[发明专利]一种含铌微合金化HRB400E钢筋的控轧控冷生产工艺

说明书

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。

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。