CN112410507A - 一种资源节约型hrb400高强钢筋的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，旨在利用普通20MnSi的成分，采用氧化物冶金技术提高钢筋强度，生产出HRB400高强钢筋，包括以下的工艺步骤：1)冶炼及浇铸，根据20MnSi的化学成分进行冶炼，出钢过程中加入Si和Mn进行预脱氧，然后进行氧化物冶金处理，之后根据成分要求加入Si和Mn进行成分微调，钢水达到设计成分和温度后进行浇铸，得到铸坯；2)铸坯加热，加热温度控制在1050～1250℃，加热时间60～180min；3)热轧，粗轧开轧温度950～1200℃，精轧开轧温度830～1150℃，精轧终轧温度950℃～1200℃，热轧后钢筋进行自然冷却。本发明利用氧化物冶金技术使用20MnSi成分生产了HBR400，节省了V、Nb等合金的使用，节省了生产成本，实现了高强钢筋的绿色制造。

Description

一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法
技术领域
本发明属于钢筋生产技术领域，涉及一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，具体涉及利用氧化物冶金技术提高钢筋的性能，以替代合金的使用。
背景技术
自2012年，我国开始实施高强钢筋以来，一般通过两种方式来提高钢筋强度，一种是添加锰钒合金；另一种是“穿水工艺”。
但是，“穿水工艺”轧制的钢筋产品存在以下几个方面的问题：1)穿水后的钢筋降低了物理性能塑性指标，尽管在强度上能够达标，生产成本也相对节约不少，但是钢筋表层氧化膜被破坏，生锈是难以避免的，且强度容易衰竭； 2)“穿水”钢筋焊接之后，将会影响到钢材的性能，且不易焊接；3)“穿水”钢筋的强度具有时效性，强度非常容易失效；4)钢筋表面裂纹严重，穿水后的钢筋容易产生边缘裂纹，该裂纹源于表面，往基体延伸，通常深达0.15-0.25mm。在终端使用过程中容易产生应力集中现象，裂纹进一步加深或扩散，从而严重影响钢筋的使用性能。
2018年11月，我国正式实施了GB/T 1499.2-2018《钢筋混凝土用钢第 2部分：热轧带肋钢筋》，新增了金相组织检验规定、宏观金相、截面维氏硬度、微观组织及检验方法，旨在从行业标准上，防止穿水钢筋在市场进行流通。由此，高强钢筋的生产全面采用微合金化，面临着巨大的资源及生产成本问题。
由上所述，取消高强钢筋穿水工艺后，开发一种新的生产工艺，减少甚至替代微合金化来生产高强度钢筋迫在眉睫。
氧化物冶金(Oxide Metallurgy)是利用炼钢过程中生成的尺寸细小、弥散分布、成分可控的氧化物夹杂作为硫化物、氮化物等异相析出形核点，以改变钢的组织和晶粒度，使钢材具有优异的韧性、较高的强度及优良的焊接性能，使钢中传统的夹杂物变害为利。目前，氧化物冶金主要应用于改善大线能量焊接用钢热影响区的冲击性能。基于氧化物冶金技术可以细化晶粒，改善组织，提高强韧性等特点，在高强钢筋的生产中使用氧化物冶金技术，从而减少甚至替代锰、钒、铌等合金元素的使用，是实现减量化制造及绿色制造和推进国民经济可持续发展的一种可行的方法，会产生巨大的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，利用普通20MnSi的成分体系，采用氧化物冶金技术提高钢筋强度，生产出HRB400 高强钢筋，旨在减少合金元素的使用，降低生产成本，实现高强钢筋的减量化制造和绿色制造。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现：
一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，包括以下的工艺步骤：
步骤1：冶炼及浇铸
根据20MnSi的化学成分进行初炼炉冶炼，出钢过程中加入Si和Mn进行预脱氧，然后进行氧化物冶金处理，之后根据成分要求加入Si和Mn进行成分微调，钢水达到设计成分和温度后进行浇铸，得到铸坯。
步骤2：铸坯加热
铸坯可采用热送热装，也可采用冷坯再加热；铸坯加热温度控制在1050～ 1250℃，加热时间60～180min。
步骤3：热轧
热轧采用控轧控冷，热轧的粗轧开轧温度950～1200℃，精轧开轧温度 830～1150℃，精轧终轧温度950℃～1200℃。
上述资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，其中：
所述步骤1中，出钢过程进行预脱氧，钢中氧位应达到10～100ppm。
所述步骤1中，进行氧化物冶金处理的节点，根据生产工艺流程不同，可以在炉后吹氩站，也可在LF炉。
所述步骤1中，氧化物冶金处理是指在预脱氧后、终脱氧前，向钢中先后加入钛和喂入钙线、硅钙线、镁线的一种；钛可以以钛铁、钛线等形式加入，钛的加入量为0.01～0.02％，钙线、硅钙线或镁线的喂入量为2～5m/吨钢。
所述步骤3中，热轧优选低温轧制，粗轧的开轧温度950～1000℃，精轧开轧温度830～870℃，精轧终轧温度950℃～1000℃。
所述步骤3中，热轧后钢筋进行自然冷却，不进行控制冷却或穿水冷却。
本发明利用氧化物冶金技术，对20MnSi的冶炼工艺进行改进，通过细化晶粒、改善组织，在不添加V、Nb等贵重合金的条件下，生产出强度高，组织均匀、焊接性能优良的HRB400钢筋，达到了GB/T 1499.2-2018《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》标准要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例和对比例(20MnSi)成分见表1。
实施例和对比例(20MnSi)的制备包括以下步骤：
步骤1：冶炼及浇铸
根据制备钢种的化学成分进行转炉冶炼，出钢过程中加入Si和Mn进行预脱氧，预脱氧后钢中的氧位在10～100ppm；对比例(20MnSi)不进行氧化物冶金处理，实施例在吹氩站进行氧化物冶金处理，先后加入0.3kg/吨钢的50 钛铁和3m/吨钢的Ca线；之后根据成分要求加入Si和Mn进行成分微调，钢水达到成分和温度后进行浇铸，得到铸坯。
步骤2：铸坯加热
采用相同的加热制度对实施例和对比例(20MnSi)的铸坯进行加热，加热温度为1150℃，加热时间120min。
步骤3：热轧
采用相同的热轧制度对实施例和对比例(20MnSi)进行轧制，轧制制度和钢筋的屈服强度见表2。
由表2中可以看出，20MnSi经过氧化物冶金处理后屈服强度得到极大的提升，已经满足HRB400的要求。
表1实施例和对比例的化学成分(wt％)
C Si Mn P S Ti Ca
实施例1 0.20 0.44 1.24 0.018 0.016 0.012 0.0027
实施例2 0.22 0.38 1.22 0.026 0.015 0.017 0.0022
实施例3 0.24 0.36 1.19 0.020 0.019 0.019 0.0019
实施例4 0.22 0.37 1.20 0.023 0.012 0.014 0.0033
对比例 0.23 0.36 1.19 0.020 0.017 / /
表2实施例和对比例的轧制工艺参数和屈服强度
粗轧开轧温度/℃ 精轧开轧温度/℃ 精轧终轧温度/℃ 屈服强度/MPa
实施例1 988 841 957 468
实施例2 980 857 966 451
实施例3 973 846 945 476
实施例4 990 850 970 462
对比例 982 859 953 358
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，其特征在于，包括以下的工艺步骤：
步骤1：冶炼及浇铸
根据20MnSi的化学成分进行初炼炉冶炼，出钢过程中加入Si和Mn进行预脱氧，然后进行氧化物冶金处理，之后根据成分要求加入Si和Mn进行成分微调，钢水达到设计成分和温度后进行浇铸，得到铸坯。
步骤2：铸坯加热
铸坯可采用热送热装，也可采用冷坯再加热；铸坯加热温度控制在1050～1250℃，加热时间60～180min。
步骤3：热轧
热轧采用控轧控冷，热轧的粗轧开轧温度950～1200℃，精轧开轧温度830～1150℃，精轧终轧温度950℃～1200℃。
2.根据权利要求1所述的一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，其特征在于，所述步骤1中，出钢过程进行预脱氧，钢中氧位应达到10～100ppm。
3.根据权利要求1所述的一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，其特征在于，所述步骤1中，进行氧化物冶金处理的节点，根据生产工艺流程不同，可以在炉后吹氩站，也可在LF炉。
4.根据权利要求1所述的一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，其特征在于，所述步骤1中，氧化物冶金处理是指在预脱氧后、终脱氧前，向钢中先后加入钛和喂入钙线、硅钙线、镁线的一种；钛可以以钛铁、钛线等形式加入，钛的加入量为0.01～0.02％，钙线、硅钙线或镁线的喂入量为2～5m/吨钢。
5.根据权利要求1所述的一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，其特征在于，所述步骤3中，热轧优选低温轧制，粗轧的开轧温度950～1000℃，精轧开轧温度830～870℃，精轧终轧温度950℃～1000℃。
6.根据权利要求1所述的一种资源节约型HRB400高强钢筋的制造方法，其特征在于，所述步骤3中，热轧后钢筋进行自然冷却，不进行控制冷却或穿水冷却。
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