CN115386788B

CN115386788B - 一种hrb500e螺纹钢冷弯开裂控制工艺

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Publication number: CN115386788B
Application number: CN202211075484.7A
Authority: CN
Inventors: 万涛; 黄乐; 龙海山; 刘凯; 杨林; 刘学佳
Original assignee: Yangchun New Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Yangchun New Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-09-05
Filing date: 2022-09-05
Publication date: 2024-04-30
Anticipated expiration: 2042-09-05
Also published as: CN115386788A

Abstract

本申请公开了一种HRB500E螺纹钢冷弯开裂控制工艺，涉及钢铁冶金炼钢和轧钢技术领域，包括以下步骤：S1：对炼钢成份进行控制；S2：选择炉体，加入铁水；S3：转炉冶炼采用高拉补吹工艺，冶炼终点钢水；S4：转炉出钢采用钒氮合金加钒铁合金微合金化；S5：转炉出钢，进精炼站；S6：连铸机5机5流，连铸浇钢过热度在10‑25℃范围内；S7：HRB500E连铸坯分别在当炉浇注前期和中后期各流各取一块低倍，对所取低倍进行评级；S8：每个浇次前2炉生产铸坯不热送，待铸坯冷却至表面温度低于200℃以下再发往轧钢轧制。本申请通过调整铸坯倒运入加热炉时间、轧制前加热炉保温时间、轧制开轧温度等工艺操作，减少螺纹钢表层树枝状组织占比。

Description

一种HRB500E螺纹钢冷弯开裂控制工艺

技术领域

本发明涉及钢铁冶金炼钢和轧钢技术领域，具体涉及一种HRB500E螺纹钢冷弯开裂控制工艺。

背景技术

HRB500E螺纹钢因具有强度高、性能好、抗震性能好的特点，广泛应用于高层、大跨度与抗震要求高的建筑。

根据国标《GB 1499.2—2018》要求，不同规格HRB500E螺纹钢需在6-8倍直径的弯曲压头直接弯曲180°后，螺纹钢受弯曲部位表面不得产生裂纹。然而在HRB500E螺纹钢的生产过程中，由于受强度和规格效应的影响，其塑性和工艺性能就会相应变差，往往存在着钢筋力学性能不稳定，波动较大、工艺性能不合格等问题，主要表现为沿横肋根部的冷弯开裂，尤其是25规格以上的HRB500E螺纹钢，发生冷弯开裂的几率更大。

HRB500E螺纹钢冷弯开裂的的原因：

1、转炉出钢时，HRB500E螺纹钢使用铌铁合金加钒氮合金微合金化，钢水铌元素含量增加，提高了螺纹钢冷弯开裂的发生几率。

2、转炉出钢时，采用大量钒氮合金微合金化，增加了钢水中的氮元素含量。当钢水中氮含量超过0.01％时，容易形成氮气气孔，这些气孔导致晶界的氮化物过度偏析，增加钢材脆性，破坏钢的韧性，所以这些气孔也是HRB500E螺纹钢冷弯开裂的源头之一。

3、精炼吹氩时间不够。由于采用档渣球档渣，且人工判断出钢终点，存在由于挡渣不彻底以及出钢终点判断不准导致下渣和漏渣，加上钢水在CAS精炼时间不够，导致钢水中大颗粒夹杂物没有足够时间上浮，这些夹杂物留在钢水中不仅降低钢的强度，同时对钢的横向延伸性也有显著影响，增加了HRB500E螺纹钢冷弯开裂的发生几率。

4、精炼过程底吹氩气流量和压力不稳定。钢水在CAS精炼过程中，精炼操作工只单纯的打开吹氩开关，不关注钢水罐内吹氩效果，这样即存在因吹氩小导致夹杂物上浮困难的现象，又存在因吹氩大导致钢水二次氧化严重的现象，以上皆降低了钢水的洁净度。

5、钢水过热度高。中包最高过热度＞30℃占比超过60％；拉钢速度快，155mm方坯，平均拉速在4.2m/min，最快超过4.5m/min。高过热度、高拉速连铸生产导致铸坯柱状晶发达，增加轧制后螺纹钢表层树枝状组织占比，容易导致冷弯开裂。

6、连铸生产HRB500E螺纹钢浇次前2炉过热度高，生产的HRB500E热坯存在粗大的原始奥氏体，热送入加热炉非常不利于轧制过程中动态再结晶，容易在螺纹钢表面产生树枝状组织引发冷弯开裂。

7、轧制前在加热炉保温时间不够，保温时间65±5分钟，出加热炉开轧温度控制范围1040-1080℃，开轧温度控制偏高导致晶粒尺寸偏大，导致钢筋表面树枝状组织占比增加。

基于此，我们提出一种HRB500E螺纹钢冷弯开裂控制工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种HRB500E螺纹钢冷弯开裂控制工艺，转炉出钢避免使用含铌合金微合金化；控制钢水N元素含量在合适范围内，既保证N元素对螺纹钢沉淀强化作用，又避免过高的N元素含量增加裂纹产生几率；延长精炼时间，保证钢水中夹杂物在精炼过程较长的上浮时间；稳定钢水罐底吹氩气压力在稳定的范围内，既保证精炼吹气去夹杂的效果，又避免钢水因剧烈搅拌二次氧化；降低连注钢水过热度与拉速，避免连铸坯柱状晶发达；通过调整铸坯倒运入加热炉时间、轧制前加热炉保温时间、轧制开轧温度等工艺操作，减少螺纹钢表层树枝状组织占比。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种HRB500E螺纹钢冷弯开裂控制工艺，包括以下步骤：

S1：对炼钢成份进行控制，同时HRB500E螺纹钢转炉出钢避免使用含铌元素合金微合金化；

S2：选择炉体，加入铁水；

S3：转炉冶炼采用高拉补吹工艺，冶炼终点钢水；

S4：转炉出钢采用钒氮合金加钒铁合金微合金化；

S5：转炉出钢，进精炼站，钢水在CAS精炼吹氩时间大于10分钟；钢水罐底吹氩气压力范围在0.5-1.2MPa范围内；

S6：连铸机5机5流，连铸浇钢过热度在10-25℃范围内，利用钢水罐加盖保温配合连铸低过热度浇钢，保证拉坯速度按≯4.0m/min控制；

S7：HRB500E连铸坯分别在当炉浇注前期和中后期各流各取一块低倍，对所取低倍进行评级；

S8：每个浇次前2炉生产铸坯不热送，待铸坯冷却至表面温度低于200℃以下再发往轧钢轧制；且轧制无需任何穿水设备，无任何穿水冷却工艺；

S9：铸坯利用热送轨道热送后直接入轧钢加热炉，铸坯在加热炉内加热时间按照85±5分钟控制，开轧温度按照950-1050℃控制；铸坯轧制时前两道次压下率，第一道次压下率≮28％，第二道次压下率≮32％；

S10：得到钢材成品，并进行各成份检测得出结果。

优选地，所述步骤S1中炼钢成份控制标准如下：C：0.21％-0.25％；Si：0.55％-0.8％；Mn：1.45％-1.6％；P≤0.04％；S≤0.04％；V：0.056％-0.095％。

优选地，所述步骤S4中具体操作为：根据钒氮合金化验结果，按单炉出钢量120吨，采用钒氮合金增钒约0.054％计算，则单炉需加入钒氮合金约82kg；再根据钒铁合金成份化验结果，根据不同规格HRB500E螺纹钢V元素含量标准要求，灵活控制钒铁加入量，保证钢水终点V元素含量符合钢种控制标准要求，即终点V元素含量在0.056％-0.095％范围内的要求。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益效果：

第一、本申请通过以热轧带肋螺纹钢筋作为控制对象，通过对炼钢微合金化、精炼工艺操作、连铸工艺操作、轧制温度等工艺进行优化，且轧制过程无任何穿水冷却设备以及穿水冷却工艺，避免螺纹钢冷弯开裂。

第二、本申请的HRB500E螺纹钢避免使用含铌元素合金微合金化，降低钢材冷弯开裂发生几率。

第三、本申请的HRB500E螺纹钢通过出钢微合金化调整，即使用钒铁合金部分代替钒氮合金，使螺纹钢含有适当的N元素含量范围(90-120ppm)。这样即充分利用了N元素对钢筋力学性能的强化作用，又避免因N元素含量过高导致螺纹钢裂纹敏感性和脆性增加。

第四、本申请的HRB500E螺纹钢无需进LF炉冶炼，但是明确要求CAS站吹氩精炼时间在10分钟以上，减少生产成本且有利于夹杂物上浮去除。

第五、本申请的HRB500E螺纹钢在CAS站吹氩操作有明确的吹氩气体压力控制范围，现场生产操作性强且有利于提高钢水洁净度。

第六、本申请的HRB500E螺纹钢通过明确连铸生产浇钢过热度和拉速工艺参数，控制铸坯柱状晶占比，提高了铸坯质量。

第七、本申请的HRB500E螺纹钢通过明确浇次前2炉发坯方式、铸坯加热时间、铸坯开轧温度、铸坯轧制前2道压下量等工艺参数，减少了HRB500E螺纹钢发生冷弯开裂缺陷的几率。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详细说明。

实施例一

本发明公开一种HRB500E螺纹钢冷弯开裂控制工艺，包括以下技术要求：

1、HRB500E螺纹钢转炉出钢避免使用含铌元素合金微合金化，降低钢材冷弯开裂发生几率；炼钢成份控制标准如下：C：0.21％-0.25％；Si：0.55％-0.8％；Mn：1.45％-1.6％；P≤0.04％；S≤0.04％；V：0.056％-0.095％。

2、采用钒铁合金部分代替钒氮合金复合微合金方式避免钢水N元素含量高。具体操作为根据钒氮合金化验结果(钒氮合金V元素含量约78％)，按单炉出钢量120吨，采用钒氮合金增钒约0.054％计算，则单炉需加入钒氮合金约82kg；再根据钒铁合金成份化验结果(钒铁合金V元素含量约50％)，根据不同规格HRB500E螺纹钢V元素含量标准要求，灵活控制钒铁加入量，保证钢水终点V元素含量符合钢种控制标准要求，即终点V元素含量在0.056％-0.095％范围内的要求。

3、HRB500E螺纹钢生产无需进LF炉冶炼，但钢水在CAS精炼吹氩时间大于10分钟，钢水中夹杂物在CAS站精炼过程有较长的上浮时间。

4、使用钢水罐底吹氩气压力范围在0.5-1.2MPa范围内，既保证精炼吹气去夹杂的效果，又避免钢水因剧烈搅拌二次氧化。

5、连铸浇钢(155mm方坯)过热度在10-25℃范围内，利用钢水罐加盖保温配合连铸低过热度浇钢，保证拉坯速度按≯4.0m/min控制，避免铸坯柱状晶发达。

6、每个浇次前2炉生产铸坯不热送，待铸坯冷却至表面温度低于200℃以下再发往轧钢轧制。

7、铸坯在加热炉内加热时间按照85±5分钟控制，开轧温度按照950-1050℃控制。

8、铸坯轧制时前两道次压下率，第一道次压下率≮28％，第二道次压下率≮32％。达到充分破碎铸坯奥氏体晶粒的效果。

9、轧制无需任何穿水设备，无任何穿水冷却工艺。

实施例二

以25mm规格HRB500E螺纹钢生产为例：

步骤1、制定25mm规格HRB500E抗震钢筋成份标准如下：C：0.21％-0.25％；Si：0.55％-0.65％；Mn：1.45％-1.6％；P≤0.04％；S≤0.04％；V：0.064％-0.072％。

步骤2、炉号22103164，加入铁水100吨，铁水成份：C：0.42％；Si：0.54％；Mn：0.28％；P：0.148％；S：0.023％；铁水温度1299℃，加入废钢20吨。

步骤3、转炉冶炼采用高拉补吹工艺，冶炼终点钢水成份：C：0.08％；Si：0.0036％；Mn：0.12％；P：0.015％；S：0.021％；终点温度1639℃。

步骤4、转炉出钢采用钒氮合金加钒铁合金微合金化。在出钢1/4时向钢水中加入：硅钙钡脱氧剂20kg，硅铝钡脱氧剂20kg，碳粉120kg，硅锰合金1350kg，硅铁合金410kg，钒氮合金82kg，钒铁合金23kg。

步骤5、转炉出钢量115.3吨，进精炼站成份：C：0.224％；Si：0.584％；Mn：1.46％；P：0.017％；S：0.018％；V:0.071％，进精炼站钢水温度1583℃，在站加入硅锰合金100kg：在精炼吹氩时间12分钟，钢水罐氩气压力范围0.5-1.2MPa，出站温度1556℃，钢水罐起吊前加盖后上台浇注。

步骤6、连铸机5机5流，断面尺寸为155mm方坯，HRB500E液相线温度1505℃，中包温度范围1515-1525℃，符合要求；拉坯速度3.8-4.0m/min，符合要求；拉钢周期32min。中包取样结果：C：0.233％；Si：0.584％；Mn：1.53％；P：0.018％；S：0.018％；V:0.071％。

钢水罐开浇后中包温度与各流拉速如下表：

步骤7、HRB500E连铸坯分别在当炉浇注前期和中后期各流各取一块低倍，所取低倍评级结果如下：

步骤8、铸坯利用热送轨道热送后直接入轧钢加热炉，在加热炉时间80-90min，开轧温度1020℃，终轧速度15m/s，第一道次压下率29％，第二道次压下率32％。

步骤9、钢材成品成份检测结果：C：0.236％；Si：0.594％；Mn：1.55％；P：0.016％；S：0.017％；V:0.071％。

步骤10、钢材成品气体元素含量检测结果：O元素含量25ppm，N元素含量88ppm，H元素含量0ppm。

步骤11、钢材力学性能检测结果：屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、断面收缩率等，如下表。

步骤12、得到冷弯成品。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种HRB500E螺纹钢冷弯开裂控制工艺，包括以下步骤：

S1：对炼钢成份进行控制，制定25mm规格HRB500E抗震钢筋成份标准如下：C：0.21%-0.25%；Si：0.55%-0.65%；Mn：1.45%-1.6%；P≤0.04%；S≤0.04%；V：0.064%-0.072%，同时HRB500E螺纹钢转炉出钢避免使用含铌元素合金微合金化；

S2：选择炉体，加入铁水100吨，铁水成份：C：0.42%；Si：0.54%；Mn：0.28%；P：0.148%；S：0.023%；铁水温度1299℃，加入废钢20吨；

S3：转炉冶炼采用高拉补吹工艺，冶炼终点钢水成份：C：0.08%；Si：0.0036%；Mn：0.12%；P：0.015%；S：0.021%；终点温度1639℃；

S4：转炉出钢采用钒氮合金加钒铁合金微合金化，在出钢1/4时向钢水中加入：硅钙钡脱氧剂20kg，硅铝钡脱氧剂20kg，碳粉120kg，硅锰合金1350kg，硅铁合金410kg，钒氮合金82kg，钒铁合金23kg；

根据钒氮合金化验结果，按单炉出钢量120吨，采用钒氮合金增钒0.054%计算，则单炉需加入钒氮合金82kg；再根据钒铁合金成份化验结果，根据不同规格HRB500E螺纹钢V元素含量标准要求，灵活控制钒铁加入量，保证钢水终点V元素含量符合钢种控制标准要求，即终点V元素含量在0.056%-0.095%范围内的要求；

转炉出钢量115.3吨，进精炼站成份：C：0.224%；Si：0.584%；Mn：1.46%；P：0.017%；S：0.018%；V:0.071%，进精炼站钢水温度1583℃，在站加入硅锰合金100kg：在精炼吹氩时间12分钟，钢水罐氩气压力范围0.5-1.2MPa，出站温度1556℃，钢水罐起吊前加盖后上台浇注；

S6：连铸机5机5流，连铸浇钢过热度在10-25℃范围内，利用钢水罐加盖保温配合连铸低过热度浇钢，保证拉坯速度按≯4.0m/min控制；断面尺寸为155mm方坯，HRB500E液相线温度1505℃，中包温度范围1515-1525℃，符合要求；拉坯速度3.8-4.0m/min，符合要求；拉钢周期32min，中包取样结果：C：0.233%；Si：0.584%；Mn：1.53%；P：0.018%；S：0.018%；V:0.071%；

S8：每个浇次前2炉生产铸坯不热送，待铸坯冷却至表面温度低于200℃再发往轧钢轧制；且轧制无需任何穿水设备，无任何穿水冷却工艺；

S9：铸坯利用热送轨道热送后直接入轧钢加热炉，铸坯在加热炉内加热时间按照85±5分钟控制，开轧温度按照950-1050℃控制；铸坯轧制时前两道次压下率，第一道次压下率≮28%，第二道次压下率≮32%；

S10：得到钢材成品，并进行各成份检测得出结果，钢材成品成份检测结果：C：0.236%；Si：0.594%；Mn：1.55%；P：0.016%；S：0.017%；V:0.071%，钢材成品气体元素含量检测结果：O元素含量25ppm，N元素含量88ppm，H元素含量0ppm。