[发明专利]一种微合金化生产HRB400E热轧带肋钢筋的工艺

说明书

本发明公开了一种微合金化生产HRB400E热轧带肋钢筋的工艺，工艺流程：40t转炉→方坯连铸→棒线轧机→检验→标识→入库；成分设计：Nb含量：0.010～0.020%，C 0.19‑0.25，Mn 1.30‑1.55，Si 0.40‑0.70，Nb 0.025‑0.040，P、S均小于或等于0.045，Ceq% 小于或等于0.54；铌铁合金需要加入钢水强化剂，钢水强化剂中氮含量为约14 %，加入量0.60－0.75kg/t钢；加入适当的钛铁合金，钛铁加入量0.2‑0.4kg/t钢，在转炉出钢过程中加入脱氧剂、合金，依次加入顺序为预脱氧剂、硅锰铁或锰铁、硅铁、碳粉、钢水强化剂、铌铁合金等，出钢完毕钢包在吹氩站加入钛铁合金，加完合金后吹氩时间必须≥4min。本发明方法通过细化晶粒和沉淀强化的作用来保证HRB400钢热轧带肋钢筋的力学性能，从而降低生产成本，提高产品竞争力。

技术领域

本发明涉及一种微合金化生产HRB400E热轧带肋钢筋的工艺。

背景技术

热轧带肋钢筋（称螺纹钢）主要用作钢筋混凝土结构配筋，以提高结构的强度和抗变形能力，满足结构承载能力和正常使用的要求。螺纹钢作为主要的建筑用钢材，被广泛用于工业与民用建筑、铁道、桥梁、公路、水电、港口等行业建设工程中。钒氮合金被国内钢厂广泛运用于生产热轧带肋钢筋（螺纹钢），是其主要的必备合金之一，正因为此，随着市场回暖，热轧带肋钢筋需求增加，钒氮合金出现持续涨价趋势：从2018年初的20万元/吨涨到11月的80万元/吨，并且市场已经出现断货迹象，HRB400E 热轧带肋钢筋是八钢的主导产品,如果钒氮合金断货，这将直接影响到八钢建筑用钢筋的生产。在这种情况下，迫切需要一种合金替代钒氮合金保证八钢正常生产。

除钒（V）外，钢中还可加入钛（Ti）、铌（Nb）等比较常用的微合金化元素，铌微合金化的目的是通过细化晶粒和沉淀强化的作用来保证HRB400钢热轧带肋钢筋的力学性能。

1、细晶强化：晶粒细化是钢最主要的强化方式之一，在低碳锰钢中, Nb、V、 Ti等强碳氮化物形成元素能有效地细化铁素体晶粒尺寸，具有非常明显的细化晶粒效果。查阅有关资料:张晓钢、夏殿佩、冯泽民等人在《钢铁钒钛》1991.12( 1) 的论文“低碳锰钢中铌、钛复合加人对沉淀及再结晶的影响.”中指出随着微合金元素 Nb含量的增加，铁素体晶粒尺寸减小, 当 Nb含量达到0 . 035 %时, Nb对铁素体晶粒的细化作用减弱, 当Nb含量达到0.04 %时，铁素体晶粒尺寸基本不随着 Nb含量的增加而减小。 李永良, 陈梦谪等人在北京师范大学学报 (自然科学版 ) 1999.35( 1) 的论文“微钛钢中 T iN析出对奥氏体晶粒长大的影响 ”论述了微合金元素 T i对铁素体晶粒尺寸的影响与 Nb具有相同的趋势,只是细化效果不如 Nb明显; 同样铁素体晶粒尺寸随着 V含量的增加而减小,但V对铁素体晶粒尺寸的影响不如 Nb、T i作用强。

2、沉淀强化：材料通过基体中分布有细小弥散的第二相质点而产生强化的方法称为沉淀强化，也称析出强化。含65% Nb 的铌铁的熔点范围在 1580 ~1630℃，比钢水的熔点高，与钢水也不发生放热反应，故铌铁在钢水中不是熔化过程，而是一个溶解过程。铌是强碳、氮化物形成元素，在钢中极易形成稳定难溶的NbC、Nb( CN)，在凝固期，先期析出的NbC、N b(CN)微小弥散质点，有利于形成较细小的等轴铸造组织，这种结构赋予细小的原始奥氏体晶粒, 并将在加热过程中抑制奥氏体晶粒长大，达到细化奥氏体晶粒，并进而细化晶粒的目的，对钢产生强韧化作用。沉淀强化可以提高TiN稳定性, 细化奥氏体晶粒。氮对提高TiN颗粒钉扎奥氏体晶界的效果起关键性作用。杨才福, 张永权等人在《钢铁》2001 ,36 (5) 发表的论文“钒、 氮微合金化钢筋的强化机制”，论述了TiN在钢中的溶解度很低, 只有在 1300℃时开始溶解,并且直到液态都无法完全溶解, 未溶解的TiN在高温奥氏体化时,显著提高对晶粒粗化的抵抗力，有效抑制奥氏体晶粒长大，达到细化晶粒的目的。