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亚游官网含钛抗震螺纹钢HRB400E生产工艺的开发

更新时间:2019-08-22 02:22
 

  本研究提出一种生产HRB400E高强度抗震钢筋的生产工艺,该抗震钢筋的重量百分比化学组分为C:0.20%-0.25%,Si:0.30%-0.40%,Mn:1.45%-1.60%,Ti:0.025%-0.035%,Al:0.015%-0.023%,S≤0.045%,P≤0.045%,残余元素<0.05%。其生产工艺为:转炉冶炼-吹氩-连铸浇注-加热-轧制-冷却-冷剪定尺-检验-收集-入库。本研究通过加入Ti及控制轧制工艺,减少了V的加入量,在降低生产成本的同时,提高了钢筋的抗震性能。

  建筑物的抗震性能与混凝土中所用的抗震钢筋有非常重要的关系,因而近年来,抗震钢筋引起了业内人士的高度关注。钢筋中含有N,活跃的N具有应变时效性,会使得钢筋随时间失去韧性并脆化,导致抗震性能变差。现有技术中向钢筋内加入V,V可以与活跃的N结合,形成沉淀速度快、弥散度小、析出温度低、沉淀颗粒细且不易聚集长大的VN。但是,V价格昂贵,为了减少V的加入量,部分技术采用轧后控冷(上冷床温度880±20℃),以增强钢筋性能、降低生产成本,但是轧后控冷屈服强度的提高幅度大于抗拉强度的提高幅度,进而导致强屈比小于1.25,不符合抗震钢筋的要求。

  采用Ti合金化的新的抗震钢筋加工工艺,要求在减少V的加入量、降低生产成本的同时,不至于影响钢筋的抗震性能,这是目前需要解决的关键技术问题。

  钛在螺纹钢中的作用是:钛可以提高钢的高温淬透性,形成碳化物倾向、细化晶粒的作用大,能稍提高强度、硬度,提高塑性。

  钛也能显著地提高焊缝金属的抗拉强度,对改善塑性和韧性有利。但必须控制在一个适量的最佳范围内。钛过少,不起作用;过多,反而导致焊缝韧性大幅度下降。最合适的钛含量取决于强度水平和氧含量。如在中等强度焊缝金属中,最合适的钛含量为0.1%,而在高强度焊缝中,含钛0.015%的焊缝金属韧性最好。钛对低合金高强度钢焊缝金属冲击韧性有利的影响是与焊缝金属中的氮结合,减少固溶氮的有害作用,生成TiN作为结晶核心,促使焊缝成为细晶粒组织,其脱氧作用,减少了焊缝中的焊氧量。

  钢筋的生产工艺流程为:高炉铁水→转炉冶炼→钢包合金化及底吹Ar→连铸方坯→加热炉加热→粗轧→中轧→精轧→穿水→冷床冷却→剪切→精整(取样、点数、标牌等)→入库发货。

  为合理稳定地控制钢筋的化学成分,提高钢的纯净度,要求铁水装入量实行定量装入,其次加强冶炼过程中的控制稳定性。出钢后,再进行不小于3min 的钢包底吹氩,以确保钢水成分、温度的均匀。连铸过程中,在稳定拉速的前提下,中间包液面加覆盖剂保温,中间包到结晶器采用浸入式水口保护浇注,防止钢流二次氧化。同时,浇注过程对液面高度、结晶器冷却水强度等均进行严格控制,以期获得良好的铸坯质量。

  铁水、废钢计量装炉,根据铁水成分合理加入废钢,严禁配入高S、P的废钢,在冶炼及连铸过程中,使用的一切原材料均必须清洁干燥,铁水(S≤0.030%,P0.130%)要求成分稳定。

  工作氧压控制在0.7-0.85 MPa,炉渣碱度控制在2.7-3.0之间。吹炼时积极创造去磷、硫条件,以达到尽快去除磷、硫的目的,亚游官网,为终点拉碳做好准备。

  炉中终点C控制在≥0.08%,力求一次拉碳成功,避免后吹,降低钢水氧化性;保证红包出钢,出钢时间2.0-4.0min;出钢温度控制在1650-1680℃(目标1660℃)。

  合金随钢流加入,合金加入顺序为:脱氧剂(钢砂铝)→SiMn→FeSi,对终点钢水过氧化的炉号一定要保证脱氧,根据终点氧化性,钢砂铝加入1.0-2.0kg/t钢,合金加入时间,增碳剂和其他合金在出钢2/3前加完,在出钢5/6-6/7时加挡渣锥,钢包渣层≤50mm,以稳定合金收得率和避免钢水回磷。

  到站定氧,加入钛铁,中吹2min,然后弱吹氩时间≥8min,镇静时间4-15 min;氩后温度 1590-1610℃,开机或换罐炉号出钢温度提高20℃。本研究中的钛铁Ti含量为30% ,收得率按照50%计算(出钢C含量0.08%)。

  2)液相线℃,中间包温度控制:t=1520-1540℃(目标温度1525℃) ,禁止连铸大包、中包异钢种冷坯调温。中间包保持高液面操作,钢水深度≥500mm。

  2)轧制过程控制:粗轧、中轧和精轧,粗轧后先1#剪切头再进行中轧,中轧后控冷、2#剪切头后再精轧,精轧后3#剪剪切倍尺,轧制尺寸控制依据《孔型系统图》进行调整。

  检验项目:屈服强度、抗拉强度、延伸率、最大力伸长率、冷弯、负差、金相组织。力学性能要求见表1所示。

  工艺生产过程:转炉冶炼(出钢温度为1680℃)→吹氩(转炉出钢前即将氩气打开,转炉出钢全程吹氩,中吹2.5min、软吹8.4min,氩后温度为1586℃)→连铸浇注→加热→轧制→冷却→冷剪定尺→检验→收集→入库。

  转炉冶炼终点碳为0.078%、转炉出钢1/4时,均匀加入钢砂铝1.2kg/t,出钢2/3时添加完毕;转炉出钢1/3时,开始加硅铁、锰铁、增碳剂,至出钢2/3时添加完毕;出钢1/3时,随钢流加入煤质增碳剂,到氩站定氧加入钛铁。

  轧制规格为Φ20mm,轧制时开轧温度控制在1080℃,精轧温度控制在950℃。其中,冷却在冷床上进行,上冷床温度为881℃。经测试,本实施例制得的抗震钢筋的金相结构为珠光体+索氏体+少量铁素体,该钢筋的强屈比为1.33、珠光体晶粒度为9.5-11级符合标准要求,弯曲无裂纹,负差为-4.5%。

  工艺生产过程:转炉冶炼(出钢温度为1665℃)-吹氩(转炉出钢前即将氩气打开,转炉出钢全程吹氩,中吹3min、软吹9.4min,氩后温度为1581℃)-连铸浇注-加热-轧制-冷却-冷剪定尺-检验-收集-入库。

  其中,转炉冶炼终点碳为0.056%,转炉出钢1/4后,均匀加入脱氧剂-钢砂铝1.4kg/t,出钢2/3时添加完毕;转炉出钢1/3时,开始加硅铁、硅锰、增碳剂,至出钢2/3时添加完毕,氩站到站定氧加入钛铁合金。其中,轧制规格为Φ20mm,轧制时开轧温度控制在1070℃,精轧温度控制在945℃;冷却在冷床上进行,上冷床温度为900℃。经测试,本实施例制得的抗震钢筋的金相结构为珠光体+索氏体+少量铁素体,该钢筋头部的强屈比为1.34、晶粒度为9.5-11级。试样弯曲无裂纹,负差为-4.3%。

  生产工艺过程:转炉冶炼(出钢温度为1675℃)→吹氩(转炉出钢前即将氩气打开,转炉出钢全程吹氩,中吹4min、软吹8min,氩后温度为1585℃)→连铸浇注→加热→轧制→冷却→冷剪定尺→检验→收集→入库。

  转炉冶炼终点碳为0.10%转炉出钢1/4时,均匀加入脱氧剂钢砂铝1.0kg/t,出钢2/3时添加完毕;转炉出钢1/3时,开始加硅铁、硅锰、增碳剂,至出钢2/3时添加完毕,氩站到站定氧加入钛铁合金。其中,轧制规格为Φ20mm,轧制时开轧温度1110℃,精轧温度980℃;冷却在冷床上进行,上冷床温度为860℃。经测试,本实施例制得的抗震钢筋的金相结构为珠光体+索氏体+少量铁素体,该钢筋的强屈比为1.34、晶粒度为9.5-11级。试样弯曲无裂纹,负差为-4.4%。实际生产的抗震钢筋性能检测情况见表2。

  经过三次周密成分和生产设计、试验,对含钛螺纹钢依据其特性进行开发:采用强脱氧剂铝预先脱氧,氩站进行钛合金化,底吹惰性气体氩气进行搅拌,连铸全程保护浇注,较高温度开轧等措施保证产品质量。本次试验含钛高强螺纹钢筋屈服强度大于470MPa,抗拉强度大于630MPa,强屈比在1.32以上,屈屈比小于1.22。其他性能、组织等各方面均优于国标水平且性能稳定,为降低合金费用创造条件,同时,还节约了社会资源。(王占华 李大亮 刘树涛)