，按常规量加入石灰、白云石、菱镁球进行造渣；控制终点碳≥0.06wt%，出钢温度小于1660 ℃，出钢前按1.0kg/t钢的量，向钢包底部加入精炼渣；出钢时全程底吹氩，控制氩气流量为20～40NL/min，当钢包钢水量大于1/4时，依次向钢包中加入下列物质：按1.0～1.5kg/t钢的量，加入硅钙钡质量含量如下的硅钙钡复合脱氧剂：Si 26.5wt%, Ca 12.5wt%, Ba 9.5 wt%；按4.3～8.0kg/t钢的量，加入Mn含量为66.5wt%、Si含量为 17.5wt%的硅锰合金；按1.0～1.2kg/t钢的量，加入Si含量为 73.5wt%的硅铁，并在钢包钢水量达到3/4时加完，以进行脱氧合金化；出钢完毕后，对钢水吹氩4～5分钟，以促进钢水中夹杂物的上浮并排除，改善钢水洁净度，吹氩结束后，按1.0kg/t钢的量，向钢包内加入常规覆盖剂后，送连铸工序；
B、钢水浇铸：在中间包温度为1535～1550℃，拉速为2.4～2.6m/min，二冷比水量为1.9～2.2L/kg，铸坯矫直温度980～1030℃的条件下，将步骤A的钢水连铸成钢坯；
C、钢坯控轧控冷：将步骤B的钢坯送入均热段温度为1100～1150℃的加热炉中，加热60～80分钟，采用高速线材轧机进行轧制，在钢坯开轧温度为950～1000℃，速度为0.18～0.28m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；在速度为10.5～15.1 m/s的轧制条件下，中轧12个道次；在冷却水量为30～60m3/h条件下控冷2～3秒；在精轧温度为870～900℃，速度为42～102m/s的轧制条件下，精轧6～10个道次，在温度为840～870℃，速度为47～110m/s的条件下吐丝；之后进入斯太尔摩线风冷装置中，在风量为300～650km3/h，辊道速度为0.25～0.45m/s条件下完成风冷，之后集卷并自然空冷至室温，即获得化学成分如下的建筑用HPB300热轧盘条钢筋：
C：0.10～0.16wt%，Si：0.10～0.20 wt%，Mn：0.30～0.55 wt%，      
S≤0.045 wt%， P≤0.045 wt%，           
其余为Fe及不可避免的不纯物。
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