一种含铌微合金化hrb400e钢筋的控轧控冷生产工艺
阅读说明：本技术 一种含铌微合金化hrb400e钢筋的控轧控冷生产工艺 (Controlled rolling and controlled cooling production process of niobium-containing microalloyed HRB400E steel bar ) 是由 赵璟珠 于 2020-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于轧制工艺领域,具体涉及一种含铌微合金化HRB400E钢筋的控轧控冷生产工艺,工艺过程为：粗轧→中轧→冷却→精轧→分级冷却→冷床控温；钢坯加热温度控制在1070～1120℃,开轧温度控制在1000～1050℃,精轧温度控制在850～950℃,上冷床温度控制在850～900℃,通过本工艺批量生产的含铌微合金化HRB400E钢筋,其力学性能稳定,抗震性能优良,且强屈比较钒微合金化钢筋稍高,钢筋中的铌含量较低,降低了生产成本。(The invention belongs to the field of rolling process, and particularly relates to a controlled rolling and controlled cooling production process of niobium-containing microalloyed HRB400E steel bars, which comprises the following process steps: rough rolling → medium rolling → cooling → finish rolling → graded cooling → cooling bed temperature control; the heating temperature of a steel billet is controlled to be 1070-1120 ℃, the initial rolling temperature is controlled to be 1000-1050 ℃, the finish rolling temperature is controlled to be 850-950 ℃, the temperature of an upper cooling bed is controlled to be 850-900 ℃, and the niobium-containing microalloyed HRB400E steel bar produced in batches by the process has stable mechanical property, excellent anti-seismic property, higher yield ratio than that of a vanadium microalloyed steel bar, lower niobium content in the steel bar and reduced production cost.)
技术领域
本发明属于轧制工艺领域，具体涉及一种含铌微合金化HRB400E钢筋的控轧控冷生产工艺。
背景技术
目前，HRB400E钢筋是建筑用钢筋的主流，长期以来HRB400E钢筋生产方式单一，主要采用了钒铁和钒氮微合金的方式，造成钒资源紧张、价格上涨，不利于资源的均衡使用，不符合可持续发展理念，同时生产成本过高。
从合理、均衡地利用资源的角度出发，采用铌（Nb）微合金化技术生产400MPa 级钢筋是较好的选择。国内外过去尝试生产含铌HRB400E钢筋时，为了保证钢筋的性能，钢筋中铌重量百分比需在0.03%～0.05%。较高的铌含量不仅增加了成本，还带来一些问题，为保证铌的碳氮化物充分溶入奥氏体中，生产中需要钢坯加热到较高的温度，造成连铸坯裂纹出现概率增加；易出现大比例贝氏体组织，存在钢筋屈服点不明显、断后伸长率偏低、脆断等问题；因此，需要开发出一种简单易行、产品性能稳定的含铌微合金化HRB400E钢筋生产工艺。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种流程更简单、产品性能更稳定的含铌微合金化HRB400E钢筋的控轧控冷生产工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
截面为160×160mm的钢坯经步进梁式加热炉加热后进入连轧机组进行轧制，钢坯在加热炉的加热温度控制在1070～1120℃，铌溶于奥氏体，形成碳、氮化物的温度较高，只有在均热温度下处于固溶态的合金才可能起到阻止再结晶的作用，在均热温度较低时，存在部分未溶微合金碳氮化物，它们不能阻止奥氏体再结晶。因此该钢坯加热温度需要提高；提高加热温度固然可以使合金元素溶解，但均热温度过高会造成晶粒过分粗大，对产品的力学性能不利，又因本钢坯成分设计含铌较低，综合考虑均热温度控制在1070～1120℃。
钢坯的化学成分（重量%）为C:0.19～0.23%，Mn:1.40～1.60%，Si:0.60～0.70%，Nb:0.010～0.015%，S≤0.04%，P≤0.04%，其余主要为铁元素。
所述连轧机组包括根据钢材通过顺序依次设置的粗轧机组、中轧机组、冷却水箱、精轧机组、直喷式分级控冷水箱和冷床，轧制的过程为：粗轧→中轧→冷却→精轧→分级冷却→冷床控温；开轧温度控制在1000～1050℃，精轧温度控制在850～950℃，上冷床温度控制在850～900℃。
开轧时按正常热轧工艺，开轧温度在奥氏体再结晶温度以上，故开轧温度控制在1000～1050℃；在控轧工艺中，铌有2个作用，一是阻止奥氏体晶粒长大，二是抑制奥氏体再结晶；本工艺主要涉及到变形温度的控制，利用连轧机组中的中轧机组和精轧机组间的冷却水箱进行控温，使精轧满足低温轧制的条件，在850～950℃奥氏体未再结晶区时进行轧制，奥氏体反复变形，晶粒被拉长并产生大量变形带，为固态相变的形核提供了有利条件，再加上轧后冷却过程中铌在晶界、亚晶界及晶内析出，不仅阻碍了相变后铁素体的长大，而且使晶内分布更加均匀，从而细化了相变后的铁素体。
在轧后为防止变形后的奥氏体晶粒急剧长大，出精轧后进入水箱冷却，同时为防止过冷组织的出现，轧后分三组分级冷却，上冷床温度控制在850～900℃，控冷后，细小的奥氏体晶粒可有效抑制贝氏体组织产生；在北方，因冬季环境温度低，为防止含铌钢筋因冷却速度过快导致贝氏体的产生，生产时可考虑上冷床后采取一定的保温措施，相变冷却速度控制在4℃/s以下，可满足组织为珠光体+铁素体的要求。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：通过本工艺批量生产的HRB400E钢筋，其力学性能稳定，抗震性能优良，且强屈比较钒微合金化钢筋稍高，产品的晶粒细密匀称呈等轴状，晶粒度9.5级；对产品进行微观金相分析，产品基体组织为珠光体+铁素体，所得结果符合GB/T1499.2～2018标准中关于金相组织的要求，且本工艺流程更加简单易行，钢筋中的铌含量较低，降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明连轧机组的结构示意图。
图中：1为粗轧机组，2为中轧机组，3为冷却水箱，4为精轧机组，5为直喷式分级控冷水箱，6为冷床。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
截面为160×160mm的钢坯经步进梁式加热炉加热后进入连轧机组进行轧制，钢坯的化学成分（重量%）为C:0.19%，Mn:1.40%，Si:0.60%，Nb:0.010%，S：0.04%，P：0.04%，其余主要为铁元素。
所述连轧机组包括根据钢材通过顺序依次设置的粗轧机组1、中轧机组2、冷却水箱3、精轧机组4、直喷式分级控冷水箱5和冷床6；所述粗轧机组1包括四台550型号轧机和两台450型号轧机，所述中轧机组2包括四台450型号轧机和两台350型号轧机，所述精轧机组4包括六台350型号轧机；所述冷却水箱3能实现控轧功能，所述直喷式分级控冷水箱5设置为五组，可满足轧后分级冷却的要求。
钢坯的轧制过程为：粗轧→中轧→冷却→精轧→分级冷却→冷床控温；钢材开轧温度控制在1000～1050℃，在所述中轧机组2与所述精轧机组4间设置的所述冷却水箱3，能够将钢材精轧温度控制在850～950℃，在钢材经精轧后，通过所述直喷式分级控冷水箱5进行分级冷却，能够将钢材上冷床温度控制在850～900℃，所述冷床6为步进式冷床，所述冷床6设置有保温设施，能控制相变冷却速度在4℃/s以下；本工艺生产出的钢筋为φ12～φ25mm的热轧带肋钢筋。
实施例2
截面为160×160mm的钢坯经步进梁式加热炉加热后进入连轧机组进行轧制，钢坯的化学成分（重量%）为C: 0.20%，Mn: 1.50%，Si: 0.65%，Nb: 0.013%，S： 0.03%，P： 0.03%，其余主要为铁元素。
所述连轧机组包括根据钢材通过顺序依次设置的粗轧机组1、中轧机组2、冷却水箱3、精轧机组4、直喷式分级控冷水箱5和冷床6；所述粗轧机组1包括四台550型号轧机和两台450型号轧机，所述中轧机组2包括四台450型号轧机和两台350型号轧机，所述精轧机组4包括六台350型号轧机；所述冷却水箱3能实现控轧功能，所述直喷式分级控冷水箱5设置为五组，可满足轧后分级冷却的要求。
钢坯的轧制过程为：粗轧→中轧→冷却→精轧→分级冷却→冷床控温；钢材开轧温度控制在1000～1050℃，在所述中轧机组2与所述精轧机组4间设置的所述冷却水箱3，能够将钢材精轧温度控制在850～950℃，在钢材经精轧后，通过所述直喷式分级控冷水箱5进行分级冷却，能够将钢材上冷床温度控制在850～900℃，所述冷床6为步进式冷床，所述冷床6设置有保温设施，能控制相变冷却速度在4℃/s以下；本工艺生产出的钢筋为φ12～φ25mm的热轧带肋钢筋。
实施例3
截面为160×160mm的钢坯经步进梁式加热炉加热后进入连轧机组进行轧制，钢坯的化学成分（重量%）为C: 0.21%，Mn: 1.60%，Si: 0.70%，Nb: 0.015%，S： 0.02%，P： 0.02%，其余主要为铁元素。
所述连轧机组包括根据钢材通过顺序依次设置的粗轧机组1、中轧机组2、冷却水箱3、精轧机组4、直喷式分级控冷水箱5和冷床6；所述粗轧机组1包括四台550型号轧机和两台450型号轧机，所述中轧机组2包括四台450型号轧机和两台350型号轧机，所述精轧机组4包括六台350型号轧机；所述冷却水箱3能实现控轧功能，所述直喷式分级控冷水箱5设置为五组，可满足轧后分级冷却的要求。
钢坯的轧制过程为：粗轧→中轧→冷却→精轧→分级冷却→冷床控温；钢材开轧温度控制在1000～1050℃，在所述中轧机组2与所述精轧机组4间设置的所述冷却水箱3，能够将钢材精轧温度控制在850～950℃，在钢材经精轧后，通过所述直喷式分级控冷水箱5进行分级冷却，能够将钢材上冷床温度控制在850～900℃，所述冷床6为步进式冷床，所述冷床6设置有保温设施，能控制相变冷却速度在4℃/s以下；本工艺生产出的钢筋为φ12～φ25mm的热轧带肋钢筋。
实施例4
截面为160×160mm的钢坯经步进梁式加热炉加热后进入连轧机组进行轧制，钢坯的化学成分（重量%）为C: 0.22%，Mn: 1.40%，Si: 0.60%，Nb: 0.010%，S： 0.04%，P： 0.04%，其余主要为铁元素。
所述连轧机组包括根据钢材通过顺序依次设置的粗轧机组1、中轧机组2、冷却水箱3、精轧机组4、直喷式分级控冷水箱5和冷床6；所述粗轧机组1包括四台550型号轧机和两台450型号轧机，所述中轧机组2包括四台450型号轧机和两台350型号轧机，所述精轧机组4包括六台350型号轧机；所述冷却水箱3能实现控轧功能，所述直喷式分级控冷水箱5设置为五组，可满足轧后分级冷却的要求。
钢坯的轧制过程为：粗轧→中轧→冷却→精轧→分级冷却→冷床控温；钢材开轧温度控制在1000～1050℃，在所述中轧机组2与所述精轧机组4间设置的所述冷却水箱3，能够将钢材精轧温度控制在850～950℃，在钢材经精轧后，通过所述直喷式分级控冷水箱5进行分级冷却，能够将钢材上冷床温度控制在850～900℃，所述冷床6为步进式冷床，所述冷床6设置有保温设施，能控制相变冷却速度在4℃/s以下；本工艺生产出的钢筋为φ12～φ25mm的热轧带肋钢筋。
实施例5
截面为160×160mm的钢坯经步进梁式加热炉加热后进入连轧机组进行轧制，钢坯的化学成分（重量%）为C: 0.23%，Mn: 1.50%，Si: 0.65%，Nb: 0.013%，S： 0.03%，P： 0.03%，其余主要为铁元素。
所述连轧机组包括根据钢材通过顺序依次设置的粗轧机组1、中轧机组2、冷却水箱3、精轧机组4、直喷式分级控冷水箱5和冷床6；所述粗轧机组1包括四台550型号轧机和两台450型号轧机，所述中轧机组2包括四台450型号轧机和两台350型号轧机，所述精轧机组4包括六台350型号轧机；所述冷却水箱3能实现控轧功能，所述直喷式分级控冷水箱5设置为五组，可满足轧后分级冷却的要求。
钢坯的轧制过程为：粗轧→中轧→冷却→精轧→分级冷却→冷床控温；钢材开轧温度控制在1000～1050℃，在所述中轧机组2与所述精轧机组4间设置的所述冷却水箱3，能够将钢材精轧温度控制在850～950℃，在钢材经精轧后，通过所述直喷式分级控冷水箱5进行分级冷却，能够将钢材上冷床温度控制在850～900℃，所述冷床6为步进式冷床，所述冷床6设置有保温设施，能控制相变冷却速度在4℃/s以下；本工艺生产出的钢筋为φ12～φ25mm的热轧带肋钢筋。
上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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