專利名稱：超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超細晶(4-6μm)400Mpa級熱軋帶肋鋼筋盤條，屬于低合金建筑用鋼領域。
背景技術：
未來鋼鐵材料的發(fā)展方向是高潔凈度、高均勻度和超細組織為目標，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鋼鐵材料研究的目標。文獻《鋼鐵》Vol.36.No.8 August.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，利用實驗研究結果在型鋼軋機上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能夠利用現(xiàn)有工藝裝備水平制造的超細晶(4-6μm)400Mpa級熱軋帶肋鋼筋盤條及其制造方法，該鋼筋盤條晶粒細，強度高，綜合性能好，能夠完全滿足國標GB1499-1998《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》及建設部新制定的《混凝土結構設計規(guī)范》對HRB400鋼筋的要求。
為達到上述目的，本發(fā)明超細晶400Mpa級熱軋帶肋鋼筋盤條的化學成分(重量％)為C0.18-0.24 Si0.15-0.50 Mn1.3-1.60Nb0.010-0.025余量為鐵；鋼筋組織結構為鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒尺寸為4-6μm。
本發(fā)明超細晶400Mpa級熱軋帶肋鋼筋盤條的制造方法包括煉鋼工藝和軋制工藝兩部分煉鋼工藝電爐、轉(zhuǎn)爐冶煉，采取吹氬技術減少夾雜物提高鋼的純凈度；連鑄工藝過程采用全過程保護澆注，以減少鋼中氧化物夾雜、成分偏析。
軋制工藝采用高速無扭軋機控制軋制，連鑄方坯加熱溫度940-1040℃，加熱時間1.5-2小時；開軋溫度為920-980℃，精軋入口溫度880-920℃，減定徑入口及吐絲溫度840-890℃；軋制道次為24-28道次，連續(xù)軋制；軋后采用斯太爾摩線控制風冷卻至相變溫度，然后空冷，冷卻速度3-6℃/s。
本發(fā)明超細晶鋼筋中的Si含量在0.15-0.50％，低于國際標準通用成分體系Si 0.40-0.80％，原因一是為了減小Si對工藝性能的影響Si的固熔強化以及柱狀晶發(fā)達容易使鋼的塑性降低；另外Si對鋼筋的焊接性能不利，在焊接時容易生成低熔點硅酸鹽，熔渣和噴濺影響焊縫質(zhì)量；原因二考慮在不影響其鋼筋使用性能的前提下降低冶煉成本。
本發(fā)明超細晶鋼筋中含有微量Nb，主要目的是滿足國家《混凝土結構設計規(guī)范》對HRB400鋼筋的要求，另外微量的Nb可以提高鋼筋的綜合性能，主要是焊接性能。
本發(fā)明超細晶鋼筋的制造方法中，在鋼坯加熱時，采取的加熱溫度為940-1040℃，此鋼坯加熱溫度，可以控制奧氏體晶粒尺寸大小和再結晶過程，為軋后通過控制冷卻進行相變，得到理想的組織結構提供條件。在軋制時，當軋制變形進入奧氏體未再結晶區(qū)域內(nèi)時，采取低溫奧氏體變形，變形后的奧氏體晶粒不再發(fā)生再結晶，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。在軋后控制冷卻時，由于相變區(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，因此本發(fā)明通過控制軋后吐絲溫度、斯太爾摩線入口段輥道速度和風冷強度，使未再結晶區(qū)奧氏體盡快向鐵素體轉(zhuǎn)變，然后采取空冷使相變均勻充分，以利于形成穩(wěn)定均勻的細晶組織。
本發(fā)明能夠在現(xiàn)有工藝裝備水平條件下，通過采取低溫加熱控制原始奧氏體長大、未再結晶區(qū)控制軋制及控制鋼的冷卻速度等措施，獲得較為均勻的超細化晶粒鋼筋；同時由于采取較低含量的Si以及含有少量的微合金元素Nb，與傳統(tǒng)的低合金鋼筋及細晶鋼筋相比，即能夠提高鋼筋的焊接性能及鋼筋的抗震性能(塑、韌性增加)，符合國際標準和國家行業(yè)要求，又可以降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低、工藝適應性及控制性強等特點，生產(chǎn)的超細晶鋼筋廣泛適應于建筑工程，其抗震性及焊接性能良好。
具體實施例方式
實施例1100噸電爐——LF精煉爐——150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(％)為C0.18 Si0.16 Mn1.35 Nb0.010余量為鐵；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℃，加熱時間2小時，開軋溫度950℃，精軋入口溫度920℃，減定徑入口溫度890℃；吐絲溫度880℃；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，在400-500℃溫度下集卷。鋼筋組織結構為鐵素體+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。
實施例2100噸轉(zhuǎn)爐——LF精煉爐——150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(％)為C0.21 Si0.35 Mn1.45 Nb0.020余量為鐵；軋制加熱溫度1000℃，加熱時間1.8小時，開軋溫度950℃，精軋入口溫度900℃，減定徑入口溫度870℃；吐絲溫度860℃；軋制規(guī)格φ10mm，軋制道次為24道次；軋后在斯太爾摩線入口段采用2臺風機冷卻，冷卻速度為4℃/S，到達相變溫度點后之后空冷，在450-550℃溫度下集卷。鋼筋組織結構為鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒尺寸為5.6μm。鋼筋力學性能為屈服強度430Mpa，抗拉強度605Mpa，延伸率29.5％，強屈比為1.41。
實施例3100噸轉(zhuǎn)爐——LF精煉爐——150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(％)為C0.23 Si0.45 Mn1.49 Nb0.025余量為鐵；軋制加熱溫度940℃，加熱時間1.5小時，開軋溫度920℃，精軋入口溫度920℃，減定徑入口溫度880℃；吐絲溫度890℃；軋制規(guī)格φ6mm，軋制道次為28道次。軋后在斯太爾摩線入口段采用2臺風機冷卻，冷卻速度為5.5℃/S，到達相變溫度點后之后空冷，在400-500℃溫度下集卷。鋼筋組織結構為鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒尺寸為4.9μm。鋼筋力學性能為屈服強度470Mpa，抗拉強度650Mpa，延伸率32.5％，強屈比為1.38。
權利要求
1.一種超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條，其強度級別為400Mpa級，其特征在于，所述超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條的化學成分(重量％)為C0.18-0.24Si0.15-0.50 Mn1.3-1.60 Nb0.010-0.025 余量為鐵；鋼筋組織結構為鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒尺寸為4-6μm。
2.權利要求1所述超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條的制造方法，其特征在于，包括煉鋼工藝和軋制工藝兩部分煉鋼工藝電爐、轉(zhuǎn)爐冶煉，采取吹氬技術減少夾雜物提高鋼的純凈度；連鑄工藝過程采用全過程保護澆注，以減少鋼中氧化物夾雜、成分偏析；軋制工藝采用高速無扭軋機控制軋制，連鑄方坯加熱溫度940-1040℃，加熱時間1.5-2小時；開軋溫度為920-980℃，精軋入口溫度880-920℃，減定徑入口及吐絲溫度840-890℃；軋制道次為24-28道次，連續(xù)軋制；軋后采用斯太爾摩線控制風冷卻至相變溫度，然后空冷，冷卻速度3-6℃/s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超細晶(4－6μm)400Mpa級熱軋帶肋鋼筋盤條，屬于低合金建筑用鋼領域。本發(fā)明超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條，其強度級別為400MPa級，其特征在于，所述超細晶熱軋帶肋鋼筋盤條的化學成分(重量％)為C0.18－0.24 Si0.15－0.50 Mn1.3－1.60 Nb0.010－0.025余量為鐵；鋼筋組織結構為鐵素體+珠光體，其中鐵素體晶粒尺寸為4－6μm。本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低、工藝適應性及控制性強等特點，生產(chǎn)的超細晶鋼筋廣泛適應于建筑工程，其抗震性及焊接性能良好。
文檔編號C22C38/00GK1702183SQ200510007728
公開日2005年11月30日 申請日期2005年2月16日 優(yōu)先權日2005年2月16日
發(fā)明者李子林, 王子亮, 李利劍, 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