预防含铌热轧带肋钢筋无明显屈服点的生产方法与流程

本发明属于金属压力加工领域，尤其涉及预防含铌热轧带肋钢筋无明显屈服点的生产方法。

背景技术：

长期以来，我国生产的400mpa级及以上的热轧带肋钢筋主要采用钒铁或钒氮合金微合金化工艺，采用该工艺生产的钢筋，从钢筋表面至心部微观组织均为铁素体和珠光体组织。除了钒微合金化工艺外，一些企业为了降低成本，不添加微合金元素而是采用强穿水工艺生产热轧钢筋，该工艺生产的钢筋最外层为回火马氏体，内部为铁素体和珠光体组织。随着国标gb/t1499.2-2018的制定和实施，标准中明确要求钢筋截面外围不允许出现不同于内部衬度的环，要求钢筋从表面至心部微观组织均为铁素体和珠光体组织，因此，标准从组织上对采用不同工艺生产的钢筋进行了区分，限制了穿水工艺热轧钢筋的生产，以防止钢筋市场混淆；新标准的实施使得钢筋生产企业开始大量采用传统钒微合金工艺生产，造成钒铁需求大幅度增加；另一方面，随着国家环保整治力度的加强，钒合金资源供应紧张，多方面原因使钒合金价格急剧上涨，造成传统钒铁或钒氮微合金化工艺钢筋生产成本大大提高。

为了降低生产成本，我国的生产企业开始生产含铌微合金化钢筋，但采用该类合金钢筋经常出现屈服点不明显现象，虽然标准中规定当屈服不明显时，可以用引伸计做rp0.2，但用户一般不具备测rp0.2的条件，而且当钢筋出现屈服不明显时，组织中贝氏体、马氏体含量较多，钢筋的塑性较差，因此产生的质量抱怨较多；另外，如果钢筋没有明显屈服点，钢筋的安全预警作用将大大降低，抗震性能随之降低，因此，没有明显屈服点的钢筋实际上是不被建筑部门及市场认可的。必须采取措施预防含铌热轧带肋钢筋出现无屈服现象。

为了使含铌钢筋出现明显的屈服点，公开号为cn101255492a的专利申请公开了一种“预防铌微合金化热轧带肋钢筋无明显屈服点的生产方法”，根据环境温度的不同，对加热温度、上冷床温度分别给出了温度范围，但加热温度偏低为1040～1120℃，低的加热温度不利于铌元素的固溶，不但影响微合金元素的充分利用，而且对轧机设备能力要求较高。另外，该专利申请为了使钢筋出现明显屈服点，上冷床温度控制较低为820～910℃，轧制后水冷强度较大，导致钢筋最外层出现细晶层，钢筋组织的均匀性较差。除此之外，采用该专利出现钢筋屈服点不明显的概率＜1%，并不能完全杜绝钢筋无明显屈服点的现象。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以完全杜绝含铌钢筋屈服点不明显的生产方法，通过对加热温度、均热温度、轧制温度及上冷床温度进行合理控制，可得到明显的屈服平台。

解决上述技术问题的技术方案为：

预防含铌热轧带肋钢筋无明显屈服点的生产方法，主要包括加热、轧制、冷却工序；其改进之处为：所述加热工序中，加热温度为1050～1250℃，均热温度为1100～1250℃；所述轧制工序的开轧温度为1000～1150℃；所述冷却工序的上冷床温度为920～980℃。

上述预防含铌热轧带肋钢筋无明显屈服点的生产方法，当开轧温度为1000～1100℃时，轧制坯经连续轧制成钢筋，然后经水冷却，控制上冷床温度为920～980℃；当1100℃＜开轧温度≤1150℃时，轧制坯先进行3架轧机轧制，之后轧制坯经辊道降温至940～980℃，然后进行连续轧制成钢筋，然后经水冷却，控制上冷床温度为920～980℃。

上述预防含铌热轧带肋钢筋无明显屈服点的生产方法，所述热轧带肋钢筋的铌含量为0.01～0.04wt%。

上述预防含铌热轧带肋钢筋无明显屈服点的生产方法，所述热轧带肋钢筋为直径20～36mm的直条棒材。

上述预防含铌热轧带肋钢筋无明显屈服点的生产方法，所述轧制坯经3架轧机轧制后，轧制坯辊道降温的方式为在辊道上往复运动，使轧制坯降温至940～980℃，然后进行连续轧制。

上述预防含铌热轧带肋钢筋无明显屈服点的生产方法，所述热轧带肋钢筋的显微组织主要为铁素体+珠光体，铁素体+珠光体占显微组织的面积百分比≥98%。

本发明的理论分析如下：

引起热轧带肋钢筋屈服点不明显的主要原因是组织中贝氏体、马氏体等过冷组织含量较高。在含铌的钢筋中，铌的主要作用是晶粒细化、析出强化和相变强化，而相变强化主要是铌增加了奥氏体稳定性，容易得到贝氏体等过冷组织；为了使热轧钢筋出现明显的屈服点，需要得到较高体积分数的铁素体+珠光体组织，同时，必须尽量减少贝氏体等过冷组织含量，因此，需要尽量发挥铌晶粒细化、析出强化的有益作用，而弱化铌的相变强化作用，避免或减少贝氏体组织的出现，从而使热轧钢筋出现明显的屈服点。

为了充分发挥铌元素的细化晶粒和析出强化有益作用，需对加热温度、上冷床温度等进行重点控制；加热温度如果过低，加热时固溶于奥氏体的铌含量减少，不利于发挥其在轧制和冷却过程中的细化晶粒和析出强化作用，且随着铌含量的增加，要求较高的加热温度才能保证铌的固溶；加热温度如果过高，由于阻碍奥氏体晶粒长大的未溶的铌的碳氮化物减少，奥氏体晶粒粗化，最终将不利于组织的细化；另一方面，加热温度过高，会导致固溶铌含量提高，固溶铌的增加会增强奥氏体的稳定性，促进贝氏体等低温相变产物的形成，使拉伸曲线出现屈服不明显现象，因此必须保证合理的加热温度；上冷床温度的高低代表了奥氏体晶粒尺寸大小，较低的上冷床温度有利于得到细小的奥氏体晶粒，起到晶粒细化的作用。本发明通过大量生产试验，最终确定了合理的加热温度、上冷床温度等关键工艺参数。

本发明的有益效果为：

采用该发明的生产方法，可以完全避免含铌热轧带肋钢筋拉伸曲线无屈服点现象，适合大批量稳定生产含铌热轧带肋钢筋。同时，与现有技术相比，本发明不考虑环境温度，工艺适应能力强，而且加热温度较高，可在高温下轧制，降低了轧机负荷，有利于提高生产效率；另外，如粗轧设备负荷小，开轧温度可按高温控制，经粗轧后，轧制坯通过在辊道的往复运动，降温至合理范围后再进行连续轧制，轧制后不需经过水的快速冷却来细化晶粒，对冷却设备的能力要求较低，表层无细晶层，组织不但为铁素体+珠光体，而且组织均匀性较好。

附图说明

图1为实施例1热轧带肋钢筋的金相组织图（200倍）；

图2为实施例2热轧带肋钢筋的金相组织图（200倍）；

图3为实施例3热轧带肋钢筋的金相组织图（200倍）；

图4为实施例4热轧带肋钢筋的金相组织图（200倍）；

图5为实施例5热轧带肋钢筋的金相组织图（200倍）；

图6为实施例6热轧带肋钢筋的金相组织图（200倍）。

具体实施方式

下面通过具体实施例1～6对本发明做进一步详细说明。

实施例1～6中的含铌钢坯，经过棒材加热炉控制钢坯加热温度1050～1250℃，均热温度1100～1250℃，然后进行轧制，控制开轧温度1000～1150℃；当开轧温度为1000～1100℃时，后边经连续轧制，轧制成直径为20～36mm的钢筋，然后经水冷，控制上冷床温度920～980℃；当1000℃＜开轧温度≤1150℃时，经前3架轧机轧制后，轧制坯经辊道降温至940～980℃后，经连续轧制，轧制成20～36mm的钢筋，然后经水冷，控制上冷床温度920～980℃。钢筋入冷床后自然冷却，然后剪切、打捆、入库。

实施例1～6的工艺参数及拉伸曲线统计列于表1中。

表1工艺参数及拉伸曲线统计情况