[發明專利]一種熱軋鋼筋的低成本強化工藝

有效

• 申請號: 201911240040.2
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN110760757B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 王衛衛;肖金福;白宇
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C21D8/08
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種熱軋鋼筋低成本強化工藝，屬于鋼鐵新工藝技術領域。通過基于相變控制工藝和快冷?返溫?快冷?返溫循環的分段分級控制冷卻工藝，在整個橫截面范圍內獲得細晶強化、固溶強化和相變強化的復合強化效果，最終獲得良好的力學性能和鐵素體加珠光體的顯微組織。這種通過軋制全過程控制冷卻工藝獲得了鋼筋表部、1/4、心部的組織均勻化、細小化、相變組織趨于一致化，在不添加微合金元素條件下提升了邊部到心部的整體力學性能，同時可以節約大量貴重微合金元素。

技術領域

本發明屬于鋼鐵新工藝技術領域，特別是提供了一種熱軋鋼筋的低成本強化工藝，通過控制冷卻獲得了良好的效果。

背景技術

眾所周知目前國內用20MnSi的成分生產HRB400E的難度很大，通常通過兩種工藝，第一種工藝是采用熱軋后強穿水冷卻工藝，可以獲得HRB400E的力學性能，但是存在馬氏體環焊接軟化和穿水后表面紅銹的問題，且不符合GB/1499.2-2018的要求。第二種工藝是結合低溫軋制+軋后弱穿水冷卻工藝的控軋控冷工藝來生產，雖然合金添加量大幅減少，但是對于軋機配置要求高，能夠實現800℃的軋制溫度要求，投入很大，老舊線軋機無法實現，國內能夠滿足的新建軋機較少。為了實現老舊線的性能提升，在沒有了表面回火索氏體環條件下實現強度升級，必須走復合強化的工藝路線。本專利

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱軋鋼筋的低成本強化工藝，通過一種熱軋鋼筋的低成本強化工藝，在不添加微合金元素的條件下來實現強度升級，使得20MnSi的成分滿足GB/1499.2-2018中HRB400E的要求，從而避免了使用微合金元素Nb、V、Ti、Cr、Ni等，節約了資源，實現了綠色化生產。

本發明通過基于相變控制工藝和快冷-返溫-快冷-返溫循環的分段分級控制冷卻工藝，在整個橫截面范圍內獲得細晶強化、固溶強化和相變強化的復合強化效果，最終獲得良好的力學性能和鐵素體加珠光體的顯微組織。這種通過軋制全過程控制冷卻工藝獲得了鋼筋表部、1/4、心部的組織均勻化、細小化、相變組織趨于一致化，在不添加微合金元素條件下提升了邊部到心部的整體力學性能，同時可以節約大量貴重微合金元素。具體工藝步驟及控制的技術參數如下：

(1)控制熱軋微合金化鋼筋化學成分的重量百分比為C：0.21％-0.25％，Si：0.50％-0.70％，Mn：1.30％-1.55％，P≤0.035％，S≤0.040％，余量為鐵及不可避免的雜質；

(2)冶煉連鑄工藝：轉爐采用高拉碳出鋼，C≥0.08％，S％≤0.030％，P≤0.030％，降低活度氧含量100～600ppm，提高氮的溶解度，控制0.5≤N_atom/V_atom≤1.0，出鋼溫度1650～1680℃；采用硅錳合金進行合金化；出鋼控制成分，后在氬站處理≥3min，通過控制吹氬的壓力0.20～0.40MPa、和流量100～300L/min來控制夾雜物上浮，同時連鑄澆鑄成1502～1702方坯，為軋制提供符合國標要求的合格連鑄坯；

(3)軋鋼生產工藝為常規加熱爐工藝。鋼坯加熱溫度為1050℃-1150℃，鋼坯出爐溫度為1000℃-1100℃。

(4)開軋溫度為1000℃-1100℃，軋機間冷卻工藝：粗軋與中軋、中軋與精軋間的冷卻，主要以穿水管快冷為主，平均冷卻時間控制0.5～2s，結合控制軋制工藝進行，終軋溫度為900℃-1050℃；

(5)對從精軋機組最后一架軋機出來的鋼筋以10～15m/s速度運行，并且鋼筋溫度在900℃～1050℃的表面根據相變控制曲線來進行軋后分段分級快速冷卻處理，表面冷速V_cooling≥100℃/s，在1s至3s內充分利用水的相變汽化潛熱Δhv＝540cal/g和水的比熱Cp＝1cal/g·℃不同的吸熱的兩種冷卻原理，通過水冷和水霧汽化冷卻工藝蒸發帶走熱量，從而快速冷卻至終冷目標溫度T_C.F，M_S＜T_C.F≤900℃。