CN115283434A - 一种生产hrb400e盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法 - Google Patents

一种生产hrb400e盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法，涉及合金生产领域，包括以下步骤，将钒质量分数为0.007‑0.01%的低钒钢坯运送至推钢式加热炉进行加热，加热温度不高于1200℃，钢坯在加热炉时间控制在2h30min以内；钢坯运送出推钢式加热炉后进入轧制工序，其中开轧温度介于1040‑1060℃，入精轧机口温度910±20℃，吐丝温度为910±20℃；轧制完成后，通过控制斯太尔摩风冷线的前四台风机开度，使得生产的盘螺钢筋屈服强度>425MPa，平均屈服强度446MPa，最大力下总伸长率平均为11.9%，原奥氏体晶粒得到细化，铁素体和珠光体分布均匀。本发明具有不降低盘螺综合力学性能的情况下，减少钢中钒的加入量，实现降本增效。

Description

一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法
技术领域
本发明涉及合金生产技术领域，尤其涉及一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法。
背景技术
盘螺钢筋广泛用于钢筋混凝土建构筑物的骨架、高速公路、桥梁等基础民生及重大工程建设，市场需求巨大，为我国基础设施建设做出了重要贡献。
随着国家对盘螺综合性能要求的进一步提高，盘螺钢筋需满足国家推荐标准GB/T1499.2-2018《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带》。目前，钢厂在生产盘螺钢筋时需向钢液中增加钒（V）合金元素，主要是由于钒在钢中形成稳定的V(C，N)析出物，弥散分布的V(C，N)析出物起到细晶强化作用，使得冷却后的钢材组织晶粒度减小，钢材的强度指标和韧性指标都得到提高。
基于上述优点，目前大部分钢厂生产的HRB400E型的盘螺钢筋添加的钒（V）质量分数均不低于0.025%，少部分钢厂可以通过优化工艺将钒（V）加含量降低至0.017%左右。随着钒（V）资源的紧缺，导致价格不断上涨，减少钒（V）的加入量，降低生产成本，已经是钢厂急需解决的问题。
因此，针对以上不足，需要提供一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明在确保生产8mm盘螺钢筋达到国标要求的前提下，解决8mm盘螺钢筋由于钒（V）元素的添加导致生产成本高的问题。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法，包括以下步骤，
Ⅰ.将含钒（V）质量分数为0.007-0.01%的钢坯运送至推钢式加热炉进行加热，加热温度不高于1200℃，在加热炉时间控制在2h30min以内；
Ⅱ.钢坯运送出推钢式加热炉后进入轧制工序，其中开轧温度介于1040-1060℃，入精轧机口温度为910±20℃，吐丝温度为910±20℃；
Ⅲ.轧制完成后，通过控制斯太尔摩风冷线的前四台风机开度：1#风机开100%，2#风机开100%，3#风机开50%，4#风机开50%，以使生产出的8mm盘螺钢筋抗拉强度>642Mpa，平均抗拉强度为657MPa，屈服强度>425MPa，平均屈服强度为446MPa，最大力下总伸长率平均为11.9%。
作为对本发明的进一步说明，优选地，钢坯由高炉铁水、废钢、生铁一种或多种混合加入转炉内进行吹氧熔炼，并加入造渣剂，出钢时加入硅锰合金、钒氮合金增碳剂，以使钢坯内各元素的质量分数为：C：0.23-0.25%，Si：0.3-0.4%，Mn：1.25-1.35%，P低于0.045%，S低于0.045%，V：0.007-0.01%，余量为Fe。
作为对本发明的进一步说明，优选地，钢坯断面尺寸为165mm×165mm。
作为对本发明的进一步说明，优选地，轧制工序分为粗轧、中轧和精轧，其中入精轧机口的温度为910±20℃，精轧速度控制在70-75m/s。
作为对本发明的进一步说明，优选地，通过4#风机后盘螺钢筋温度不低于530℃，最后通过自然冷却得到最终的盘螺钢筋产品。
（三）有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明通过调整推钢式加热炉加热时间、进精轧口温度、吐丝温度、风机开度进行试验，最终得出适合夏季推钢式加热炉生产低钒HRB400E 8mm规格的盘螺钢筋最优方案，此改进工艺可以在不影响盘螺钢筋综合力学性能的情况下，相比原有工艺，生产每吨盘螺钢筋的成本降低10-17元，按照年产量80万吨计算，每年将至少节约1300万元，极大地降低生产成本。
附图说明
图1是现有工艺生产的盘螺钢筋500倍的微观组织图；
图2是采用本发明生产的盘螺钢筋500倍的微观组织图；
图3是采用本发明生产的盘螺钢筋200倍的微观组织图；
图4是采用本发明生产的盘螺钢筋100倍的微观组织图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法,其涉及一种低钒的钢坯，钢坯的生产步骤为：
Ⅰ.将高炉铁水、废钢、生铁一种或多种混合加入转炉内进行吹氧熔炼，并加入造渣剂，出钢时加入硅锰合金、钒氮合金增碳剂，以使钢水内各元素的质量分数为：C：0.23-0.25%，Si：0.3-0.4%，Mn：1.25-1.35%，P低于0.045%，S低于0.045%，V：0.007-0.01%，余量为Fe。
Ⅱ.按照钢厂正常浇注工艺进行浇注，并使成型的钢坯断面尺寸为165mm×165mm。
具体地盘螺钢筋的生产步骤包括：
Ⅰ.将钢坯运送至推钢式加热炉进行加热，推钢加热炉是一种用于加热小截面料坯的炉子，其钢坯在炉内依靠推钢机的推力沿炉底滑道不断向前移动，钢坯在炉内依轧制的节奏连续运动，钢坯移动到出料端时已被加热到所需的温度。其中加热温度不高于1200℃，在炉时间控制在2h30min以内，这种工艺减少了由于铸坯过热或过烧导致的原奥氏体晶粒组织粗大的问题，进而减少或避免了贝氏体/马氏体等不利组织的出现，有效提高盘螺钢筋综合力学性能。
Ⅱ.钢坯运送出推钢式加热炉后采用高压水枪对钢坯进行除磷，然后进入轧制工序，轧制工序分为粗轧、中轧和精轧，其中开轧温度介于1040-1060℃之间，钢坯经过粗轧机后，由于短时间内发生了较大压缩，使得钢坯温度迅速升高，通过调整穿水水量和水压，使钢坯入精轧机口的温度为910±20℃，精轧速度控制在70-75m/s，最后通过调整精轧机后穿水，目的是使钢坯从终轧温度快速冷却到所需的吐丝温度910±20℃，控制线材奥氏体的晶粒度和减少氧化铁皮的产生。
低温轧制带来轧制过程电耗升高，轧辊、导卫消耗上升，换辊换槽频率增加，而且非常容易产生断辊事故，直接影响生产效率。本轧制方案在钢厂设备承受范围内，适当将开轧温度调整为1060±20℃，优选为1040-1060℃之间，电耗基本不会发生变化并且不会对轧辊、导卫造成过度损耗，提高了生产效率。全流程控轧控冷工艺，不仅从源头控制铸坯内部晶粒尺寸，而且通过加热工艺与轧制工艺的相互匹配，达到夏季盘螺钢筋屈服强度要求。此外，轧制温度和冷却速率的精准控制减少了盘螺钢筋在高温状态的停留时间，减少了二次氧化铁皮的生成。
Ⅲ.轧制完成后，通过控制斯太尔摩风冷线辊道速度如表1（斯太尔摩风冷线为在辊道输送的散卷冷却运输线下设若干个风机对运输线上的线圈进行强制风冷，通过调整辊道速度来控制线圈间距，并控制每台风机的风量、开启的风机数量及风量分配来达到一定的冷却速率，以获得合格的金相组织）及前四台风机开度：1#风机开100%，2#风机开100%，3#风机开50%，4#风机开50%，使盘螺钢筋通过4#风机后盘螺钢筋温度不低于530℃。最后通过自然冷却，集卷获得HRB400E 8mm规格盘螺钢筋。
Figure 78472DEST_PATH_IMAGE001
通过上述风冷工艺，盘螺钢筋在高温下快速降温，保证晶粒组织细小，使合金元素更好的起到固溶强化的作用；盘螺钢筋在出吐丝口后温度较高，此时冷却速率的增加有助于析出物析出强化作用的发挥，此风机制度保证盘螺钢筋通过4#风机后温度达到530℃以上，避免贝氏体和马氏体不利组织的产生，最大限度保证盘螺钢筋的力学性能。
为验证本发明的工艺方法能够达到预期要求，特选取一组通过常规工艺生产的盘螺钢筋和一组采用本发明工艺方法生产的盘螺钢筋进行综合性能对比。综合性能包括微观组织和综合力学性能两方面。
通过对比图1与图2，很明显经过工艺优化后的盘螺钢筋晶粒组织更细小，通过图3和图4的光学显微镜200倍和500倍微观组织下可以看出，本发明生产的盘螺钢筋的铁素体和珠光体分布更均匀。
综合力学性能对比如下表所示：
Figure 526771DEST_PATH_IMAGE003
Figure DEST_PATH_IMAGE005
通过数据对比，很明显经过优化的生产工艺方法生产出来的盘螺钢筋无论从抗拉强度还是屈服强度，大部分均优于常规工艺生产出的盘螺钢筋，且经过工艺优化生产出的盘螺钢筋抗拉强度均>642Mpa，平均抗拉强度为657MPa，屈服强度均>425MPa，平均屈服强度为446MPa，最大力下总伸长率平均为11.9%，完全满足国标要求。
通过对比表4和表5可知，采用工艺优化后，盘螺钢筋中的钒（V）使用量有所降低，不仅不会影响盘螺钢筋的综合性能，还比原有高钒（V）含量的盘螺钢筋综合性能更佳，且生产成本降低10-17元/吨，按照盘螺钢筋年产量80万吨计算，每年将至少节约1300万元，极大地降低企业生产成本。
Figure DEST_PATH_IMAGE006
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法，其特征在于：包括以下步骤，
Ⅰ.将含钒（V）质量分数为0.007-0.01%的钢坯运送至推钢式加热炉进行加热，加热温度不高于1200℃，钢坯在加热炉时间控制在2h30min以内；
Ⅱ.钢坯运送出推钢式加热炉后进入轧制工序，其中开轧温度介于1040-1060℃，入精轧机口温度910±20℃，吐丝温度为910±20℃；
Ⅲ.轧制完成后，通过控制斯太尔摩风冷线的前四台风机开度：1#风机开100%，2#风机开100%，3#风机开50%，4#风机开50%，以使生产出的8mm盘螺钢筋抗拉强度>642Mpa，平均抗拉强度为657MPa，屈服强度>425MPa，平均屈服强度为446MPa，最大力下总伸长率平均为11.9%。
2.根据权利要求1所述的一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法，其特征在于：钢坯由高炉铁水、废钢、生铁一种或多种混合加入转炉内进行吹氧熔炼，并加入造渣剂，出钢时加入硅锰合金、钒氮合金增碳剂，以使钢坯内各元素的质量分数为：C：0.23-0.25%，Si：0.3-0.4%，Mn：1.25-1.35%，P低于0.045%，S低于0.045%，V：0.007-0.01%，余量为Fe。
3.根据权利要求2所述的一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法，其特征在于：钢坯断面尺寸为165mm×165mm。
4.根据权利要求1所述的一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法，其特征在于：轧制工序分为粗轧、中轧和精轧，其中入精轧机口的温度为910±20℃，精轧速度控制在70-75m/s。
5.根据权利要求1所述的一种生产HRB400E盘螺钢筋的新型降本增效工艺方法，其特征在于：通过4#风机后盘螺钢筋温度不低于530℃，最后通过自然冷却得到最终的盘螺钢筋产品。
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