CN114058770A - 一种hrb600e高强度抗震钢筋的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，涉及钢筋生产技术领域，包括以下步骤；高炉冶炼、转炉加料、LF炉精炼、连铸冷却和轧制成品；本发明采用高炉铁水、转炉、LF、高拉速连铸、轧机的工艺路线，通过优化转炉冶炼工艺、微合金化工艺、LF炉精炼去夹杂物工艺、连铸电磁搅拌、自动配水工艺以及优化热轧开轧温度、轧后控制冷却等热轧工艺，未采用穿水冷却工艺，即可得到质量优良的高强度抗震钢筋，且本发明通过转炉冶炼，采用铌、钒氮微合金化工艺生产高强度抗震钢筋，与普通螺纹钢冶炼工艺相似，易操作，适用性强，便于推广，并在出钢过程加入铌铁、钒氮合金，合金收得率高，可以准确控制钢水成分，稳定控制产品性能。
Description
技术领域
本发明涉及钢筋生产技术领域，尤其涉及一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法。
背景技术
建筑用钢筋是中国产量和消费量最大的品种，约占整个钢产量的1/4，随着我国经济由高速发展转向高质量发展，对建筑用钢筋的性能也提出了更高的要求，在当前节能减排、低碳环保的时代背景下，HRB600E高强度钢筋，既是顺应建筑用钢筋升级换代的趋势，推动钢铁高质量发展，同时又满足抗震性要求，显著提升建筑结构安全性，可广泛用于重点工程和高层建筑中。涉及转炉冶炼技术、微合金化工艺、LF炉精炼技术、高拉速连铸工艺、连铸电磁搅拌技术以及轧制工艺设计等；
现有技术中，“一种HRB600高强抗震螺纹钢及其生产方法”(CN111500920A)所述HRB600的工艺中，成分碳：0.22～0.33％，不能满足GB/T1499.2《热轧带肋钢筋》标准要求；成分铌：0.015～0.13％；铜：0.05～0.10％，难以适应连铸高拉速工艺；且轧制后的螺纹钢经过三段冷却水管进行在线余热处理，成品上冷床的温度为575～620℃，产品金相易出现回火组织；“一种HRB600E钒钛微合金化高强抗震热轧钢筋”(CN111172459A)所述HRB600E的工艺中，成分钒+钛：0.10～0.25％，钛为极易氧化合金元素，其合金含量难以稳定控制；且轧制后在冷床上对钢筋冷却至800～950℃，产品金相易出现回火组织；“一种HRB600E高强度抗震钢筋及其生产方法”(CN108913995A)所述HRB600E的工艺中，亦是将轧件进行穿水冷却、回复，穿水冷却后轧件表层冷却速度小于33℃/s，穿水冷却后轧件表面温度不低于650℃，钢筋回复最高温度为850～1050℃，最后自然冷却至室温，产品金相易出现回火组织；
以上三种工艺中，产品均在轧制后经过穿水冷却工艺，按照GB/T1499.2《热轧带肋钢筋》标准和国家建筑钢材生产许可证颁发明确规定，不允许采用穿水冷却工艺来提高钢筋的性能，此外，采用钛或铌合金元素进行强化，钛合金极易氧化，合金含量不易稳定控制，铌合金元素含量高，连铸工艺难以控制，特别是不适合高拉速连铸生产工艺，不适合钢厂普遍推广，因此，本发明提出一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，该HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法采用高炉铁水、转炉、LF、高拉速连铸、轧机的工艺路线，通过优化转炉冶炼工艺、微合金化工艺、LF炉精炼去夹杂物工艺、连铸电磁搅拌、自动配水工艺以及优化热轧开轧温度、轧后控制冷却等热轧工艺，未采用穿水冷却工艺，即可得到质量优良的高强度抗震钢筋。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：高炉冶炼
在转炉中装入铁水、废钢，再加入石灰，进行冶炼，获得终渣，控制终渣成份为：终渣碱度R≥2.9、MgO＝8％、TFe≤16％，然后进行出钢，将终点成份控制为：C＝0.06-0.12％、P≤0.020％、S≤0.025％；
步骤二：转炉加料
在出钢前期，准备脱氧剂，先加入2/3脱氧剂，出钢1/4时，开始加入铌铁合金、钒氮合金和1/3的脱氧剂，直至出钢3/4时加完，以进行脱氧合金化；
步骤三：LF炉精炼
出钢后进入LF炉，取样、测温并调整钢水成分和温度，利用LF炉进行造白渣操作，控制LF炉在站时间≥40min，并在LF炉出站时喂入SiCaBa线≥150m，软吹氩≥5min。
步骤四：连铸冷却
先检查结晶器铜管内部质量及喷淋***，然后进行连铸，将钢水浇筑到带有活底的结晶器内，开启电磁搅拌，搅拌后待钢水凝固有坯壳后，从而结晶器底部拉出活底，将铸坯拉出，进行连铸，接着进行二冷自动配水冷却，将铸坯凝固并下线自然冷却；
步骤五：轧制成品
将冷却后的铸坯装入加热轧制机，分别轧制Φ12/28/32mm规格直条，将加热炉均热温度控制在1080-1180℃，加热时间70-90min，控制轧制速度12.2-15.5m/s，不穿水，完成后将轧制品上冷床，温度控制为950-1000℃，获得成品。
进一步改进在于：所述步骤一中，在转炉中装入铁水90-100t、废钢30-40t，再加入石灰2-3t，进行冶炼，且步骤一中，出钢时采用挡渣出钢，渣厚控制≤50mm，并控制终点温度1610℃，出钢量118-125t，出钢前打开底吹气，控制钢包吹开直径300mm-500mm。
进一步改进在于：所述步骤一中，当终点C含量达不到控制要求，则进行点吹处理；当终点P、S含量达不到控制要求，则加石灰点吹处理。
进一步改进在于：所述步骤二中，准备0.8-1t的脱氧剂，且步骤二中，铌铁合金加入量按15-40kg/炉，钒氮合金加入量按160-200kg/炉。
进一步改进在于：所述步骤三中，利用LF炉进行造白渣操作的具体流程为：向钢水中加入埋弧渣130-140kg，石灰500-550kg，改质剂10-15kg，合成渣250-260kg，第一批料加入后采用低功率11档先化渣3min，再用高功率2档送电升温10min后测温、取样，补加第二批石灰90-110kg和埋弧渣180-200kg，根据当前钢水温度情况采用高功率3档送电14分钟，送电过程中加入改质剂90-110kg，钢水精炼送电时间9min，总吹氩时间73分58秒，且步骤三中，出站温度控制为1591℃。
进一步改进在于：所述步骤四中，在钢水浇筑前，设置中间包，接受钢水，控制中间包钢水液面高度≥600mm，然后利用中间包将钢水浇筑到带有活底的结晶器内。
进一步改进在于：所述步骤四中，在浇注过程中，向结晶器钢水面上不断添加保护渣，将保护渣保持在黑渣状态，液渣层保持在8-12mm。
进一步改进在于：所述步骤四中，电磁搅拌的电流控制为300A，频率控制为5Hz；且步骤四中，将铸坯拉出的连铸拉速为4.2-4.8m/min，二冷自动配水的比水量控制为1.7-1.9L/kg。
进一步改进在于：所述步骤五中，加热炉的吐丝温度按1000±15℃控制；风冷线风机开启50％。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用高炉铁水、转炉、LF、高拉速连铸、轧机的工艺路线，通过优化转炉冶炼工艺、微合金化工艺、LF炉精炼去夹杂物工艺、连铸电磁搅拌、自动配水工艺以及优化热轧开轧温度、轧后控制冷却等热轧工艺，未采用穿水冷却工艺，即可得到质量优良的高强度抗震钢筋。
2、本发明通过转炉冶炼，采用铌、钒氮微合金化工艺生产高强度抗震钢筋，与普通螺纹钢冶炼工艺相似，易操作，适用性强，便于推广。
3、本发明在出钢过程加入铌铁、钒氮合金，合金收得率高，可以准确控制钢水成分，稳定控制产品性能。
4、本发明利用氮化物强化工艺提高产品性能，显著降低合金成本。
5、本发明加入少量铌合金化，钢水低过热度浇铸，满足连铸高拉速生产工艺。
6、本发明的产品经验证，室温力学性能及其他质量指标满足高强度抗震标准的要求：屈服强度≥600MPa，强屈比≥1.25，最大延伸率≥7％。
7、本发明采用高炉铁水、微合金化生产高强度抗震钢筋，有助于节能减排，符合高质量发展绿色发展要求。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
根据图1所示，本实施例提出了一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：高炉冶炼
在转炉中装入铁水95t、废钢35.5t，再加入石灰2.29t，进行冶炼，获得终渣，控制终渣成份为：终渣碱度R≥2.9、MgO＝8％、TFe≤16％，然后进行出钢，出钢时采用挡渣出钢，渣厚控制≤50mm，将终点成份控制为：C＝0.073％、P＝0.0106％、S＝0.020％，并控制终点温度1610℃，出钢量121.48t，当终点C含量达不到控制要求，则进行点吹处理；当终点P、S含量达不到控制要求，则加石灰点吹处理，出钢前打开底吹气，控制钢包吹开直径300mm-500mm；
步骤二：转炉加料
在出钢前期，准备0.8t的脱氧剂，先加入2/3脱氧剂，出钢1/4时，开始加入铌铁合金、钒氮合金和1/3的脱氧剂，直至出钢3/4时加完，以进行脱氧合金化；铌铁合金加入24kg，钒氮合金加入195kg；
钒氮合金成分：％
| 牌号 | V | N | C | Si | Al | P | S |
| VN12 | 77.79 | 16.31 | 3.74 | 0.11 | 0.15 | 0.008 | 0.013 |
铌铁合金成分：％
| 牌号 | C | Si | P | S | Al | Nb |
| FeNb60-B | 0.13 | 2.84 | 0.23 | 0.016 | 0.58 | 65.83 |
步骤三：LF炉精炼
出钢后进入LF炉，取样、测温并调整钢水成分和温度，利用LF炉进行造白渣操作，具体流程为：向钢水中加入埋弧渣133kg，石灰507kg，改质剂10kg，合成渣258kg，第一批料加入后采用低功率11档先化渣3min，再用高功率2档送电升温10min后测温、取样，补加第二批石灰100kg和埋弧渣200kg，根据当前钢水温度情况采用高功率3档送电14分钟，送电过程中加入改质剂100kg，钢水精炼送电时间9min，总吹氩时间73分58秒，控制LF炉在站时间61min，并在LF炉出站时喂入SiCaBa线310m，软吹氩5min，出站温度控制为1591℃；
步骤四：连铸冷却
先检查结晶器铜管内部质量及喷淋***，然后进行连铸，设置中间包，接受钢水，控制中间包钢水液面高度≥600mm，然后利用中间包将钢水浇筑到带有活底的结晶器内，在浇注过程中，向结晶器钢水面上不断添加保护渣，将保护渣保持在黑渣状态，液渣层保持在8-12mm，然后开启电磁搅拌，控制电流为300A；频率为5Hz，待钢水凝固成坯壳后，从而结晶器底部拉出活底，将铸坯拉出，连铸拉速为4.2-4.8m/min，接着进行二冷自动配水冷却，比水量1.7-1.9L/kg，将铸坯凝固并下线自然冷却；
铸坯拉速具体如下：
液相温度：1497.4℃；
自动喷水比水量如下：
步骤五：轧制成品
将冷却后的铸坯装入加热轧制机，分别轧制Φ12/28/32mm规格直条，将加热炉均热温度控制在1080-1180℃，加热炉的吐丝温度按1000±15℃控制，风冷线风机开启50％，加热时间70min，控制轧制速度12.2-15.5m/s，不穿水，完成后将轧制品上冷床，温度控制为980℃，获得成品。
验证：钢材成分
| 成分：％ | C | Mn | Si | P | S | V | Nb | Ceq |
| HRB600E | 0.275 | 1.53 | 0.74 | 0.015 | 0.015 | 0.126 | 0.0129 | 0.571 |
力学性能
氧氮
HRB600E金相
本发明高强度抗震钢筋生产过程所需的Nb、V合金元素是直接加入到钢水中微合金化；所获得的钢水经过LF炉精炼和高拉速连铸获得钢坯，经加热轧制方式，终轧后钢筋经自然冷却或风冷，解决了建筑钢筋高强度和抗震问题。
本发明采用高炉铁水、转炉、LF、高拉速连铸、轧机的工艺路线，通过优化转炉冶炼工艺、微合金化工艺、LF炉精炼去夹杂物工艺、连铸电磁搅拌、自动配水工艺以及优化热轧开轧温度、轧后控制冷却等热轧工艺，未采用穿水冷却工艺，即可得到质量优良的高强度抗震钢筋，其次，本发明通过转炉冶炼，采用铌、钒氮微合金化工艺生产高强度抗震钢筋，与普通螺纹钢冶炼工艺相似，易操作，适用性强，便于推广；且本发明在出钢过程加入铌铁、钒氮合金，合金收得率高，可以准确控制钢水成分，稳定控制产品性能；同时，本发明利用氮化物强化工艺提高产品性能，显著降低合金成本；接着，本发明加入少量铌合金化，钢水低过热度浇铸，满足连铸高拉速生产工艺；另外，本发明的产品经验证，室温力学性能及其他质量指标满足高强度抗震标准的要求：屈服强度≥600MPa，强屈比≥1.25，最大延伸率≥7％；最后，本发明采用高炉铁水、微合金化生产高强度抗震钢筋，有助于节能减排，符合高质量发展绿色发展要求。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：高炉冶炼
在转炉中装入铁水、废钢，再加入石灰，进行冶炼，获得终渣，控制终渣成份为：终渣碱度R≥2.9、MgO＝8％、TFe≤16％，然后进行出钢，将终点成份控制为：C＝0.06-0.12％、P≤0.020％、S≤0.025％；
步骤二：转炉加料
在出钢前期，准备脱氧剂，先加入2/3脱氧剂，出钢1/4时，开始加入铌铁合金、钒氮合金和1/3的脱氧剂，直至出钢3/4时加完，以进行脱氧合金化；
步骤三：LF炉精炼
出钢后进入LF炉，取样、测温并调整钢水成分和温度，利用LF炉进行造白渣操作，控制LF炉在站时间≥40min，并在LF炉出站时喂入SiCaBa线≥150m，软吹氩≥5min。
步骤四：连铸冷却
先检查结晶器铜管内部质量及喷淋***，然后进行连铸，将钢水浇筑到带有活底的结晶器内，开启电磁搅拌，搅拌后待钢水凝固有坯壳后，从而结晶器底部拉出活底，将铸坯拉出，进行连铸，接着进行二冷自动配水冷却，将铸坯凝固并下线自然冷却；
步骤五：轧制成品
将冷却后的铸坯装入加热轧制机，分别轧制Φ12/28/32mm规格直条，将加热炉均热温度控制在1080-1180℃，加热时间70-90min，控制轧制速度12.2-15.5m/s，不穿水，完成后将轧制品上冷床，温度控制为950-1000℃，获得成品。
2.根据权利要求1所述的一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于：所述步骤一中，在转炉中装入铁水90-100t、废钢30-40t，再加入石灰2-3t，进行冶炼，且步骤一中，出钢时采用挡渣出钢，渣厚控制≤50mm，并控制终点温度1610℃，出钢量118-125t，出钢前打开底吹气，控制钢包吹开直径300mm-500mm。
3.根据权利要求2所述的一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于：所述步骤一中，当终点C含量达不到控制要求，则进行点吹处理；当终点P、S含量达不到控制要求，则加石灰点吹处理。
4.根据权利要求2所述的一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于：所述步骤二中，准备0.8-1t的脱氧剂，且步骤二中，铌铁合金加入量按15-40kg/炉，钒氮合金加入量按160-200kg/炉。
5.根据权利要求4所述的一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于：所述步骤三中，利用LF炉进行造白渣操作的具体流程为：向钢水中加入埋弧渣130-140kg，石灰500-550kg，改质剂10-15kg，合成渣250-260kg，第一批料加入后采用低功率11档先化渣3min，再用高功率2档送电升温10min后测温、取样，补加第二批石灰90-110kg和埋弧渣180-200kg，根据当前钢水温度情况采用高功率3档送电14分钟，送电过程中加入改质剂90-110kg，钢水精炼送电时间9min，总吹氩时间73分58秒，且步骤三中，出站温度控制为1591℃。
6.根据权利要求5所述的一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于：所述步骤四中，在钢水浇筑前，设置中间包，接受钢水，控制中间包钢水液面高度≥600mm，然后利用中间包将钢水浇筑到带有活底的结晶器内。
7.根据权利要求6所述的一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于：所述步骤四中，在浇注过程中，向结晶器钢水面上不断添加保护渣，将保护渣保持在黑渣状态，液渣层保持在8-12mm。
8.根据权利要求7所述的一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于：所述步骤四中，电磁搅拌的电流控制为300A，频率控制为5Hz；且步骤四中，将铸坯拉出的连铸拉速为4.2-4.8m/min，二冷自动配水的比水量控制为1.7-1.9L/kg。
9.根据权利要求1所述的一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于：所述步骤五中，加热炉的吐丝温度按1000±15℃控制；风冷线风机开启50％。
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