一种菲标直条螺纹钢及其低成本生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于钢铁材料制作领域，具体来说涉及一种菲标直条螺纹钢及其低成本生产工艺。其组成按重量百分数计为[C]：0.25～0.30％、[Si]：0.20～0.30％、[Mn]：0.60～0.80％、[Cr]：0.35～0.45％、[P]≤0.045％、[S]≤0.045％，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，碳当量≤0.55％。生产方法包括转炉冶炼、软吹氩工序、小方坯连铸和轧机轧制。本发明通过合理设计C、Si、Mn元素的含量，并添加一定含量的Cr，从而有效提高了直条螺纹钢的抗拉强度、屈服强度及塑性指标，配合合理的加热温度及轧制工艺控制，生产出的菲标直条螺纹钢，成本低廉，不需要穿水，完全符合菲标螺纹钢的各项技术要求。
【专利说明】
-种菲标直条螺纹钢及其低成本生产工艺
技术领域
[0001] 本发明属于钢铁材料制作领域，具体来说设及一种菲标直条螺纹钢及其低成本生 产工艺。
【背景技术】
[0002] 直条螺纹钢是表面带肋的钢筋，亦称带肋钢筋，通常带有2道纵肋和沿长度方向均 匀分布的横肋。横肋的外形为螺旋形、人字形、月牙形3种。用公称直径的毫米数表示。带肋 钢筋的公称直径相当于横截面相等的光圆钢筋的公称直径。带肋钢筋在混凝±中主要承受 拉应力，由于肋的作用，和混凝±有较大的粘结能力，因而能更好地承受外力的作用。
[0003] 螺纹钢属于建筑用钢，广泛用于房屋、桥梁、道路等±建工程建设。大从高速公路、 铁路、桥梁、涵桐、隧道、防洪、水巧等公用设施，小到房屋建筑的基础、梁、柱、墙、板，螺纹钢 都是不可或缺的结构材料，要求直条具有高的强度、良好的初性、良好的焊接性、良好的延 伸率、一定的耐腐蚀性等特点。建筑用钢在全球钢铁消费市场占有举足轻重的地位，而螺纹 钢是建筑行业常见的、使用量最大的钢铁材料。随着发展中国家城镇化程度的不断深入，基 础设施建设、房地产的蓬勃发展对螺纹钢的需求强烈。钢筋混凝±结构仍然是当前及未来 相当长时期内发展中国家建筑的主要结构形式。因此，可W预期螺纹钢需求量和产量仍将 保持较高水平，为了拓展国际业务，提高产品市场竞争力，开发菲标螺纹钢具有广阔的前 景。
[0004] 目前，国外螺纹钢市场均具有相应的国家标准，但菲标对抗拉强度要求较高，且客 户不允许穿水，由于直条成份中碳含量较高，且含有0.35%~0.45%的铭，铭可W细化晶 粒，从而进一步提高性能，但若生产过程中采用工艺不当，会对延伸率等其他力学性能指标 造成不利影响，同时会加大焊接性能合格的难度。由于用户要求获得高的力学性能、良好的 表面质量、焊接性能及塑性指标的最终产品，因而直条应具有合理、稳定的化学成分、高的 力学性能W及合理的负公差率。其关键技术在于确保化学成分和力学性能合格的同时，如 何在低成本生产下，有效避免直条在用户使用过程中因母材原因引起的焊接不合、塑性不 好、生诱等，也是目前菲标螺纹钢的相关生产厂家所遇到的共同难题。
[0005] 目前，国内中国专利数据库中设及热社钢筋的技术方案较多，但尚无设及菲标直 条螺纹钢的内容。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对W上技术难题，通过合理设计化学成分、工艺设计和参数 选择，提供一种菲标直条螺纹钢及其低成本生产工艺，确保该钢屈服强度Rel > 300MPa、抗 拉强度500MPa、伸长率A2G()>20 %，且成本低廉、直条焊接性能和塑性指标良好，最终达 到盘条在满足力学性能的同时，避免直条在使用过程中因母材原因引起焊接不合、塑性不 好、生诱等目的。
[0007] 为了实现上述目的，本发明所设及的一种菲标直条螺纹钢，其化学成份按重量百 分数计为：[口《0.30%、[]?11]《1.20%、[吐]>0.30%、[?]《0.050%、[5]《0.050%、其余 为化和不可避免的杂质，碳当量《0.55%。
[000引优选地，其化学成份按重量百分数计为：[口 ： 0.25~0.30%、[Si]: 0.20~0.30%、 []?11]:0.60~0.80%、[化]:0.35~0.45%、[?]《0.045%、[5]《0.045%，其余为。6和不可 避免的杂质，碳当量0.40~0.50%，其中，菲标螺纹钢碳当量（％ )计算公式为:碳+儘/6+铜/ 40+儀/20+铭/10-钢/50-饥/10。
[0009] 本发明成分设计理由：
[0010] C是钢中重要、廉价的强化元素，通过在钢中形成固溶体组织来提高钢的强度，但 含量过高会使钢的焊接性能降低。本发明中优选为0.25~0.30% ;
[0011] Si可W提高钢的强度，但含量过高会使钢的塑性和初性降低。本发明优选为0.20 ~0.30%;
[0012] Μη可W起到固溶强化的作用，但儘含量过高易诱发偏析，且增加生产成本。为确保 强度和控制生产成本，本发明中优选为0.60~0.80% ;
[0013] Cr可W提高钢的强度，且当Cr含量超过0.30%时具有耐腐蚀的作用，但同时会影 响钢的焊接性和组织。本发明中优选为0.35~0.45% ;
[0014] P、S为钢中的有害元素，本发明中优选为P《0.045%、S《0.045%。
[0015] 本发明提供了一种上述菲标直条螺纹钢的生产方法，包括转炉冶炼工序、氣站吹 氮工序、小方巧连铸工序和社制工序步骤，具体操作如下：
[0016] (1)转炉加入炼钢原料进行高枪位冶炼，采用全程底吹氮揽拌，控制出钢[C]0.08 ~0.20 %，出钢[P]《0.040 %，出钢1/4时随钢流依次顺序加入碳化娃、侣饼、合金，且合金 使用前已烘烤，出钢过程采用滑板挡渣操作，出钢时间为4~5min，出钢增碳按中下限配。
[0017] 作为优选，步骤（1)中采用的炼钢原料为废钢、生铁和铁水，废钢占所述炼钢原料 总重的3 %~5 %，生铁占所述炼钢原料总重的7 %~10 %，所述炼钢原料的总装入量130~ 140t/炉，转炉冶炼14~16min，出钢溫度为1650~1700°C，出钢采用挡渣操作，下渣量不超 过50mm;
[0018] 作为优选，步骤（1)中所述的合金为娃儘、娃铁和高碳铭铁，其中，相对于所述炼钢 原料的加入量，碳化娃为0.6~1. Okg/t、侣饼0.20~0.50kg/t、娃儘9.6~10.4kg/t、娃铁 1.5~1.化g/t、高碳铭铁6.2~6.8kg/t;
[0019] (2)钢水进入氣站后，大氣气量吹氣(钢液面翻动直径200~400mm)，3分钟后喂入 适量娃巧线，调小氣气流量(钢液面翻动直径50~100mm)，进行钢包底软吹氣操作，确保渣 面蠕动，钢液不裸露；
[0020] 进一步地，步骤(2)中所述大氣气量揽拌压力1.0~1.2MPa，流量250~35(ML/min， 3分钟后喂入30~100m/炉的娃巧线，所述软吹氣揽拌压力调整为0.3~0.4M化，流量60~ 8(ML/min，所述软吹氣时间> 8分钟，总吹氣时间> 12分钟；
[0021] (3)连铸工序采用全程保护诱铸，开诱炉次1595~1625Γ、连诱炉次1575~1595 。(：，连铸中包采用快换中包，水口直径> 30mm，拉速控制在1.90 ± 0.05m/min;
[0022] 结晶器使用结晶器保护渣，一冷水流量为105 ± lOmVh，水溫差6.0~8.5°C，二冷 采用中强冷配水模式；
[0023] 作为优选，步骤(3)中，连铸全程保护诱铸，大包长水口氣封保护，中包使用覆盖剂 和碳化稻壳双层覆盖，所述使用时间《28小时，所述水口使用时间6.5~7.化，所述结晶器 保护渣使用西保专用HRB400保护渣，碱度为R = 0.70~0.75,烙点1190~1230°C，粘度为 1.25~1.45Pa. S/1300°C ;每隔4小时测量一次液渣层厚度，确保液渣层深度为6~9mm，
[0024] 进一步地，步骤(3)中所述的中强冷配水模式中，比水量1.化/kg，二冷、足漉段均 为全水冷却，确保矫直段溫度大于980°C ;
[0025] (4)社制工序控制好加热炉溫度、社制速度、抛钢溫度等参数，
[00%]作为优选，步骤(4)中所述的加热炉二段炉顶溫度890±40°C，加热炉一段炉顶溫 度 1050±40°C:均热段炉溫 1160 ~1220°C，开社溫度 1090±30°C，社速 11.5~12.5111/111111，抛 钢溫度960 ± 15°C，负公差率-2.0~-3.0。
[0027] 本发明的有益效果在于：
[0028] 本发明设计成分时优选较高含量的廉价碳元素提高强度指标，加入适量的铭元素 代替饥元素，即可进一步提高强度指标，又可W获得一定的耐蚀性能，为后续不穿水及其他 社制工艺的设计提供了有利条件，满足了用户对菲标直条螺纹钢不允许穿水的使用需求， 克服了直条螺纹钢在用户使用过程中存在的焊接不合、塑性不好、生诱等问题。
[0029] 通过控制较高的出钢溫度、选用烘烤后的合金、控制吹氣时间和流量、控制出钢 碳，且出钢增碳按中下限配、控制合理的社速、抛钢溫度和较小的负公差等手段来克服加入 铭元素带来的溫降过大影响诱铸、加铭增碳影响塑性指标及焊接性能、加铭易生成马氏体 组织造成断裂等不利影响。
[0030] 本发明工艺与现有工艺技术相比，具有操作简单，生产效率高，生产的产品成本低 廉，表面质量良好、不生诱，力学性能、塑性指标和焊接性能指标良好等特点，提高了产品的 市场竞争力，具有显著的经济效益和社会效益。
【具体实施方式】
[0031] 生产工艺简述如下：
[0032] 12化转炉冶炼^氣站软吹氣^小方巧连铸(160*160mm2)^社机社制。
[0033] 实施例1
[0034] (1)转炉采用的炼钢原料为废钢、生铁和铁水，废钢占所述炼钢原料总重的4%，生 铁占所述炼钢原料总重的8.5%，总装入量135t/炉；
[0035] (2)转炉冶炼过程中采用全程底吹氮揽拌，吹炼时间为15分钟，出钢[C]0.15%，出 钢[P]0.035%，出钢溫度1680°C，出钢1/4时随钢流依次顺序加入碳化娃为0.8kg/t、侣饼 0.40kg/1、娃儘10.0kg/1、娃铁1.化g/t、高碳铭铁6.4kg/1，且合金使用前已烘烤，出钢过程 中采用挡渣操作，下渣量小于50mm，出钢时间为4.5min，出钢增碳按中下限配；
[0036] (3)钢水进入氣站后，大氣气量吹氣揽拌压力1. IMPa，流量30(ML/min(钢液面翻动 直径200~400mm)，3分钟后喂入适量娃巧线，调小氣气流量，软吹氣揽拌压力调整为 0.35MPa，流量7(ML/min(钢液面翻动直径50~100mm)，进行钢包底软吹氣操作，确保渣面蠕 动，钢液不裸露，软吹氣时间10分钟，总吹氣时间15分钟；
[0037] (4)连铸工序采用全程保护诱铸，大包长水口氣封保护，中包采用快换中包，使用 覆盖剂和碳化稻壳双层覆盖，使用时间26小时，中包水口直径> 30mm，水口使用时间化;结 晶器使用结晶器保护渣，结晶器保护渣使用西保专用皿B400保护渣，碱度为R = 0.72,烙点 1210°C，粘度为1.35化.S/1300°C;每隔4小时测量一次液渣层厚度，液渣层深度为6~9mm;
[0038] (5)本炉次为开诱炉次，软吹后吊包溫度1605°C，过热度为35°C，拉速1.90m/min， 一冷水流量为105 ± lOmVh，水溫差6.0~8.5°C，二冷采用中强冷配水模式，比水量1.化/ kg，二冷、足漉段均为全水冷却;连铸巧矫直段溫度大于980°C ;
[0039] (6)社制工序控制好加热炉溫度、社制速度、抛钢溫度等参数，加热炉二段炉顶溫 度892°C，加热炉一段炉顶溫度1055°C :均热段炉溫1189°C，开社溫度1093°C，社速12.0m/ min,抛钢溫度96rC，负公差率-2.5。
[0040] 实施例2
[0041] 废钢占所述炼钢原料总重的4.5%，生铁占所述炼钢原料总重的8.0%，总装入量 136t/炉，其余操作与实施例2相同。
[0042] 实施例3
[0043] 出钢[C]:0.14%，出钢[P]0.030%，出钢溫度1675°C，其余操作与实施例2相同。
[0044] 实施例4
[0045] 软吹氣时间12分钟，总吹氣时间16分钟，其余操作与实施例2相同。
[0046] 实施例5
[0047] 均热段炉溫1585°C，开社溫度1090°C，社速12.0m/min，抛钢溫度958°C，其余操作 与实施例2相同。
[004引对比实施例1
[0049]将实例1步骤（4)中结晶器使用西保专用的HRB400保护渣，（碱度R = 0.72，烙点 1210°C，粘度1.35(Pa. s/1300°C )修改为西峡冶材专用的低碳钢保护渣，（碱度R = 1.05，烙 点1153°C，粘度0.875(化.s/1300°C )，其他条件同实施实例1。对最终制得的连铸巧进行检 查，连铸巧质量不理想，表面存在渣沟、细小裂纹等缺陷，对最终制得的钢材进行表面质量 检验，直条表面存在多处小裂纹，用户使用过程中出现断裂现象，且延伸率偏低。
[(K)加]对比实施例2
[0化1 ] 将实例1步骤(6)中"社速12. Om/min，抛钢溫度96Γ(Τ修改为"社速13m/min，抛钢 溫度loiotr'，其他条件同实施实例1。对最终制得的钢材进行力学性能检测，经检测屈服强 度Re 1:268MPa;抗拉强度Rm: 456MPa，远低于本发明实施例中制备的钢材的力学性能。
[0化2]对比实施例3
[0化3] 将实例1步骤(6)中"社速12. Om/min，抛钢溫度96Γ(Τ修改为"社速1 Im/min，抛钢 溫度900°C"，其他条件同实施实例1。对最终制得的钢材进行表面和金相组织检测，经检测 直条表面生诱严重，且金相组织存在马氏体组织。
[0054] 实施例1~5所制得的27抓的成品化学成分、性能和金相组织分别见表1和表2所示
[0055] 表1实例1~5所制备的钢的成品化学成分(wt/%)
【主权项】
1. 一种菲标直条螺纹钢，其特征在于:所述的菲标直条螺纹钢的化学成份按重量百分 数计为，[C]彡0.30%、[]^]彡1.20%、[0]彡0.30%、[?]彡0.050%、[5]彡0.050%、其余为 Fe和不可避免的杂质，碳当量<0.55%。2. 如权利要求1所述的菲标直条螺纹钢，其特征在于:所述的菲标直条螺纹钢的化学成 份按重量百分数计为，[C]0.25~0.30%、[Si]0.20~0.30%、[Mn]0.60~0.80%、[Cr]0.35 ~0.45 %、[P]彡0.045 %、[S]彡0.045 %，其余为Fe和不可避免的杂质，碳当量0.41~ 0.50 %，其中，菲标螺纹钢碳当量（％ )计算公式为:碳+锰/6+铜/40+镍/20+铬/10-钼/50-钒/10。3. -种如权利要求1所述的菲标直条螺纹钢的生产工艺，其特征在于:所述的制备方法 包括转炉冶炼工序、软吹氩工序、连铸工序和乳制工序，具体操作为： (1) 转炉加入炼钢原料进行高枪位冶炼，采用全程底吹氮搅拌，控制出钢[C]0.08~ 0.20 %，出钢[P]<0.040 %，出钢1/4时随钢流依次顺序加入碳化硅、铝饼、合金，且合金使 用前已烘烤，出钢过程采用滑板挡渣操作，出钢时间为4~5min，出钢增碳按中下限配； (2) 钢水进入氩站后，大氩气量吹氩，其中，钢液面翻动直径200~400mm，3分钟后喂入 适量硅钙线，调小氩气流量，其中，钢液面翻动直径50~100mm，进行钢包底软吹氩操作，确 保渣面蠕动，钢液不裸露； (3) 连铸工序采用全程保护浇铸，开浇炉次1595~1625°C、连浇炉次1575~1595°C，连 铸中包采用快换中包，水口直径彡30mm，拉速控制在1.90±0.05m/min; 结晶器使用结晶器保护渣，一冷水流量为105±10m3/h，水温差6.0~8.5°C，二冷采用中 强冷配水模式； (4) 乳制工序控制好加热炉温度、乳制速度、抛钢温度。4. 如权利要求3所述的菲标直条螺纹钢的生产工艺，其特征在于：步骤（1)中采用的炼 钢原料为废钢、生铁和铁水，废钢占所述炼钢原料总重的3%~5%，生铁占所述炼钢原料总 重的7%~10%，所述炼钢原料的总装入量130~140t/炉，转炉冶炼14~16min，出钢温度为 1650 ~1700°C。5. 如权利要求3所述的菲标直条螺纹钢的生产工艺，其特征在于：步骤（1)中所述的合 金为硅锰、硅铁和高碳铬铁，其中，相对于所述炼钢原料的加入量，碳化硅为0.6~1. Okg/t、 错饼0 · 20~0 · 50kg/t、娃猛9 · 6~10 · 4kg/t、娃铁1 · 5~1 · 7kg/t、高碳络铁6 · 2~6 · 8kg/t。6. 如权利要求3所述的菲标直条螺纹钢的生产工艺，其特征在于:步骤(2)中，大氩气量 搅拌压力1.0~1.2MPa，流量250~350NL/min，3分钟后喂入30~100m/炉的硅钙线，所述软 吹氩搅拌压力调整为0.3~0.4MPa，流量60~80NL/min，所述软吹氩时间彡8分钟，总吹氩时 间彡12分钟。7. 如权利要求3所述的菲标直条螺纹钢的生产工艺，其特征在于:步骤(3)中，连铸全程 保护浇铸过程中，大包长水口氩封保护，中包使用覆盖剂和碳化稻壳双层覆盖，所述中包使 用时间<28小时，所述水口使用时间6.5~7.5h，所述结晶器保护渣使用西保专用HRB400保 护渣，碱度为R=0.70~0.75,熔点1190~1230°C，粘度为1.25~1.45Pa.S/1300°C;每隔4小 时测量一次液渣层厚度，确保液渣层深度为6~9mm。8. 如权利要求3所述的菲标直条螺纹钢的生产工艺，其特征在于：步骤(3)中所述的中 强冷配水模式中，比水量1. 〇L/kg，二冷、足辊段均为全水冷却，确保矫直段温度大于980°C。9.如权利要求3所述的菲标直条螺纹钢的生产工艺，其特征在于：步骤(4)中所述的加 热炉二段炉顶温度890 ±40°C，加热炉一段炉顶温度1050 ±40°C，均热段炉温1160~1220 °C，开乳温度1090±30°C，乳速ll·5~12·5m/min，抛钢温度960±15°C，负公差率-2·0~-3·0 o
【文档编号】C21C7/072GK106011672SQ201610619462
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】豆乃远
【申请人】常州东大中天钢铁研究院有限公司