[发明专利]一种热轧钢筋的低成本强化工艺

说明书

一种热轧钢筋低成本强化工艺，属于钢铁新工艺技术领域。通过基于相变控制工艺和快冷‑返温‑快冷‑返温循环的分段分级控制冷却工艺，在整个横截面范围内获得细晶强化、固溶强化和相变强化的复合强化效果，最终获得良好的力学性能和铁素体加珠光体的显微组织。这种通过轧制全过程控制冷却工艺获得了钢筋表部、1/4、心部的组织均匀化、细小化、相变组织趋于一致化，在不添加微合金元素条件下提升了边部到心部的整体力学性能，同时可以节约大量贵重微合金元素。

技术领域

本发明属于钢铁新工艺技术领域，特别是提供了一种热轧钢筋的低成本强化工艺，通过控制冷却获得了良好的效果。

背景技术

众所周知目前国内用20MnSi的成分生产HRB400E的难度很大，通常通过两种工艺，第一种工艺是采用热轧后强穿水冷却工艺，可以获得HRB400E的力学性能，但是存在马氏体环焊接软化和穿水后表面红锈的问题，且不符合GB/1499.2-2018的要求。第二种工艺是结合低温轧制+轧后弱穿水冷却工艺的控轧控冷工艺来生产，虽然合金添加量大幅减少，但是对于轧机配置要求高，能够实现800℃的轧制温度要求，投入很大，老旧线轧机无法实现，国内能够满足的新建轧机较少。为了实现老旧线的性能提升，在没有了表面回火索氏体环条件下实现强度升级，必须走复合强化的工艺路线。本专利

发明内容

本发明的目的在于提供一种热轧钢筋的低成本强化工艺，通过一种热轧钢筋的低成本强化工艺，在不添加微合金元素的条件下来实现强度升级，使得20MnSi的成分满足GB/1499.2-2018中HRB400E的要求，从而避免了使用微合金元素Nb、V、Ti、Cr、Ni等，节约了资源，实现了绿色化生产。

本发明通过基于相变控制工艺和快冷-返温-快冷-返温循环的分段分级控制冷却工艺，在整个横截面范围内获得细晶强化、固溶强化和相变强化的复合强化效果，最终获得良好的力学性能和铁素体加珠光体的显微组织。这种通过轧制全过程控制冷却工艺获得了钢筋表部、1/4、心部的组织均匀化、细小化、相变组织趋于一致化，在不添加微合金元素条件下提升了边部到心部的整体力学性能，同时可以节约大量贵重微合金元素。具体工艺步骤及控制的技术参数如下：

(1)控制热轧微合金化钢筋化学成分的重量百分比为C：0.21％-0.25％，Si：0.50％-0.70％，Mn：1.30％-1.55％，P≤0.035％，S≤0.040％，余量为铁及不可避免的杂质；

(2)冶炼连铸工艺：转炉采用高拉碳出钢，C≥0.08％，S％≤0.030％，P≤0.030％，降低活度氧含量100～600ppm，提高氮的溶解度，控制0.5≤N_atom/V_atom≤1.0，出钢温度1650～1680℃；采用硅锰合金进行合金化；出钢控制成分，后在氩站处理≥3min，通过控制吹氩的压力0.20～0.40MPa、和流量100～300L/min来控制夹杂物上浮，同时连铸浇铸成1502～1702方坯，为轧制提供符合国标要求的合格连铸坯；

(3)轧钢生产工艺为常规加热炉工艺。钢坯加热温度为1050℃-1150℃，钢坯出炉温度为1000℃-1100℃。

(4)开轧温度为1000℃-1100℃，轧机间冷却工艺：粗轧与中轧、中轧与精轧间的冷却，主要以穿水管快冷为主，平均冷却时间控制0.5～2s，结合控制轧制工艺进行，终轧温度为900℃-1050℃；

(5)对从精轧机组最后一架轧机出来的钢筋以10～15m/s速度运行，并且钢筋温度在900℃～1050℃的表面根据相变控制曲线来进行轧后分段分级快速冷却处理，表面冷速V_cooling≥100℃/s，在1s至3s内充分利用水的相变汽化潜热Δhv＝540cal/g和水的比热Cp＝1cal/g·℃不同的吸热的两种冷却原理，通过水冷和水雾汽化冷却工艺蒸发带走热量，从而快速冷却至终冷目标温度T_C.F，M_S＜T_C.F≤900℃。