一种HRB500E螺纹钢冷弯开裂控制工艺的制作方法

一种hrb500e螺纹钢冷弯开裂控制工艺
技术领域
1.本发明涉及钢铁冶金炼钢和轧钢技术领域，具体涉及一种hrb500e螺纹钢冷弯开裂控制工艺。


背景技术：

2.hrb500e螺纹钢因具有强度高、性能好、抗震性能好的特点，广泛应用于高层、大跨度与抗震要求高的建筑。
3.根据国标《gb 1499.2—2018》要求，不同规格hrb500e螺纹钢需在6-8倍直径的弯曲压头直接弯曲180
°
后，螺纹钢受弯曲部位表面不得产生裂纹。然而在hrb500e螺纹钢的生产过程中，由于受强度和规格效应的影响，其塑性和工艺性能就会相应变差，往往存在着钢筋力学性能不稳定，波动较大、工艺性能不合格等问题，主要表现为沿横肋根部的冷弯开裂，尤其是25规格以上的hrb500e螺纹钢，发生冷弯开裂的几率更大。
4.hrb500e螺纹钢冷弯开裂的的原因：
5.1、转炉出钢时，hrb500e螺纹钢使用铌铁合金加钒氮合金微合金化，钢水铌元素含量增加，提高了螺纹钢冷弯开裂的发生几率。
6.2、转炉出钢时，采用大量钒氮合金微合金化，增加了钢水中的氮元素含量。当钢水中氮含量超过0.01％时，容易形成氮气气孔，这些气孔导致晶界的氮化物过度偏析，增加钢材脆性，破坏钢的韧性，所以这些气孔也是hrb500e螺纹钢冷弯开裂的源头之一。
7.3、精炼吹氩时间不够。由于采用档渣球档渣，且人工判断出钢终点，存在由于挡渣不彻底以及出钢终点判断不准导致下渣和漏渣，加上钢水在cas精炼时间不够，导致钢水中大颗粒夹杂物没有足够时间上浮，这些夹杂物留在钢水中不仅降低钢的强度，同时对钢的横向延伸性也有显著影响，增加了hrb500e螺纹钢冷弯开裂的发生几率。
8.4、精炼过程底吹氩气流量和压力不稳定。钢水在cas精炼过程中，精炼操作工只单纯的打开吹氩开关，不关注钢水罐内吹氩效果，这样即存在因吹氩小导致夹杂物上浮困难的现象，又存在因吹氩大导致钢水二次氧化严重的现象，以上皆降低了钢水的洁净度。
9.5、钢水过热度高。中包最高过热度＞30℃占比超过60％；拉钢速度快，155mm方坯，平均拉速在4.2m/min，最快超过4.5m/min。高过热度、高拉速连铸生产导致铸坯柱状晶发达，增加轧制后螺纹钢表层树枝状组织占比，容易导致冷弯开裂。
10.6、连铸生产hrb500e螺纹钢浇次前2炉过热度高，生产的hrb500e热坯存在粗大的原始奥氏体，热送入加热炉非常不利于轧制过程中动态再结晶，容易在螺纹钢表面产生树枝状组织引发冷弯开裂。
11.7、轧制前在加热炉保温时间不够，保温时间65
±
5分钟，出加热炉开轧温度控制范围1040-1080℃，开轧温度控制偏高导致晶粒尺寸偏大，导致钢筋表面树枝状组织占比增加。
12.基于此，我们提出一种hrb500e螺纹钢冷弯开裂控制工艺。


技术实现要素：

13.本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种hrb500e螺纹钢冷弯开裂控制工艺，转炉出钢避免使用含铌合金微合金化；控制钢水n元素含量在合适范围内，既保证n元素对螺纹钢沉淀强化作用，又避免过高的n元素含量增加裂纹产生几率；延长精炼时间，保证钢水中夹杂物在精炼过程较长的上浮时间；稳定钢水罐底吹氩气压力在稳定的范围内，既保证精炼吹气去夹杂的效果，又避免钢水因剧烈搅拌二次氧化；降低连注钢水过热度与拉速，避免连铸坯柱状晶发达；通过调整铸坯倒运入加热炉时间、轧制前加热炉保温时间、轧制开轧温度等工艺操作，减少螺纹钢表层树枝状组织占比。
14.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
15.一种hrb500e螺纹钢冷弯开裂控制工艺，包括以下步骤：
16.s1：对炼钢成份进行控制，同时hrb500e螺纹钢转炉出钢避免使用含铌元素合金微合金化；
17.s2：选择炉体，加入铁水；
18.s3：转炉冶炼采用高拉补吹工艺，冶炼终点钢水；
19.s4：转炉出钢采用钒氮合金加钒铁合金微合金化；
20.s5：转炉出钢，进精炼站，钢水在cas精炼吹氩时间大于10分钟；钢水罐底吹氩气压力范围在0.5-1.2mpa范围内；
21.s6：连铸机5机5流，连铸浇钢过热度在10-25℃范围内，利用钢水罐加盖保温配合连铸低过热度浇钢，保证拉坯速度按≯4.0m/min控制；
22.s7：hrb500e连铸坯分别在当炉浇注前期和中后期各流各取一块低倍，对所取低倍进行评级；
23.s8：每个浇次前2炉生产铸坯不热送，待铸坯冷却至表面温度低于200℃以下再发往轧钢轧制；且轧制无需任何穿水设备，无任何穿水冷却工艺；
24.s9：铸坯利用热送轨道热送后直接入轧钢加热炉，铸坯在加热炉内加热时间按照85
±
5分钟控制，开轧温度按照950-1050℃控制；铸坯轧制时前两道次压下率，第一道次压下率≮28％，第二道次压下率≮32％；
25.s10：得到钢材成品，并进行各成份检测得出结果。
26.优选地，所述步骤s1中炼钢成份控制标准如下：c：0.21％-0.25％；si：0.55％-0.8％；mn：1.45％-1.6％；p≤0.04％；s≤0.04％；v：0.056％-0.095％。
27.优选地，所述步骤s4中具体操作为：根据钒氮合金化验结果，按单炉出钢量120吨，采用钒氮合金增钒约0.054％计算，则单炉需加入钒氮合金约82kg；再根据钒铁合金成份化验结果，根据不同规格hrb500e螺纹钢v元素含量标准要求，灵活控制钒铁加入量，保证钢水终点v元素含量符合钢种控制标准要求，即终点v元素含量在0.056％-0.095％范围内的要求。
28.综上所述，本发明包括以下至少一种有益效果：
29.第一、本技术通过以热轧带肋螺纹钢筋作为控制对象，通过对炼钢微合金化、精炼工艺操作、连铸工艺操作、轧制温度等工艺进行优化，且轧制过程无任何穿水冷却设备以及穿水冷却工艺，避免螺纹钢冷弯开裂。
30.第二、本技术的hrb500e螺纹钢避免使用含铌元素合金微合金化，降低钢材冷弯开
裂发生几率。
31.第三、本技术的hrb500e螺纹钢通过出钢微合金化调整，即使用钒铁合金部分代替钒氮合金，使螺纹钢含有适当的n元素含量范围(90-120ppm)。这样即充分利用了n元素对钢筋力学性能的强化作用，又避免因n元素含量过高导致螺纹钢裂纹敏感性和脆性增加。
32.第四、本技术的hrb500e螺纹钢无需进lf炉冶炼，但是明确要求cas站吹氩精炼时间在10分钟以上，减少生产成本且有利于夹杂物上浮去除。
33.第五、本技术的hrb500e螺纹钢在cas站吹氩操作有明确的吹氩气体压力控制范围，现场生产操作性强且有利于提高钢水洁净度。
34.第六、本技术的hrb500e螺纹钢通过明确连铸生产浇钢过热度和拉速工艺参数，控制铸坯柱状晶占比，提高了铸坯质量。
35.第七、本技术的hrb500e螺纹钢通过明确浇次前2炉发坯方式、铸坯加热时间、铸坯开轧温度、铸坯轧制前2道压下量等工艺参数，减少了hrb500e螺纹钢发生冷弯开裂缺陷的几率。
具体实施方式
36.以下对本发明作进一步详细说明。
37.实施例一
38.本发明公开一种hrb500e螺纹钢冷弯开裂控制工艺，包括以下技术要求：
39.1、hrb500e螺纹钢转炉出钢避免使用含铌元素合金微合金化，降低钢材冷弯开裂发生几率；炼钢成份控制标准如下：c：0.21％-0.25％；si：0.55％-0.8％；mn：1.45％-1.6％；p≤0.04％；s≤0.04％；v：0.056％-0.095％。
40.2、采用钒铁合金部分代替钒氮合金复合微合金方式避免钢水n元素含量高。具体操作为根据钒氮合金化验结果(钒氮合金v元素含量约78％)，按单炉出钢量120吨，采用钒氮合金增钒约0.054％计算，则单炉需加入钒氮合金约82kg；再根据钒铁合金成份化验结果(钒铁合金v元素含量约50％)，根据不同规格hrb500e螺纹钢v元素含量标准要求，灵活控制钒铁加入量，保证钢水终点v元素含量符合钢种控制标准要求，即终点v元素含量在0.056％-0.095％范围内的要求。
41.3、hrb500e螺纹钢生产无需进lf炉冶炼，但钢水在cas精炼吹氩时间大于10分钟，钢水中夹杂物在cas站精炼过程有较长的上浮时间。
42.4、使用钢水罐底吹氩气压力范围在0.5-1.2mpa范围内，既保证精炼吹气去夹杂的效果，又避免钢水因剧烈搅拌二次氧化。
43.5、连铸浇钢(155mm方坯)过热度在10-25℃范围内，利用钢水罐加盖保温配合连铸低过热度浇钢，保证拉坯速度按≯4.0m/min控制，避免铸坯柱状晶发达。
44.6、每个浇次前2炉生产铸坯不热送，待铸坯冷却至表面温度低于200℃以下再发往轧钢轧制。
45.7、铸坯在加热炉内加热时间按照85
±
5分钟控制，开轧温度按照950-1050℃控制。
46.8、铸坯轧制时前两道次压下率，第一道次压下率≮28％，第二道次压下率≮32％。达到充分破碎铸坯奥氏体晶粒的效果。
47.9、轧制无需任何穿水设备，无任何穿水冷却工艺。
48.实施例二
49.以25mm规格hrb500e螺纹钢生产为例：
50.步骤1、制定25mm规格hrb500e抗震钢筋成份标准如下：c：0.21％-0.25％；si：0.55％-0.65％；mn：1.45％-1.6％；p≤0.04％；s≤0.04％；v：0.064％-0.072％。
51.步骤2、炉号22103164，加入铁水100吨，铁水成份：c：0.42％；si：0.54％；mn：0.28％；p：0.148％；s：0.023％；铁水温度1299℃，加入废钢20吨。
52.步骤3、转炉冶炼采用高拉补吹工艺，冶炼终点钢水成份：c：0.08％；si：0.0036％；mn：0.12％；p：0.015％；s：0.021％；终点温度1639℃。
53.步骤4、转炉出钢采用钒氮合金加钒铁合金微合金化。在出钢1/4时向钢水中加入：硅钙钡脱氧剂20kg，硅铝钡脱氧剂20kg，碳粉120kg，硅锰合金1350kg，硅铁合金410kg，钒氮合金82kg，钒铁合金23kg。
54.步骤5、转炉出钢量115.3吨，进精炼站成份：c：0.224％；si：0.584％；mn：1.46％；p：0.017％；s：0.018％；v:0.071％，进精炼站钢水温度1583℃，在站加入硅锰合金100kg：在精炼吹氩时间12分钟，钢水罐氩气压力范围0.5-1.2mpa，出站温度1556℃，钢水罐起吊前加盖后上台浇注。
55.步骤6、连铸机5机5流，断面尺寸为155mm方坯，hrb500e液相线温度1505℃，中包温度范围1515-1525℃，符合要求；拉坯速度3.8-4.0m/min，符合要求；拉钢周期32min。中包取样结果：c：0.233％；si：0.584％；mn：1.53％；p：0.018％；s：0.018％；v:0.071％。
56.钢水罐开浇后中包温度与各流拉速如下表：
[0057][0058]
步骤7、hrb500e连铸坯分别在当炉浇注前期和中后期各流各取一块低倍，所取低倍评级结果如下：
[0059]
[0060][0061]
步骤8、铸坯利用热送轨道热送后直接入轧钢加热炉，在加热炉时间80-90min，开轧温度1020℃，终轧速度15m/s，第一道次压下率29％，第二道次压下率32％。
[0062]
步骤9、钢材成品成份检测结果：c：0.236％；si：0.594％；mn：1.55％；p：0.016％；s：0.017％；v:0.071％。
[0063]
步骤10、钢材成品气体元素含量检测结果：o元素含量25ppm，n元素含量88ppm，h元素含量0ppm。
[0064][0065][0066]
步骤11、钢材力学性能检测结果：屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、断面收缩率等，如下表。
[0067][0068]
步骤12、得到冷弯成品。
[0069]
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。