低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材及其生产工艺的制作方法

文档序号:3254665阅读:121来源:国知局
专利名称:低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材及其生产工艺的制作方法
所属领域本发明涉及一种金属热轧技术,尤其是一种低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材及生产工艺。
背景技术
目前,采用热轧方法生产建筑用钢筋(线材)的种类主要有以HRB400(20MnSiV)为代表的合金钢和以HRB335(20MnSi)为代表的普碳钢两种。用合金钢生产出来的钢筋其屈服强度高,比较容易满足建筑上的需要,但由于要添加合金元素使成本相应提高,此外也不易回收利用;用普碳钢生产出来的钢筋则相反,其生产成本低,易于回收利用,但屈服强度低,很难满足建筑上的需要。随着建筑工业和经济的发展,钢铁工业所面临的节省资源、节约能源、保护环境的压力越来越大。所以,对传统的建筑钢筋材料采用特殊的加工工艺,大幅度提高其性能,延长使用寿命,有效地提高资源的利用率和回收率,已经成为钢筋研究领域的热点。量大面广的普碳钢和碳锰钢占钢铁材料的2/3以上,如能使其在不添加合金元素的情况下强度提高一倍,用以代替低合金高强钢筋,不仅具有巨大的经济效益,而且增加了钢材的可回收性,对于我国经济的可持续发展具有重要意义。

发明内容
本发明的目的在于提供一种以普碳钢为原料,屈服强度在400MPa以上的,低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材及其生产工艺。
本发明的目的是这样实现的,以我国现有屈服强度为235MPa级的碳锰建筑钢筋(线材)为基本成分,通过成分微调和控轧控冷技术,生产屈服强度在400MPa以上,抗拉强度在570MPa以上,延伸率在14%以上,同时具有良好使用性能的建筑线材,其金相组织为晶粒尺寸为4.5~7.5μm的铁素体,5~20%的贝氏体以及少量珠光体的复相组织,以代替屈服强度在235MPa左右的低碳建筑钢筋。
本发明的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材,其化学成分(wt%)为C 0.17%~0.25%,Si 0.20%~0.80%,Mn 0.60%~1.60%,P<0.02%,S<0.025%,余为铁Fe及不可避免的杂质。
为了使屈服强度达到500Mpa以上,本发明的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材的于化学成分(wt%)为C 0.17%~0.25%,Si 0.40%~0.80%,Mn0.80%~1.60%,P<0.02%,S<0.025%,余为铁Fe及不可避免的杂质。
本发明的化学成分设计依据是C含量控制在0.17%~0.25%是为了在保证强度的同时,避免C含量提高对塑性、韧性以及焊接性的损害。Mn含量控制在0.60%~1.60%是为了适当扩大奥氏体未在结晶的范围,适当提高碳锰含量旨在增加细晶强化以外的其它强化机制,减小获得部分贝氏体的冷却速度。以充分利用奥氏体未再结晶控制轧制和轧后控制冷却。
本发明对低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材提供了一种新的组织状态,它不同于一般低碳结构钢和超细晶钢的铁素体珠光体组织,而是以超细(4.5~7.5μm)的铁素体和少量(5%~20%)贝氏体组成的复相组织。
采用该复相组织的依据是适当细化的铁素体基体使材料具有较高的屈服强度,良好的塑性,同时材料的韧性,特别是材料的低温韧性得到很大改善。组织中产生少量的贝氏体,可以有效的提高抗拉强度,改善加工硬化能力,降低强屈比,使材料在提高强度的同时,还具有良好的成型性。
针对上述的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材,本发明提供了一种生产该线材的热机械控制工艺(Thermo Mechanical controlled processing),即1)轧制工艺将铸坯进行950℃~1000℃烧钢;在奥氏体再结晶区、未再结晶区控制轧制,粗轧开轧温度950±20℃,粗轧终轧温度800±30℃;入中轧温度800℃~820℃;入精轧开轧温度760℃~800℃,精轧机架间水冷,精轧终轧温度840℃~900℃;2)轧后冷却工艺精轧后通过水箱降温80℃~150℃,吐丝温度690℃~800℃,散卷冷却速度15℃/s~25℃/s。
为了使铸坯的烧钢温度均匀,本发明以小方坯为原料并采用智能烧钢,粗轧第三架轧机的钢材控制在900±30℃。
采用该TMCP工艺的依据是通过高温区的奥氏体再结晶控制轧制,充分细化奥氏体晶粒;通过精轧机架间通水冷,降低轧件温升,增加奥氏体未再结晶区的变形,精轧终轧温度控制在840℃~900℃,通过轧后快速冷却及较低温度的盘圆,吐丝温度690℃~800℃,之后散卷冷却速度15℃~25℃/s,得到细化的铁素体基体上分布少量贝氏体的复相组织。
本发明超细晶带肋钢筋与同强度级别的低合金高强度钢筋相比具有如下优点1)本发明超细晶钢筋由于具有超细化的铁素体组织,所以具有良好的低温韧性。
2)本发明适当提高碳锰含量,不添加其它合金元素,大大降低了生产成本,采用本发明的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材,每吨可降低成本100~200元,可以产生很大的经济效益,同时也增加了钢材的可回收性。
3)本发明低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材的综合性能Rp420~580MPa,Rm580~730MPa,A%≥21%,宽冷弯合格。


下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材的金相组织。
具体实施例方式
本发明的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材,其化学成分(wt%)为C 0.17%~0.25%,Si 0.20%~0.80%,Mn 0.60%~1.60%,P<0.02%,S<0.025%,余为铁Fe及不可避免的杂质,其金相组织为晶粒尺寸为4.5~7.5μm的铁素体,5%~20%的贝氏体以及少量珠光体的复相组织(见图1)。当其中的化学成分(wt%)为C 0.17%~0.25%,Si 0.20%~0.50%,Mn 0.60%~0.90%时,其屈服强度在400Mpa以上,符合III级钢筋级别。当其中的化学成分(wt%)为C0.17%~0.25%,Si 0.4%~0.8%,Mn 0.8%~1.60%时,其屈服强度在500Mpa以上,符合IV级钢筋级别。下面将本发明的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材的批号、化学成分(wt%)、级别、规格、机械性能具体数据列表如下(见表1、表2)
表1化学成分

表2机械性能

本发明用于制造低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材的生产工艺为1)轧制工艺将铸坯进行950℃~1000℃烧钢;在奥氏体再结晶区、未再结晶区控制轧制,粗轧开轧温度950±20℃,粗轧终轧温度800±30℃;入中轧温度800℃~820℃;入精轧开轧温度760℃~800℃,精轧机架间水冷,精轧终轧温度840℃~900℃;2)轧后冷却工艺精轧后通过水箱降温80℃~150℃,吐丝温度690℃~800℃,散卷冷却速度15℃/s~25℃/s。
另外,为了使铸坯的烧钢温度均匀,本发明以小方坯为原料并采用智能烧钢,粗轧第三架轧机的钢材控制在900±30℃。生产工艺的具体数据详见表3。
表3生产工艺参数

权利要求
1.一种低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材,其特征在于化学成分(wt%)为C 0.17%~0.25%,Si 0.20%~0.80%,Mn 0.6%~1.60%,P<0.02%,S<0.025%,余为铁Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材,其特征在于化学成分(wt%)为C 0.20%~0.25%,Si 0.25%~0.42%,Mn 0.7%~0.80%,P<0.02%,S<0.025%,余为铁Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材,其特征在于化学成分(wt%)为C 0.17%~0.25%,Si 0.4%~0.8%,Mn 0.8%~1.60%,P<0.02%,S<0.025%,余为铁Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1或2或3所述的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材,其特征在于该线材金相组织为晶粒尺寸为4.5~7.5μm的铁素体,5%~20%的贝氏体以及少量珠光体的复相组织。
5.根据权利要求4所述的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材,其特征在于该线材为带肋结构,直径为Φ13~5.5mm。
6.一种针对权利要求1或2或3所述的一种低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材生产工艺,其特征在于1)轧制工艺将铸坯进行950℃~1000℃烧钢;在奥氏体再结晶区、未再结晶区控制轧制,粗轧开轧温度950℃±20℃,粗轧终轧温度800℃±30℃;入中轧温度800℃~820℃;入精轧开轧温度760℃~800℃,精轧机架间水冷,精轧终轧温度840℃~900℃;2)轧后冷却工艺精轧后通过水箱降温80℃~150℃,吐丝温度690℃~800℃,散卷冷却速度15℃/s~25℃/s。
7.根据权利要求6所述的一种低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材生产工艺,其特征在于所述铸坯为连铸坯。
全文摘要
本发明的低碳高强度复合强化超细晶粒热轧线材,其化学成分(wt%)为C 0.17%~0.25%,Si 0.20%~0.80%,Mn 0.60%~1.60%,P<0.02%,S<0.025%,余为铁Fe及不可避免的杂质,其金相组织为晶粒尺寸为4.5~7.5μm的铁素体,5%~20%的贝氏体以及少量珠光体的复相组织。相应的生产工艺为①轧制工艺将铸坯进行950~1000℃烧钢;在奥氏体再结晶区、未再结晶区控制轧制,粗轧开轧温度950℃±20℃,粗轧终轧温度800℃±30℃;入中轧温度800℃~820℃;入精轧开轧温度760℃~800℃,精轧机架间水冷,精轧终轧温度840℃~900℃;②轧后冷却工艺精轧后通过水箱降温80℃~150℃,吐丝温度690℃~800℃,散卷冷却速度15℃/s~25℃/s。本发明具有良好的综合力学性能,代替同强度级别的低合金高强度钢筋,可以大幅度降低生产成本,同时也增加了钢材的可回收性。
文档编号C21D8/08GK1654695SQ20041002112
公开日2005年8月17日 申请日期2004年2月10日 优先权日2004年2月10日
发明者任玉辉, 王国栋, 孙建伦, 刘相华, 洪树利, 赵德文, 尹一, 王晓文, 王丽慧, 赵素华, 黄秋菊, 阎强 申请人:鞍山钢铁集团公司, 东北大学, 鞍钢新轧钢股份有限公司
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