CN115821159A

CN115821159A - 一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋及其制备方法

Info

Publication number: CN115821159A
Application number: CN202211523082.9A
Authority: CN
Inventors: 郝飞翔; 聂志斌; 刘学佳; 严明
Original assignee: Yangchun New Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Yangchun New Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-12-01
Filing date: 2022-12-01
Publication date: 2023-03-21

Abstract

本发明提供了一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋及其制备方法，涉及钢筋制备技术领域，包括以下质量比成分：C：0.06％‑0.12％，Si：0.20％‑0.50％，Mn：0.30％‑0.60％，Ti：0.030％‑0.060％，P≤0.010％，S≤0.010％，Cr：0.25％‑0.35％及Ni：0.20％‑0.40％，余量为Fe元素；本发明通过对热轧光圆钢筋成分进行优化设计和炼钢、精炼、连铸和轧钢工艺优化，制备的热轧耐蚀光圆钢筋满足300Mpa的力学性能，又满足相对腐蚀率≤70％，且制备的钢筋碳含量明显减低，可以保证热轧光圆钢筋的耐蚀性能，并添加微量元素Ti、Ni元素提高耐蚀性能。

Description

一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢筋制备技术领域，尤其涉及一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋及其制备方法。

背景技术

热轧钢筋主要包括带肋钢筋和光圆钢筋，是重要的钢筋混凝土用钢材，广泛应用于钢筋混凝土建筑的受力主筋、箍筋、配筋等，近些年，随着国民经济的迅速发展，我国城市建设突飞猛进，根据GB50016-2014《建筑设计防火规范》的规定，建筑高度大于27m的住宅建筑和建筑高度大于24m的非单层厂房、仓库和其他民用建筑，建筑高度增加后，建筑的防火问题就成为直接关系到人身财产安全的重要问题，钢结构安全设计规范中规定，常温下钢材屈服强度的2/3 相当于该材料的长期允许应力值，当发生火灾时，如果耐火钢的屈服点仍然能保持此值，建筑物就不会倒塌，根据标准火灾时间温度曲线，火灾发生后30分钟温度可达到800℃，60分钟可接近1000℃，由于普通建筑用钢在温度达到600 ℃时，屈服强度明显下降，不到室温状态下屈服强度的1/2，因此，使得普通钢结构建筑在火灾面前容易出现灾难性后果，钢筋混凝土结构所采用的钢筋、水泥、砂石等建材在高温作用下的理化性能发生改变，混凝土内的钢筋受到温升的影响抗拉强度会降低，碳酸盐、硅酸盐在高温下会发生分解反应而使砌体破坏，因此，钢筋的保护层厚度以及钢筋在高温下的性能，均会影响梁、柱、板等钢筋混凝土结构构件的耐火极限以及发生火灾后建筑物的加固修护，这就凸显了热轧耐蚀钢筋的重要性；

目前，现有耐蚀钢筋生产仅限于直条热轧耐蚀钢筋，主要考虑了主体钢筋的耐蚀功能，没有考虑钢筋混凝土结构的配筋，而钢筋混凝土和预应力混凝土结构的配筋主要用到光圆钢筋，热轧耐蚀光圆钢筋一直未涉及，生产的光圆钢筋存在腐蚀问题，容易因为腐蚀原因造成整个钢筋混凝土结构腐蚀而产生安全隐患，因此，本发明提出一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋及其制备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300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋及其制备方法，该300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋及其制备方法通过对热轧光圆钢筋成分进行优化设计和炼钢、精炼、连铸和轧钢工艺优化，制备的热轧耐蚀光圆钢筋满足300Mpa 的力学性能，又满足相对腐蚀率≤70％。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋，包括以下质量比成分：C：0.06％-0.12％，Si：0.20％-0.50％，Mn： 0.30％-0.60％，Ti：0.030％-0.060％，P≤0.010％，S≤0.010％，Cr：0.25％-0.35％及Ni：0.20％-0.40％，余量为Fe元素。

一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：以高炉铁水或废钢为原料，通过转炉或电炉冶炼钢水，控制终点成份C≤0.06％、P≤0.020％、S≤0.025％；出钢温度1620-1640℃，出钢时加入所需合金；

步骤二：通过LF炉精炼、造渣吹氩、加入合金散料对成分微调，获得合格钢水；

步骤三：将合格钢水全程保护连续浇注，控制中间包的温度1520-1540℃，拉速3.0-3.5m/s，运用结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌技术获得符合要求的合格连铸坯；

步骤四：将连铸坯投入轧钢加热炉，控制均热段温度：热坯装炉1100-1140 ℃，冷坯装炉1120-1160℃，控制加热时间：热坯装炉60-90min，冷坯装炉 80-110min，控制进精轧温度980-1020℃，根据盘条尺寸规格，控制吐丝温度 960-1000℃。

进一步改进在于：所述步骤一中，出钢时加入的所需合金包括Si铁、Mn铁、 Si-Mn合金、Cr铁、Ni铁。

进一步改进在于：所述步骤二中，通过LF造渣吹氩前，通过LF电极将钢水提温至1620-1640℃。

进一步改进在于：所述步骤二中，合金散料包括Cr铁、Ni铁、Ti铁合金。

进一步改进在于：所述步骤三中，生产的合格连铸坯钢中D类夹杂≤1.5级， Ds类夹杂≤1.5级，疏松和裂纹等级≤1.5级，其中，D类夹杂为球形氧化物， Ds类夹杂为单颗球形氧化物。

进一步改进在于：所述步骤四中，轧后开启风机，进行冷却。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过对热轧光圆钢筋成分进行优化设计和炼钢、精炼、连铸和轧钢工艺优化，制备的热轧耐蚀光圆钢筋满足300Mpa的力学性能，又满足相对腐蚀率≤70％。

2、本发明制备的钢筋碳含量明显减低，降低C含量可以保证热轧光圆钢筋的耐蚀性能，通过添加微量元素Ti，适当的Ni元素，适当的Ni元素来满足耐蚀性能。

3、本发明通过LF精炼得到低气体含量、夹杂物含量低的合格钢水，提高钢筋的耐蚀性能。

4、本发明制备的钢筋性能波动小、通条性好、无表面缺陷，具有优秀的耐蚀性能。

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。

实施例一

本实施例提出了一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋，包括以下质量比成分：C：0.06％-0.12％，Si：0.20％-0.50％，Mn：0.30％-0.60％，Ti：0.030％-0.060％，P≤0.010％，S≤0.010％，Cr：0.25％-0.35％及Ni：0.20％-0.40％，余量为Fe元素及不可避免残余元素。

根据图1所示，本实施例提出了一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋的制备方法，通过优化成分，采用高炉(焦炭、矿石)→铁水→转炉(镍镉微合金化)→CAS (吹氩、喂丝)→LF(钛合金化)→连铸(结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌、自动配水)→轧机→双高线工艺路线，生产热轧耐蚀光圆钢筋，包括以下步骤：

步骤一：以高炉铁水或废钢为原料，通过转炉或电炉冶炼钢水，控制终点成份C≤0.06％、P≤0.020％、S≤0.025％；出钢温度1620-1640℃(也可以将冶炼钢水终点温度控制在1620-1640℃出钢)，出钢时加入所需合金，包括Si铁、Mn 铁、Si-Mn合金、Cr铁、Ni铁；

步骤二：通过LF电极将钢水提温至1620-1640℃，通过LF炉精炼、造渣吹氩、加入合金散料对成分微调，合金散料包括Cr铁、Ni铁、Ti铁合金，获得低气体含量、夹杂物含量低的合格钢水；

步骤三：将合格钢水全程保护连续浇注，控制中间包的温度1520-1540℃，拉速3.0-3.5m/s，运用结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌技术获得符合要求的合格连铸坯，生产的合格连铸坯钢中D类夹杂≤1.5级，Ds类夹杂≤1.5级，疏松和裂纹等级≤1.5级，其中，D类夹杂为球形氧化物，Ds类夹杂为单颗球形氧化物；

步骤四：将连铸坯投入轧钢加热炉，控制均热段温度：热坯装炉1100-1140 ℃，冷坯装炉1120-1160℃，控制加热时间：热坯装炉60-90min，冷坯装炉 80-110min，控制进精轧温度980-1020℃，根据盘条尺寸规格，控制吐丝温度 960-1000℃，风机开启1#、2#、3#，其余关闭。

通过上述步骤成分和生产工艺控制，生产的热轧光圆钢筋室力学性能屈服强度300-380MPa，抗拉强度420-500Mpa，断后伸长率≥25％，最大力总延伸率≥ 10％；组织为铁素体F+珠光体P，晶粒度：8.5-10.5级；与普通螺纹钢比照，相对腐蚀率≤70％

实施例二

本实施例提出了一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋的制备方法，包括以下步骤：

结合工艺设备条件，选择了转炉冶炼、LF炉精炼、方坯连铸、高线轧制的工艺路线。通过LF炉精炼，起到成分微调，降低夹杂物含量，提高钢的纯净度的作用。

本发明的一个具体实施例，公开了一种300MPa热轧耐蚀光圆钢筋制造方法，包括如下步骤：

(1)原料要求

高炉铁水需满足表1条件。

表1：铁水条件

铁合金：加硅锰、硅铁、镍铁、铬铁、钛铁等合金，要求材料干净、干燥。

脱氧剂：Si-Al-Ba、Si-Ca-Ba等脱氧。

石灰：CaO≥88％。

(2)转炉装入及吹炼

总装入量控制在炉容±1吨，废钢比控制在25％以下，否则将此信息通知转炉炉长调整冷球加入量。

造渣制度：吹炼过程石灰加入量依下述公式计算：

石灰加入量＝2.14×[Si]铁水×碱度×铁水装入量/(CaO石灰－碱度× SiO2石灰)

结合石灰加入量及终点成份可进行适当调整。

转炉要求准确控制终点碳，避免钢水过氧化，严格控制后吹次数≯2次。

终点成份：C≤0.06％、P≤0.010％、S≤0.025％，若终点碳含量达不到控制要求，则进行点吹处理；若终点P、S含量达不到控制要求，则加石灰点吹处理。

终点温度：终点温度控制在1620～1640℃。

终渣成份：终渣碱度R≥3.0、MgO＝6％～10％、TFe≤20％。

(3)转炉出钢

出钢温度：1620～1640℃；

出钢时必须采用挡渣出钢，渣厚控制≤50mm；

出钢前打开底吹气，控制钢包吹开直径300mm～500mm。

脱氧剂在出钢1/4前手动加入，其它合金在出钢1/4时加入，出钢3/4时加完，以进行脱氧合金化。转炉视钢水量、钢水氧化性、合金成分等情况确定合金加入量。

按“硅锰合金→Si-Al-Ba→Si-Ca-Ba→增碳剂→硅铁→铬铁→镍铁”顺序加入合金。

脱氧剂加入量根据终点氧化性确定,增碳剂加入根据出钢碳含量及定氧确定。终点氧量≥900ppm转炉加入20kg高铝锰铁。

合金加入量依下述公式计算：

合金加入量(kg)＝(进精炼炉成份控制中限－钢水残余成份)/(合金品位×合金吸收率)×出钢量(t)

(4)吹氩站控制

氩前温度控制参考如下：第一炉1620℃～1630℃，连浇炉：1575℃～1590 ℃。

吹氩时间控制：吹氩时间不低于5分钟。

钛铁在吹氩站加入，并投入到钢包裸露钢水处，加完合金后保证吹氩时间≥ 5分钟。

氩后温度控制如下：第一炉1600℃～1610℃，连浇炉1545℃～1555℃。

(5)LF炉精炼

进站后取样、测温。加入埋弧渣130kg，石灰550kg，改质剂70kg，合成渣220kg，第一批料加入后采用低功率10档先化渣2min，再用高功率2档送电升温10min后测温、取样。

补加第二批石灰350kg和埋弧渣205kg，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20kg。

钢水精炼送电时间≥15分钟，LF炉在站时间≥40分钟。

配备合金散料，对钢水中[C]、[Si]、[Mn]、[Cr]、[Ni]、[Ti]含量进行内控标准的微调。

LF炉出站时喂入SiCa或SiCaBa线≥200米，软吹氩≥5分钟。

氩后温度控制如下：第一炉1595℃～1605℃，连浇炉1545℃～1555℃。

(6)连铸

用长水口保护浇注，不许敞开浇注。

中间包钢水不许裸露，保证中包液面不见红。

拉速必须按拉坯曲线进行，一般拉速3.0～3.5m/min，拉速不得频繁、大幅度变动。

结晶器保护渣使用普碳钢保护渣，且保持干燥。

钢种液相线温度1510℃，中包典型温度≤1535℃。

电磁搅拌参数：电流：300A；频率：5Hz。

自动配水：配水制度见下表2

表2：配水制度

铸坯表面质量按YB/T2011-2014(连续铸钢方坯和矩形坯)。

(7)耐蚀光圆钢筋高线加热制度轧制生产工艺

1)加热

加热炉为步进梁式侧进侧出三段加热炉、炉膛内预热段、加热段和均热段温度全部由电脑自动控制和调整。

加热制度：钢坯均热温度热坯装炉控制在1100～1140℃，冷坯装炉 1120～1160℃。

加热工艺：热装坯加热时间60～90min，冷坯加热时间：80～110min。

2)轧制和控冷

根据盘条性能的要求，开轧温度、进精轧温度、终轧温度分别设定为1050± 20℃、980～1020℃和980～1020℃；根据不同规格吐丝温度控制在960～1000℃，风机开启1#、2#、3#，其余关闭。

轧制速度：45m/s。

本实施例HPB300热轧耐蚀光圆钢筋冶炼成分见表3所示。

表3：热轧耐蚀光圆钢筋化学成分/％

通过以上冶炼成分设计，在现场进行耐蚀钢筋冶炼和轧钢试验，现场试验分别进行了转炉炼钢和LF炉精炼。转炉炼钢精炼后连铸坯规格为155mm×155mm 方坯。轧制300Mpa级Φ6mm、Φ10mm耐蚀光圆钢筋，加热温度1120℃，加热时间90min，开轧温度1040℃，吐丝温度980℃，风机开启1#、2#、3#，其余关闭。取样后力学性能见表4。

表4：热轧耐蚀光圆钢筋拉伸力学性能

从表4结果看，Φ6mm耐蚀光圆钢筋屈服强度355Mpa，抗拉强度510MPa，满足300Mpa级别要求；断后伸长率34％，高于要求的不小于25％；最大力总延伸平均值14.5％，高于要求的不小于10％。Φ10mm光圆耐火钢筋盘条室温屈服强度平均值350MPa，抗拉强度平均505MPa，满足300Mpa级别要求；断后伸长率34％，高于要求的不小于25％；最大力总延伸平均值16.5％，高于要求的不小于10％。热轧光圆耐火钢筋微观组织由铁素体+珠光体。

本发明通过对热轧光圆钢筋成分进行优化设计和炼钢、精炼、连铸和轧钢工艺优化，制备的热轧耐蚀光圆钢筋满足300Mpa的力学性能，又满足相对腐蚀率≤70％。且本发明成分设计与现有300Mpa热轧光圆钢筋相比，碳含量明显减低，降低C含量可以保证热轧光圆钢筋的耐蚀性能，通过添加微量元素Ti，适当的Ni元素，适当的Ni元素来满足耐蚀性能。本发明通过LF精炼得到低气体含量、夹杂物含量低的合格钢水，提高钢筋的耐蚀性能。本发明采用高炉(焦炭、矿石)→铁水→转炉(Ni\、Cr合金化)→CAS(吹氩、喂丝)→LF(钛合金化)→连铸(结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌、自动配水)→轧机→双高线工艺路线，通过转炉高拉补吹工艺、钛镍铬微合金化工艺、LF炉精炼去夹杂物工艺、连铸结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌工艺、自动配水工艺以及精准控制热轧开轧温度、轧后控制冷却等热轧工艺，得到性能波动小、通条性好、无表面缺陷的具有耐蚀性能的钢筋。

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

1.一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋，其特征在于，包括以下质量比成分：C：0.06％-0.12％，Si：0.20％-0.50％，Mn：0.30％-0.60％，Ti：0.030％-0.060％，P≤0.010％，S≤0.010％，Cr：0.25％-0.35％及Ni：0.20％-0.40％，余量为Fe元素。

2.一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤四：将连铸坯投入轧钢加热炉，控制均热段温度：热坯装炉1100-1140℃，冷坯装炉1120-1160℃，控制加热时间：热坯装炉60-90min，冷坯装炉80-110min，控制进精轧温度980-1020℃，根据盘条尺寸规格，控制吐丝温度960-1000℃。

3.根据权利要求2所述的一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，出钢时加入的所需合金包括Si铁、Mn铁、Si-Mn合金、Cr铁、Ni铁。

4.根据权利要求3所述的一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，通过LF造渣吹氩前，通过LF电极将钢水提温至1620-1640℃。

5.根据权利要求4所述的一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，合金散料包括Cr铁、Ni铁、Ti铁合金。

6.根据权利要求5所述的一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，生产的合格连铸坯钢中D类夹杂≤1.5级，Ds类夹杂≤1.5级，疏松和裂纹等级≤1.5级，其中，D类夹杂为球形氧化物，Ds类夹杂为单颗球形氧化物。

7.根据权利要求6所述的一种300Mpa热轧耐蚀光圆钢筋的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，轧后开启风机，进行冷却。