專利名稱：超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在工業(yè)化大生產(chǎn)中一種超細晶(4-6μm)400Mpa以上熱軋帶肋鋼筋盤條的生產(chǎn)方法，屬于低合金建筑用鋼領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
晶粒細化是提高鋼鐵材料強度和韌性的最有效方法之一，在線控制并形成超細組織一直是材料科技工作者夢寐以求的目標，未來鋼鐵材料的發(fā)展方向是以高潔凈度、高均勻度和超細組織為目標。在文獻Vol.36.No.8August.2001，刊登的楊忠民等人的論文“普通碳素鋼超細晶臨界奧氏體控軋工藝研究”，通過在Gleeble-2000熱變形模擬機上的模擬實驗，研究了低溫變形條件下的工藝參數(shù)對普通低碳鋼Q235獲得微米級超細晶組織影響規(guī)律。利用實驗研究結(jié)果在型鋼軋機上(唐鋼)試驗軋出晶粒尺寸約為5μm的400MPa級鋼筋(抗拉強度僅為515～545Mpa)。但其研究超細晶鋼筋不足之處是該研究對于其變形溫度、變形量、變形速率、以及變形后的冷卻速度率等要求較為嚴格，這對于實驗室來說較為容易控制，但對于工業(yè)化大生產(chǎn)來說控制難度將會很大，同時也不容易實現(xiàn)。且根據(jù)力學性能結(jié)果其性能也僅僅是屈服強度達到了400Mpa，而抗拉強度還遠遠達不到HRB400級鋼筋要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在工業(yè)化大生產(chǎn)中超細晶400Mpa級鋼筋的生產(chǎn)方法。即提供對生產(chǎn)工藝設(shè)備控制沒有特別的苛刻要求，僅通過現(xiàn)有生產(chǎn)裝備條件，采用合理的工藝配置就能夠獲得具有超細晶化400Mpa級以上鋼筋的生產(chǎn)方法。該鋼筋完全能夠滿足國標GB1499-1998《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》及建設(shè)部新制定的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對HRB400鋼筋的要求。
為達到上述目的，本發(fā)明通過設(shè)計工藝技術(shù)方案，采取高速無扭軋機控制軋制，斯太爾摩線控制冷卻、集卷。其主要特點在于鋼的化學成分(重量％)為C0.17～0.25％，Si0.25～0.80％，Mn1.2～1.60％，Nb0.010～0.025％，P≤0.04，S≤0.04。軋制工藝包括控制軋制和控制冷卻兩部分。軋制加熱溫度980～1100℃，開軋溫度930～980℃，吐絲溫度860～890℃；軋后采用斯太爾摩線控制風冷卻。
控制鋼成分和軋鋼的控軋控冷是本發(fā)明的一個重要部分。其軋鋼的控軋控冷具體工藝為1)120～150×120～150mm連鑄方坯加熱溫度980～1080℃，加熱時間1～1.5小時；2)開軋溫度為930～980℃，精軋入口溫度880～920℃，減定徑入口及吐絲溫度860～890℃；軋制道次為22～26道次，連續(xù)軋制。
3)軋后采取斯太爾摩線控制風快速冷卻至相變溫度，然后空冷。冷卻速度4～5℃/S。
本發(fā)明關(guān)鍵在于軋制工藝所采取的高速無扭控制軋制及控制軋后鋼筋相變前的冷卻速度1)本發(fā)明采取適中的加熱溫度為940～1040℃，比常規(guī)加鈮鋼的溫度要低150～200℃(鈮鋼固熔溫度1200～1250℃)。適宜的鋼坯加熱溫度，在軋制時通過控制奧氏體晶粒尺寸大小和再結(jié)晶過程，為軋后通過控冷進行相變，得到理想的組織結(jié)構(gòu)提供良好的條件。
2)本發(fā)明采取低溫奧氏體變形，當軋制變形進入奧氏體未再結(jié)晶區(qū)域內(nèi)時，變形后的奧氏體晶粒不再發(fā)生再結(jié)晶，而呈現(xiàn)加工硬化狀態(tài)，這種加工硬化了的奧氏體具有促進鐵素體相變形核作用，使相變后的鐵素體晶粒細小。
3)本發(fā)明控冷工藝相變區(qū)冷卻速度決定著奧氏體的分解轉(zhuǎn)變溫度和時間，也決定著線材的最終組織狀態(tài)，所以整個控冷工藝的核心問題就是如何控制相變區(qū)冷卻速度。通過控制軋后吐絲溫度和斯太爾摩線入口段輥道速度、風冷強度從而使得未再結(jié)晶區(qū)奧氏體盡快向鐵素體轉(zhuǎn)變，之后采取空冷使相變能夠得以充分均勻，以利于細晶組織的穩(wěn)定均勻形成。
本發(fā)明生產(chǎn)方法的突出特點
1、本方法無需采用對現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備能力、生產(chǎn)工藝等苛刻的控制要求，即嚴格的變形溫度、變形量、變形速率、以及變形后的冷卻速度率等。而是采取低溫加熱控制原始奧氏體長大、未再結(jié)晶區(qū)控制軋制及控制鋼的冷卻速度等，從而獲得較為均勻的超細化晶粒鋼筋。
2、用本方法生產(chǎn)的鋼筋，合理的C、Si、Mn成分便于生產(chǎn)冶煉和工藝控制，同時由于較低的Si(0.40％)含量及少量的微合金元素Nb，與傳統(tǒng)的低合金鋼筋及細晶鋼筋相比，既能夠滿足鋼筋的焊接性能及鋼筋的抗震性能(塑、韌性增加)，又使得生產(chǎn)成本得以降低，具有顯著的經(jīng)濟效益和市場竟爭能力。
3、本方法所采取的軋后控制均勻風量冷卻，即合理地控制了鋼的相變轉(zhuǎn)變溫度，又避免由于傳統(tǒng)采取強制冷卻(水)工藝有可能帶來的過冷組織或組織不均，使得強度提高，塑、韌性降低。
具體實施例方式
實施例采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)超細晶鋼筋鋼工藝流程100噸轉(zhuǎn)爐(電爐)——LF精煉爐——150mm連鑄方坯——步進梁式加熱爐——高速無扭軋機——斯太爾摩線控制冷卻線。鋼的化學成分(重量％)為C0.20％，Si0.32％，Mn1.49％，Nb0.022％；軋制包括低溫控制軋制和軋后控制冷卻兩部分。軋制加熱溫度1030℃，開軋溫度950～980℃，減定徑入口溫度860～880℃；吐絲溫度860～890℃；軋制規(guī)格φ8mm，軋制道次為26道次。軋后在斯太爾摩線入口段先采用風冷卻使鋼快速相變，冷卻速度為4.5℃/S，到達相變溫度點后之后空冷，400～500℃溫度下集卷。鋼筋組織結(jié)構(gòu)為鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒尺寸為5.5μm。鋼筋力學性能為屈服強度445Mpa，抗拉強度615Mpa，延伸率31.5％，強屈比為1.38。
本方法具有生產(chǎn)成本低、工藝適應(yīng)性及控制性強等特點，所生產(chǎn)的鋼筋適應(yīng)于建筑工程，其抗震性及焊接性能好。
權(quán)利要求
1.一種超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條的制造方法，采用高速無扭軋機控制軋制，斯太爾摩線控制冷卻、集卷，其特征在于所述鋼筋盤條的化學成分(重量％)為C0.17～0.25％，Si0.25～0.80％，Mn1.2～1.60％，Nb0.010～0.025％，P≤0.04，S≤0.04；所述超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條的軋制工藝包括控制軋制和控制冷卻兩部分，軋制加熱溫度980～1100℃，開軋溫度930～980℃，吐絲溫度860～890℃；軋后采用斯太爾摩線控制風冷卻；所述控制軋制和控制冷卻的具體工藝為1)120～150×120～150mm連鑄方坯加熱溫度980～1080℃，加熱時間1～1.5小時；2)開軋溫度為930～980℃，精軋入口溫度880～920℃，減定徑入口及吐絲溫度860～890℃；軋制道次為22～26道次，連續(xù)軋制；3)軋后采取斯太爾摩線控制風快速冷卻至相變溫度，然后空冷，冷卻速度4～5℃/S。
全文摘要
本發(fā)明為一種超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條的制造方法，屬于低合金建筑用鋼領(lǐng)域。本發(fā)明鋼筋盤條的化學成分(重量％)為C0.17～0.25％，Si0.25～0.80％，Mn1.2～1.60％，Nb0.010～0.025％，P≤0.04，S≤0.04；所述超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條的軋制工藝包括控制軋制和控制冷卻兩部分，軋制加熱溫度980～1100℃，開軋溫度930～980℃，吐絲溫度860～890℃；軋后采用斯太爾摩線控制風冷卻。本發(fā)明方法具有生產(chǎn)成本低、工藝適應(yīng)性及控制性強等特點，所生產(chǎn)的鋼筋適應(yīng)于建筑工程，其抗震性及焊接性能好。
文檔編號C22C38/12GK1745918SQ20041007452
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月7日
發(fā)明者王子亮, 李利劍, 李子林, 趙自義, 韋弦, 范銀平, 曹樹衛(wèi), 馬志軍 申請人:安陽鋼鐵集團有限責任公司