CN111235478A - 一种低铌hrb400e盘螺及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低铌HRB400E盘螺及其生产方法，属于钢铁冶炼技术领域，所述低铌HRB400E盘螺，其化学成分按质量百分比包括：C：0.21～0.24％、Si：0.35～0.50％、Mn：1.20～1.35％、P≤0.045％、S≤0.045％、Nb：0.006～0.019％，其余为Fe和其他杂质；并通过出钢时加入脱氧剂，出钢1/4时加入增碳剂、铌铁合金，其中铌铁的加入量≤30kg，出钢3/4时全部合金加完，连铸结晶器保护渣采用高拉速低熔点保护渣，结晶器配水165m3/h，二冷段水量40m3/h；铸坯拉速为3.8～4.1m/min，开轧温度1020～1050℃，吐丝温度920℃～980℃，最后得到成品。本发明充分利用铌对钢材力学性能非线性关系的特点，在铌成份设计上较低，达到最大限度地利用铌特性，提高铌的强化作用，替代钒氮合金，并尽量降低铌的含量，降低合金成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体是指一种HRB400E盘螺及其生产方法。
背景技术
现有技术生产HRB400E盘螺采用铌铁或钒氮，在成份设计上用量比较高，但效果却没有因此而有明显的改善。
采用铌铁生产6mm、8mm、10mm规格HRB400E盘螺，成份设计一般为：Nb0.025-0.032％，C0.21-0.25％，Si0.35％-0.50％，Mn1.20-1.35％，P≤0.045％、S≤0.045％，出钢量115吨，铌铁加入量50kg。轧钢控冷工艺：加热炉温度1050-1100℃，吐丝后得到的钢材，经力学性能测试后，符合国标要求。下表1是出钢量115吨，铌铁加入量为50kg，经传统生产方法制备得到的HRB400E盘螺的力学性能测试结果。
表1：传统HRB400E盘螺力学性能测试结果
从生产数据可知：铌成份控制较高，力学性能和抗震指标基本符合要求，但由于铌含量较高，连铸钢坯容易出现脱方和漏钢现象，并且低倍组织中部和角部裂纹较严重。在连铸拉速高达3.8-4.1m/min，采用全铌替代钒生产HRB400E盘螺时，由于铌含量高，无法保证铸坯质量要求，这样难以批量快速组织生产。
含铌连铸钢坯得的温度降到1050℃时,含铌钢的断面收缩率开始下降,在830℃时,断面收缩率最低。当温度降到830℃以下时,断面收缩率也再次上升,临界温度范围在750～950℃。因此，含铌钢比含钒钢连铸钢坯热塑性差，故含铌钢比含钒容易产生铸坯裂纹和脱方。
另外，铌对屈服强度的贡献，不是随着铌含量的增加而呈线性增加，而是增幅越来越少，而非线性关系。只有找到铌含量对屈服强度强度贡献线性拐点，利用这个拐点进行成份设计，同时对生产步骤进行优化，才能达到最大限度地利用铌特性提高铌的强化作用，保证钢坯质量，并有效降低合金成本。
发明内容
针对背景技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种低铌HRB400E盘螺的生产方法，该生产方法能够充分利用铌对钢材力学性能非线性关系的特点，在铌成份的含量上设计得比较低，从而最大限度地利用铌特性，提高铌的强化作用，保证钢坯质量，准确控制合金的加入量，降低合金成本。
本发明的目的之二是提供一种低铌HRB400E盘螺，该盘螺的成分设计更加科学合理，能在充分利用铌对钢材力学性能贡献的情况下，尽量降低铌的含量，从而达到有效降低合金成本的作用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种低铌HRB400E盘螺的生产方法，包括转炉冶炼、连铸、加热、轧制和冷床冷却工序，具体控制条件包括：
(1)出钢时加入脱氧剂，出钢1/4时加入增碳剂、铌铁合金，然后再加入硅铁、硅锰合金，出钢3/4时全部合金加完；
(2)连铸结晶器保护渣采用高拉速低熔点保护渣；连铸采用长水口保护浇铸；结晶器开启电磁搅拌，电流320A-350A，频率5Hz；
(3)结晶器配水165m3/h，二冷段水量40m3/h；中包钢水温度为1515～1535℃；铸坯拉速为3.8～4.1m/min；
(4)方坯加热时，控制均热段温度为1050～1120℃，开轧温度1020～1050℃，吐丝温度920℃～980℃。
其中，每炉(115吨)钢，铌铁的加入量≤30kg。
进一步所采取的措施是：每炉(115吨)钢，铌铁的加入量≤20kg。
进一步所采取的措施是：每炉(115吨)钢，铌铁的加入量为10-15kg。
进一步所采取的措施是：每炉(115吨)钢，铌铁的加入量为12kg或者13kg。
一种低铌HRB400E盘螺，直径在6mm～10mm规格的盘螺中，其化学成分按质量百分比包括：
C：0.21～0.24％、Si：0.35～0.50％、Mn：1.20～1.35％、P≤0.045％、S≤0.045％、Nb：0.006～0.019％，其余为Fe和其他杂质。
进一步所采取的措施是：直径在6mm～10mm规格的盘螺中，其化学成分按质量百分比包括：
C：0.21～0.24％、Si：0.35～0.50％、Mn：1.20～1.35％、P≤0.045％、S≤0.045％、Nb：0.006～0.013％，其余为Fe和其他杂质。
进一步所采取的措施是：直径在6mm～10mm规格的盘螺中，其化学成分按质量百分比包括：
C：0.21～0.24％、Si：0.35～0.50％、Mn：1.20～1.35％、P≤0.045％、S≤0.045％、0.0077～0.009％，其余为Fe和其他杂质。
通过上述技术方案，本发明与现有技术相比，所具有的有益效果如下：
(1)本发明通过铌对屈服强度贡献的非线性关系，利用铌对屈服强度贡献拐点为质量占比Nb0.006-0.013％，在生产中只使用少量的铌，并严格控制轧钢控冷工艺，从而达到提高屈服强度的最佳效果。
(2)本发明通过降低铌的成份控制，消除铌对连铸钢坯热塑性差造成铸坯裂纹加深和生产过程中出现脱方和漏钢问题，从而实现在连铸高拉速4.0m/min条件下，不会产生铸坯裂纹和脱方，还能能确保铸坯质量。
(3)产品冷却速度决定产品力学性能提高幅度，本发明通过高线生产HRB400E盘螺，而非大规格棒材，由于盘条规格小，冷却快，从而避免了铌在轧钢上表现出对温度敏感性的影响，保证采用全铌替代钒后，不影响钢坯质量，铌能发挥出更好的强化效果，有效提升屈服强度。
(4)本发明通过低铌控制，稳定钢材力学性能，达到比使用钒氮合金的屈服强度更稳定的效果，也避免了高铌对铸坯的影响，同时铌控制钢材时效影响在5-10Mpa，比钒氮低，并大大减少了国家紧缺的钒资源的使用，有利于平衡金属资源，且更加环保。
具体实施方式
为了更清楚的了解本发明所采用的技术方案，下面对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1-32：一种低铌HRB400E盘螺，直径分别为8mm、10mm规格的盘螺中，按质量百分比包括如下表1所示的化学成分，其余为Fe和其他杂质。
表1：各实施例不同规格盘螺的化学成分占比表
其中，在上表1中的实施例1-4和实施例9-12的低铌HRB400E盘螺按照以下生产方法进行制作得到，包括转炉冶炼、连铸、加热、轧制和冷床冷却工序，其特征在于：具体控制条件包括：
(1)出钢时加入脱氧剂，出钢1/4时加入增碳剂、铌铁合金，然后再加入硅铁、硅锰合金，出钢3/4时全部合金加完；
(2)连铸结晶器保护渣采用高拉速低熔点保护渣；连铸采用长水口保护浇铸；结晶器开启电磁搅拌，电流320A-350A，频率5Hz；
(3)结晶器配水165m3/h，二冷段水量40m3/h；中包钢水温度为1515；铸坯拉速为4.1m/min；
(4)方坯加热时，控制均热段温度为1050℃，开轧温度1020℃，吐丝温度930℃，最后得到成品。
并在实施例1至4中，每炉(115吨)钢加入铌铁的量为30kg；在实施例9至12中，每炉(115吨)钢加入铌铁的量为20kg。
在上表1中的实施例5至8和实施例13-16的低铌HRB400E盘螺按照以下生产方法进行制作得到，包括转炉冶炼、连铸、加热、轧制和冷床冷却工序，其特征在于：具体控制条件包括：
(1)出钢时加入脱氧剂，出钢1/4时加入增碳剂、铌铁合金，然后再加入硅铁、硅锰合金，出钢3/4时全部合金加完；
(2)连铸结晶器保护渣采用高拉速低熔点保护渣；连铸采用长水口保护浇铸；结晶器开启电磁搅拌，电流320A-350A，频率5Hz；
(3)结晶器配水165m3/h，二冷段水量40m3/h；中包钢水温度为1535；铸坯拉速为3.8m/min；
(4)方坯加热时，控制均热段温度为1120℃，开轧温度1050℃，吐丝温度980℃，最后得到成品。
并在实施例5至8中，每炉(115吨)钢加入铌铁的量为25kg；在实施例13至16中，每炉(115吨)钢加入铌铁的量为16kg。
在上表1中的实施例17-20和实施例25-28的低铌HRB400E盘螺按照以下生产方法进行制作得到，包括转炉冶炼、连铸、加热、轧制和冷床冷却工序，其特征在于：具体控制条件包括：
(1)出钢时加入脱氧剂，出钢1/4时加入增碳剂、铌铁合金，然后再加入硅铁、硅锰合金，出钢3/4时全部合金加完；
(2)连铸结晶器保护渣采用高拉速低熔点保护渣；连铸采用长水口保护浇铸；结晶器开启电磁搅拌，电流320A-350A，频率5Hz；
(3)结晶器配水165m3/h，二冷段水量40m3/h；中包钢水温度为1520；铸坯拉速为3.9m/min；
(4)方坯加热时，控制均热段温度为1180℃，开轧温度1040℃，吐丝温度960℃，最后得到成品。
并在实施例17至20中，每炉(115吨)钢加入铌铁的量为15kg；在实施例25至28中，每炉(115吨)钢加入铌铁的量为12kg。
在上表1中的实施例21-24和实施例29-32的低铌HRB400E盘螺按照以下生产方法进行制作得到，包括转炉冶炼、连铸、加热、轧制和冷床冷却工序，其特征在于：具体控制条件包括：
(1)出钢时加入脱氧剂，出钢1/4时加入增碳剂、铌铁合金，然后再加入硅铁、硅锰合金，出钢3/4时全部合金加完；
(2)连铸结晶器保护渣采用高拉速低熔点保护渣；连铸采用长水口保护浇铸；结晶器开启电磁搅拌，电流320A-350A，频率5Hz；
(3)结晶器配水165m3/h，二冷段水量40m3/h；中包钢水温度为1530；铸坯拉速为4.0m/min；
(4)方坯加热时，控制均热段温度为1110℃，开轧温度1030℃，吐丝温度950℃，最后得到成品。
并在实施例21至24中，每炉(115吨)钢加入铌铁的量为13kg；在实施例29至32中，每炉(115吨)钢加入铌铁的量为10kg。
分别对各实施例得到的成品进行力学性能测量，所得结果如下表2所示；分别对实施例中获得的铌铁加入量范围为10-15kg，16-20kg，21-30kg中的每一种规格的盘螺，随机抽取100份样品进行力学性能检测，并汇总计算出平均值，所得结果如下表3所示。
表2：各实施例不同规格盘螺的力学性能参数测量结果表
表3：不同铌铁加入量及规格盘螺的平均力学性能参数结果表
由上表1-3可知，每炉(115吨)钢中，铌铁加入量在10-30kg的范围内，按照本发明生产方法制得的盘螺的屈服强度变化并不明显，虽然每炉钢的铌铁加入量在10kg时，屈服强度有所下降，但仍然符合盘螺的力学性能要求。当每炉钢的铌铁加入量在12kg或者13kg时，铌铁的性能发挥较好，盘螺的屈服强度较佳，而且铌铁的加入量也比较低，达到了保证盘螺品质优良，且生产经济环保的效果。
由此可见，本发明的技术方案，不但用铌铁替代了稀缺、价格昂贵的钒氮合金，而且铌铁的加入量大大减少，铌铁的效益也发挥最大，保证盘螺质量的同时，有效降低了合金的成本，每吨钢降低合金成本约50元，每炉钢节省生产成本5750元，是一项值得推广和应用的生产工艺。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种低铌HRB400E盘螺的生产方法，包括转炉冶炼、连铸、加热、轧制和冷床冷却工序，其特征在于：具体控制条件包括：
(1)出钢时加入脱氧剂，出钢1/4时加入增碳剂、铌铁合金，然后再加入硅铁、硅锰合金，出钢3/4时全部合金加完；
(2)连铸结晶器保护渣采用高拉速低熔点保护渣；连铸采用长水口保护浇铸；结晶器开启电磁搅拌，电流320A-350A，频率5Hz；
(3)结晶器配水165m3/h，二冷段水量40m3/h；中包钢水温度为1515～1535℃；铸坯拉速为3.8～4.1m/min；
(4)方坯加热时，控制均热段温度为1050～1120℃，开轧温度1020～1050℃，吐丝温度920℃～980℃。
其中，每炉(115吨)钢，铌铁的加入量≤30kg。
2.根据权利要求1所述的一种低铌HRB400E盘螺的生产方法，其特征在于：每炉(115吨)钢，铌铁的加入量≤20kg。
3.根据权利要求1所述的一种低铌HRB400E盘螺的生产方法，其特征在于：每炉(115吨)钢，铌铁的加入量为10-15kg。
4.根据权利要求1所述的一种低铌HRB400E盘螺的生产方法，其特征在于：每炉(115吨)钢，铌铁的加入量为12kg或者13kg。
5.权利要求1至6所述生产方法制得的低铌HRB400E盘螺，其特征在于：直径在6mm～10mm规格的盘螺中，其化学成分按质量百分比包括：
C：0.21～0.24％、Si：0.35～0.50％、Mn：1.20～1.35％、P≤0.045％、S≤0.045％、Nb：0.006～0.019％，其余为Fe和其他杂质。
6.根究权利要求7所述的一种低铌HRB400E盘螺，其特征在于：直径在6mm～10mm规格的盘螺中，其化学成分按质量百分比包括：
C：0.21～0.24％、Si：0.35～0.50％、Mn：1.20～1.35％、P≤0.045％、S≤0.045％、Nb：0.006～0.013％，其余为Fe和其他杂质。
7.根究权利要求7所述的一种低铌HRB400E盘螺，其特征在于：直径在6mm～10mm规格的盘螺中，其化学成分按质量百分比包括：
C：0.21～0.24％、Si：0.35～0.50％、Mn：1.20～1.35％、P≤0.045％、S≤0.045％、Nb：0.0077～0.009％，其余为Fe和其他杂质。
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| CN202010180311.6A CN111235478A (zh) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | 一种低铌hrb400e盘螺及其生产方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112387790A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-23 | 江苏沙钢集团有限公司 | 一种微铌生产盘螺hrb400、hrb400e及其生产工艺 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1952198A (zh) * | 2005-10-17 | 2007-04-25 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 含微量铌控冷钢筋用钢及其生产方法 |
| KR101758490B1 (ko) * | 2015-12-17 | 2017-07-17 | 주식회사 포스코 | 강도 및 충격인성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법 |
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| CN109554624A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-02 | 张家港宏昌钢板有限公司 | Nb、N复合强化400MPa级钢筋及其制造方法 |
-
2020
- 2020-03-16 CN CN202010180311.6A patent/CN111235478A/zh active Pending
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