低成本高性能HRB400热轧带肋钢生产技术研究

论文摘要

南昌长力钢铁股份公司（现方大特钢科技股份有限公司）生产400MPa级热轧带肋钢筋一直采用20MnSiV钢坯,成本居高不下,机械性能富余量小,难以适应市场要求和南钢公司发展的需要。GB1999.2-2007《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》中对HRB400热轧带肋钢筋的化学成分只规定了上限,没有规定下限,即在确保钢筋性能合格的前提下可自主确定其化学成分。项目组在对国内外先进轧制工艺作了大量调研工作后,结合本厂实际设备和工艺状况,提出通过铌微合金化结合控轧控冷工艺开发低成本高性能热轧带肋钢筋,获得成功。本文主要研究内容如下：确定了在现有设备条件下,用高碳低硅低锰低铌的20MnSiNb钢坯采用高水压控制冷却工艺,细化晶粒,提高钢筋强度。在此基础上,转炉炼钢可大幅度降低钢坯中Mn、Nb的含量,以达到降低冶炼成本的目的。试验制定了转炉冶炼的化学成分,并对其进行优化,确定了400MPa级钢筋最佳成分设计方案为：C:0.2～0.25%, Mn:1.09～1.25%, Si:0.45～0.6%, Nb:0.006～0.009%。研究了钢坯加热温度对钢筋性能的影响,结合钢筋力学性能和现场设备能力,确定加热温度控制在1050℃最佳。研究了穿水后钢筋温度和自回火温度对钢筋性能的影响,确定了穿水后钢筋温度在500～550℃,自回火温度在680～700℃的控制冷却工艺要求。通过优化化学成分,改进工艺参数,提高钢筋塑性指标,解决了屈服点不明、塑性指标差、横筋冷弯开裂等现场问题。试验证明：只要合理地控制各关键工序参数,项目组研发生产的低成本高强度带肋钢筋力学性能完全可以达到国家HRB400热轧带肋钢筋标准要求,Rm≥540MPa, ReL≥400MPa,而且质量稳定,经济效益十分显著。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 HRB400Ⅲ级热轧带肋钢筋的现状与发展
• 1.2 HRB400Ⅲ级热轧带肋钢筋的传统生产工艺
• 1.2.1 低温轧制
• 1.2.2 轧后余热处理
• 1.2.3 微合金化
• 1.2.4 超细晶粒钢生产
• 1.3 控轧控冷工艺
• 1.3.1 控制轧制工艺
• 1.3.2 控制冷却工艺
• 1.4 控轧中有害组织对性能的影响
• 1.5 课题来源及研究内容
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 现有工艺状况与生产20MnSiNb工艺的差距
• 1.5.3 课题研究意义
• 1.5.4 课题研究内容
• 第二章 南钢棒材厂工艺概况及试验方案确定
• 2.1 南钢棒材厂概述
• 2.2 试验设备条件和工艺要点
• 2.3 研究方案
• 第三章 HRB400Ⅲ级热轧带肋钢筋成分制定和优化
• 3.1 HRB400带肋钢筋成分试验与制定
• 3.1.1 试验工艺
• 3.1.2 试验结果分析与讨论
• 3.1.3 化学成分调整与制定
• 3.2 锰、铌和碳当量的影响规律分析及优化
• 3.2.1 锰含量对微合金化钢性能的影响
• 3.2.2 碳当量对性能的影响
• 3.2.3 铌含量及钢坯加热温度对性能的影响
• 3.2.4 钢水浇注过热度对性能的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 控轧控冷工艺试验研究
• 4.1 试验工艺
• 4.2 控轧工艺参数对HRB400钢筋性能的影响分析与优化
• 4.2.1 钢坯加热温度的影响分析与优化
• 4.2.2 终轧前预穿水对性能的影响分析与优化
• 4.3 控冷工艺参数对HRB400钢筋性能的影响分析与优化
• 4.3.1 终轧后冷却速度的影响分析与改进
• 4.3.2 终冷温度的影响分析与改进
• 4.3.3 自回火对试样横断面组织影响分析与改进
• 4.3.4 强度与晶粒尺寸间的关系
• 4.3.5 传统轧制与控轧控冷螺纹钢性能对比
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献