超细晶粒HRB400E盘螺及其生产方法与流程

超细晶粒hrb400e盘螺及其生产方法
技术领域
1.本发明属于轧钢技术领域，涉及一种超细晶粒hrb400e盘螺，还涉及超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法。


背景技术：

2.热轧带肋钢筋作为建筑工程最普遍使用的材料之一，广泛用于高速公路、铁路、桥梁、水坝等土建工程建设。2018年11月，国家相关部委规定，国内钢铁企业生产建筑钢材将执行新标准gb/t 1499.2-2018，新国标的出台增加了对金相组织检验的要求及配套的宏观金相、截面维氏硬度、微观组织及其检验方法，来规避“穿水”螺纹钢的生产，避免用穿水钢筋仿冒热轧钢筋；从而倒逼钢厂不得不采取其他方法提升钢筋性能达到新国标要求。
3.据了解，目前生产高强度热轧带肋钢筋普遍采用微合金+控制控冷工艺来提升钢筋性能。该种轧制工艺通过钢中添加v、nb、ti等微合金元素，运用控轧空冷的方式达到强化、细化晶粒的目的；采用该工艺生产虽可满足热轧钢筋新国标的要求，但生产成本会大幅增加，从而降低了产品的市场竞争力。
4.面对日益残酷的市场竞争，受环保、能源等多重因素影响企业利润空间不断被挤压，钢厂迫切需要采用先进的轧制工艺技术和核心机械装备，在减少合金含量的基础上提高产品性能，从而增强产品的市场竞争力，助推企业实现低成本高质量健康发展。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种超细晶粒hrb400e盘螺。
6.本发明的目的是提供一种超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，旨在得到满足gb/t 1499.2-2018新国标质量要求，在不添加v、nb等微合金元素的同时具有11.0级以上晶粒度。
7.本发明所采用的第一种技术方案是，超细晶粒hrb400e盘螺。按照重量百分比，由以下组分组成：c：0.21～0.25％，si：0.35～0.45％，mn：1.15～1.30％，其余为fe，控制杂质含量：s≤0.045％，p≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。
8.本发明超细晶粒hrb400e盘螺规格为φ6mm～10mm，钢材晶粒度不小于11.0级。
9.本发明所采用的第二种技术方案是，超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，具体操作步骤如下：
10.步骤1，按照重量百分比，称取下列组分：c：0.21～0.25％，si：0.35～0.45％，mn：1.15～1.30％，其余为fe，控制杂质含量：s≤0.045％，p≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。
11.步骤2，以步骤1中称取的c、si、mn、s、p和fe融化为钢水铸造钢坯；
12.步骤3，将铸造后的钢坯送入步进式加热炉炉内进行加热；
13.步骤4，将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和预精轧，得到预精轧钢件；
14.步骤5，将预精轧钢件进行穿水冷却，穿水冷却后进行精轧，得到精轧钢件；
15.步骤6，将精轧钢件进行穿水冷却，然后进行定径模块轧制，得到定径模块钢件；
16.步骤7，将定径模块钢件进行穿水冷却，然后将定径模块钢件进行吐丝，得到钢筋盘螺；
17.步骤8，将钢筋盘螺进行风冷；
18.步骤9，将风冷后钢筋盘螺进行保温，得到成品钢筋盘螺，然后自然冷却到室温，即得超细晶粒hrb400e盘螺。
19.本发明的特点还在于，
20.步骤2中，将原铸造钢坯截面由150mm
×
150mm调整为165mm
×
165mm，即在同规格、轧制温度、轧制道次一定的条件下，提高总变形量从而提高变形位错密度抑制奥氏体晶粒长大并达到细化晶粒目的。
21.步骤3中，钢坯加热过程中，加热温度为1020～1060℃，加热时间为60～90min。
22.步骤4中，粗轧钢坯开轧温度为900～950℃；其中粗轧轧制6道次；中轧轧制8道次；中轧后分a、b两线预精轧各轧制4道次。
23.步骤5中，对原双高线精轧区域进行工艺优化，将原ab线精轧机组10架改为8架，并把精轧后轧线整体后移45米；然后要求预精轧后穿水量为100～120m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.3～0.5mpa，精轧前温度为880～920℃；分a、b两线精轧机组各精轧4～8道次。
24.步骤6中，对原双高线精轧后增设定径模块机组和三级穿水冷却系统(模块后)，同时优化精轧后二级穿水冷却系统(模块前)，轧线最终形成“8+2”工艺布局；然后要求精轧后穿水量为180～200m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.6～0.8mpa，定径模块前温度为800～830℃(双相区温度)；分a、b两线定径模块机组各轧制2道次；即通过精轧前预水冷将轧件温度冷却至两相区温度区间(780-850℃)，精轧道次施以足够的总变形量，通过形变诱导铁素体相变和形变强化相变机制，实现超细晶轧制；最终获得晶粒度不小于11.0级、组织性能良好，钢中未添加v、nb、ti等微合金元素且锰元素含量低，整体合金成本低的超细晶hrb400e盘螺。
25.步骤7中，定径模块后穿水量为180～200m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.6～0.8mpa，吐丝温度为840～860℃，吐丝速度为50～95m/s。
26.步骤8中，风冷工艺采用斯太尔摩冷却工艺(分a、b线)，风冷线总长93m；离心式冷却风机12台，每台风量154000m3/h，静压力3kpa。盘螺风冷冷却速度为5～9℃/s，风冷冷却终止温度为550～600℃。
27.步骤9中，保温过程钢筋盘螺冷却速度为0～2℃/s，保温时间不小于30s。
28.本发明的有益效果是：
29.(1)本发明选用截面为165mm
×
165mm钢坯，通过提高轧制总变形量，产生大量位错缺陷抑制奥氏体晶粒长大并达到细化晶粒目的。
30.(2)对比传统双高速轧制生产线，本发明中优化现有轧线穿水冷却工艺布局，改造轧线高速区穿水系统；其中将精轧机组由10架改为8架，并从精轧后将轧线整体后移45米，引进2架高速高承载力模块化轧机核心设备和增设三级穿水系统，最终轧线高速区域形成“8+2”工艺布局。
31.(3)本发明利用高速高承载力模块化轧机实现两相区低温轧制获得超细晶粒hrb400e盘螺，即通过精轧前预水冷将轧件温度冷却至两相区温度区间(780-850℃)，精轧道次施以足够的总变形量，通过形变诱导铁素体相变和形变强化相变机制，实现超细晶轧
制；最终获得晶粒度不小于11.0级、组织性能良好，钢中未添加v、nb、ti等微合金元素且锰元素含量低，整体合金成本低的超细晶hrb400e盘螺。
附图说明
32.图1是传统双高线轧制工艺布置简图；
33.图2是本发明轧制工艺布置简图；
34.图3是本发明实施例1金相组织图；
35.图4是本发明实施例2金相组织图；
36.图5是本发明实施例3金相组织图。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
38.本发明超细晶粒hrb400e盘螺，按照重量百分比，由以下组分组成：按照重量百分比，称取下列组分：c：0.21～0.25％，si：0.35～0.45％，mn：1.15～1.30％，其余为fe，控制杂质含量：s≤0.045％，p≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。
39.本发明超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，具体操作步骤如下：
40.步骤1，按照重量百分比，称取下列组分：c：0.21～0.25％，si：0.35～0.45％，mn：1.15～1.30％，其余为fe，控制杂质含量：s≤0.045％，p≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。
41.步骤2，以步骤1中称取的c、si、mn、s、p和fe融化为钢水铸造钢坯；将原铸造钢坯截面由150mm
×
150mm调整为165mm
×
165mm，即在同规格、轧制温度、轧制道次一定的条件下，提高总变形量从而提高变形位错密度抑制奥氏体晶粒长大并达到细化晶粒目的。
42.步骤3，将铸造后的钢坯送入步进式加热炉炉内进行加热；钢坯加热过程中，加热温度为1020～1060℃，加热时间为60～90min。
43.步骤4，将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和预精轧，得到预精轧钢件；粗轧钢坯开轧温度为900～950℃；其中粗轧轧制6道次；中轧轧制8道次；中轧后分a、b两线预精轧各轧制4道次。
44.步骤5，将预精轧钢件进行穿水冷却，穿水冷却后进行精轧，得到精轧钢件；如图1-2所示，对原双高线精轧区域进行工艺优化，将原ab线精轧机组10架改为8架，并把精轧后轧线整体后移45米；然后要求预精轧后穿水量为100～120m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.3～0.5mpa，精轧前温度为880～920℃；分a、b两线精轧机组各精轧4～8道次。
45.步骤6，将精轧钢件进行穿水冷却，然后进行定径模块轧制，得到定径模块钢件；
46.步骤6中，对原双高线精轧后增设定径模块机组和三级穿水冷却系统(模块后)，同时优化精轧后二级穿水冷却系统(模块前)，轧线最终形成“8+2”工艺布局；然后要求精轧后穿水量为180～200m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.6～0.8mpa，定径模块前温度为800～830℃(双相区温度)；分a、b两线定径模块机组各轧制2道次；即通过精轧前预水冷将轧件温度冷却至两相区温度区间(780-850℃)，精轧道次施以足够的总变形量，通过形变诱导铁
素体相变和形变强化相变机制，实现超细晶轧制；最终获得晶粒度不小于11.0级、组织性能良好，钢中未添加v、nb、ti等微合金元素且锰元素含量低，整体合金成本低的超细晶hrb400e盘螺。
47.步骤7，将定径模块钢件进行穿水冷却，然后将定径模块钢件进行吐丝，得到钢筋盘螺；定径模块后穿水量为180～200m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.6～0.8mpa，吐丝温度为840～860℃，吐丝速度为50～95m/s；
48.步骤8，将钢筋盘螺进行风冷；步骤8中，风冷工艺采用斯太尔摩冷却工艺(分a、b线)，风冷线总长93m；离心式冷却风机12台，每台风量154000m3/h，静压力3kpa。盘螺风冷冷却速度为5～9℃/s，风冷冷却终止温度为550～600℃。
49.步骤9，将风冷后钢筋盘螺进行保温，保温过程钢筋盘螺冷却速度为0～2℃/s，保温时间不小于30s；得到成品钢筋盘螺，然后自然冷却到室温，即得超细晶粒hrb400e盘螺。
50.本发明的超细晶粒hrb400e盘螺及其生产工艺，提供了利用高速高承载力模块化轧机实现两相区低温轧制，并通过截面165mm
×
165mm钢坯控制轧制控制冷却技术生产超细晶粒hrb400e盘螺的生产工艺，该工艺生产的hrb400e盘螺，晶粒度不小于11.0级、组织性能良好，钢中未添加v、nb、ti等微合金元素且锰元素含量低，大大降低钢材整体合金成本，有利于超细晶粒hrb400e盘螺及其生产工艺的推广应用。
51.下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
52.实施例1
53.超细晶粒hrb400eφ6mm盘螺的生产方法，具体按照以下步骤实施：
54.步骤1，按照重量百分比，称取下列组分：c：0.21％，si：0.42％，mn：1.19％，s：0.019％，p：0.025％，其余为fe，各组分的重量百分比之和为100％；
55.步骤2，以步骤1中称取的c、si、mn、s、p和fe融化为钢水铸造截面为165mm
×
165mm钢坯；
56.步骤3，将铸造后的钢坯送入均热段炉内进行加热，加热温度为1050℃，加热时间为85min；
57.步骤4，钢坯开轧温度为940℃开始粗轧，粗轧6道次、中轧8道次，中轧后分a、b两线预精轧各轧制4道次，得到预精轧轧件；
58.步骤5，将预精轧钢件进行穿水冷却，穿水量为110m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.35mpa，精轧前温度为910℃；然后分a、b两线精轧机组各精轧8道次，得到精轧钢件；
59.步骤6，将精轧钢件进行穿水冷却，穿水量为189m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.76mpa，定径模块前温度为825℃；然后分a、b两线定径模块机组各定径轧制2道次，得到定径模块钢件；
60.步骤7，将定径模块钢件进行穿水冷却，穿水量为188m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.72mpa，a、b两线吐丝温度为855℃/850℃，吐丝速度为92m/s，得到钢筋盘螺；
61.步骤8，将钢筋盘螺采用斯太尔摩冷却工艺进行风冷，分a、b两线开启1#-5#风机，开口度分别为50％、30％、30％、30％、30％，佳灵装置90％，将钢筋盘螺进行风冷，风冷冷却速度为6℃/s，风冷冷却终止温度为570℃；
62.步骤9，将风冷后钢筋盘螺进行保温，得到成品钢筋盘螺，然后自然冷却到室温，即得超细晶粒hrb400e盘螺，保温过程钢筋盘螺冷却速度为1.8℃/s，保温时间35s。
63.经测试，实施例1制备的钢筋盘螺金相组织见图3，性能参数见表1，钢材力学性能均合格。
64.表1
[0065][0066][0067]
实施例2
[0068]
超细晶粒hrb400eφ8mm盘螺的生产方法，具体按照以下步骤实施：
[0069]
步骤1，按照重量百分比，称取下列组分：c：0.24％，si：0.42％，mn：1.23％，s：0.024％，p：0.021％，其余为fe，各组分的重量百分比之和为100％；
[0070]
步骤2，以步骤1中称取的c、si、mn、s、p和fe融化为钢水铸造截面为165mm
×
165mm钢坯；
[0071]
步骤3，将铸造后的钢坯送入均热段炉内进行加热，加热温度为1055℃，加热时间为75min；
[0072]
步骤4，钢坯开轧温度为948℃开始粗轧，粗轧6道次、中轧8道次，中轧后分a、b两线预精轧各轧制4道次，得到预精轧轧件；
[0073]
步骤5，将预精轧钢件进行穿水冷却，穿水量为117m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.45mpa，精轧前温度为890℃；然后分a、b两线精轧机组各精轧6道次，得到精轧钢件；
[0074]
步骤6，将精轧钢件进行穿水冷却，穿水量为192m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.78mpa，定径模块前温度为815℃；然后a、b两线定径模块机组各定径轧制2道次，得到定径模块钢件；
[0075]
步骤7，将定径模块钢件进行穿水冷却，穿水量为190m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.75mpa，吐丝温度为848℃，吐丝速度为85m/s，得到钢筋盘螺；
[0076]
步骤8，将钢筋盘螺采用斯太尔摩冷却工艺进行风冷，分a、b两线开启1#-5#风机，
开口度分别均为60％，佳灵装置90％，将钢筋盘螺进行风冷，风冷冷却速度为8℃/s，风冷冷却终止温度为568℃；
[0077]
步骤9，将风冷后钢筋盘螺进行保温，得到成品钢筋盘螺，然后自然冷却到室温，即得超细晶粒hrb400e盘螺，保温过程钢筋盘螺冷却速度为1.5℃/s，保温时间38s。
[0078]
经测试，实施例2制备的钢筋盘螺金相组织见图4，性能参数见表2，钢材力学性能均合格。
[0079]
表2
[0080][0081][0082]
实施例3
[0083]
超细晶粒hrb400eφ10mm盘螺的生产方法，具体按照以下步骤实施：
[0084]
步骤1，按照重量百分比，称取下列组分：c：0.24％，si：0.44％，mn：1.25％，s：0.032％，p：0.024％，其余为fe，各组分的重量百分比之和为100％；
[0085]
步骤2，以步骤1中称取的c、si、mn、s、p和fe融化为钢水铸造截面为165mm
×
165mm钢坯；
[0086]
步骤3，将铸造后的钢坯送入均热段炉内进行加热，加热温度为1060℃，加热时间为68min；
[0087]
步骤4，钢坯开轧温度为950℃开始粗轧，粗轧6道次、中轧8道次，中轧后分a、b两线预精轧各轧制4道次，得到预精轧轧件；
[0088]
步骤5，将预精轧钢件进行穿水冷却，穿水量为119m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.47mpa，精轧前温度为895℃；然后a、b两线精轧机组各精轧4道次，得到精轧钢件；
[0089]
步骤6，将精轧钢件进行穿水冷却，穿水量为197m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.79mpa，定径模块前温度为822℃；然后a、b两线定径模块机组各定径轧制2道次，得到定
径模块钢件；
[0090]
步骤7，将定径模块钢件进行穿水冷却，穿水量为196m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.80mpa，吐丝温度为853℃，吐丝速度为54m/s，得到钢筋盘螺；
[0091]
步骤8，将钢筋盘螺采用斯太尔摩冷却工艺进行风冷，分a、b两线开启1#-5#风机，开口度分别均为100％，佳灵装置90％，将钢筋盘螺进行风冷，风冷冷却速度为9℃/s，风冷冷却终止温度为590℃；
[0092]
步骤9，将风冷后钢筋盘螺进行保温，得到成品钢筋盘螺，然后自然冷却到室温，即得超细晶粒hrb400e盘螺，保温过程钢筋盘螺冷却速度为1.4℃/s，保温时间45s。
[0093]
经测试，实施例3制备的钢筋盘螺金相组织见图5，性能参数见表3，钢材力学性能均合格。
[0094]
表3
[0095][0096]
以上描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点，本行业的专业技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：
1.超细晶粒hrb400e盘螺，其特征在于，按照重量百分比，由以下组分组成：c：0.21～0.25％，si：0.35～0.45％，mn：1.15～1.30％，其余为fe，控制杂质含量：s≤0.045％，p≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。2.超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，其特征在于，具体操作步骤如下：称取原材料融化为钢水铸造钢坯，将铸造钢坯截面调整为165mm
×
165mm，然后对加热、轧制，轧制过程中ab两线精轧机组10架改为8架，并将精轧后轧线整体后移45米；同时增设定径模块机组和三级穿水冷却系统，将定径模块钢件进行穿水冷却，然后将定径模块钢件进行吐丝，得到钢筋盘螺，再进行风冷即得超细晶粒hrb400e盘螺。3.根据权利要求2所述超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1，按照重量百分比，称取下列组分：c：0.21～0.25％，si：0.35～0.45％，mn：1.15～1.30％，其余为fe，控制杂质含量：s≤0.045％，p≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％；步骤2，将步骤1中称取的c、si、mn、s、p和fe融化为钢水铸造钢坯；步骤3，将铸造后的钢坯送入步进式加热炉炉内进行加热；步骤4，将加热后的钢坯依次进行粗轧、中轧和预精轧，得到预精轧钢件；步骤5，将预精轧钢件进行穿水冷却，穿水冷却后进行精轧，得到精轧钢件；步骤6，将精轧钢件进行穿水冷却，然后进行定径模块轧制，得到定径模块钢件；步骤7，将定径模块钢件进行穿水冷却，然后将定径模块钢件进行吐丝，得到钢筋盘螺；步骤8，将钢筋盘螺进行风冷；步骤9，将风冷后钢筋盘螺进行保温，得到成品钢筋盘螺，然后自然冷却到室温，即得超细晶粒hrb400e盘螺。4.根据权利要求2所述的超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，其特征在于，步骤2中铸造钢坯截面为165mm
×
165mm。5.根据权利要求2所述的超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，其特征在于，步骤3中钢坯加热过程中，加热温度为1020～1060℃，加热时间为60～90min。6.根据权利要求2所述的超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，其特征在于，步骤4中，步骤4中，粗轧钢坯开轧温度为900～950℃；其中粗轧轧制6道次；中轧轧制8道次；中轧后分a、b两线预精轧各轧制4道次。7.根据权利要求6所述的超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，其特征在于，步骤5中，步骤5中，将原ab两线精轧机组10架改为8架，并把精轧后轧线整体后移45米；要求预精轧后穿水量为100～120m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.3～0.5mpa，精轧前温度为880～920℃；分a、b两线精轧机组各精轧4～8道次。8.根据权利要求2所述的超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，其特征在于，步骤6中，步骤6中，对原双高线精轧后增设定径模块机组和三级穿水冷却系统，同时优化精轧后二级穿水冷却系统，轧线最终形成8+2工艺布局；要求精轧后穿水量为180～200m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.6～0.8mpa，定径模块前温度为800～830℃；分a、b两线定径模块机组各轧制2道次；即通过精轧前预水冷将轧件温度冷却至两相区温度区间780-850℃。9.根据权利要求2所述的超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，其特征在于，步骤7中，步
骤7中，定径模块后穿水量为180～200m3/h，水温不大于35℃，穿水压力为0.6～0.8mpa，吐丝温度为840～860℃，吐丝速度为50～95m/s。10.根据权利要求2所述的超细晶粒hrb400e盘螺的生产方法，其特征在于，步骤8中，步骤8中，风冷工艺采用斯太尔摩冷却工艺(分a、b线)，风冷线总长93m；离心式冷却风机12台，每台风量154000m3/h，静压力3kpa；盘螺风冷冷却速度为5～9℃/s，风冷冷却终止温度为550～600℃；步骤9中保温过程钢筋盘螺冷却速度为0～2℃/s，保温时间不小于30s。

技术总结
本发明公开了超细晶粒HRB400E盘螺及其生产方法，铸造钢坯截面为165mm


技术研发人员：李勇强 柴磊 唐辉 石磊 张涛 张宁 周慧敏
受保护的技术使用者：陕钢集团汉中钢铁有限责任公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/7