[发明专利]细晶复相低碳螺纹直条及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料领域中的金属热轧技术，具体涉及到一种细晶复相低碳螺纹直条及其生产方法。

背景技术

螺纹钢有螺纹盘条和螺纹直条两类，螺纹盘条由于其直径规格小容易实施控轧控冷工艺而成为工业化大生产的热点；螺纹直条则由于直径规格相对较大，实施控轧控冷工艺困难，且产品横截面金相组织表层与内部晶粒大小差异显著、表层组织受强冷影响多表现为强硬相，受此影响，产品性能不稳定，在使用中也容易诱发裂纹等危害。目前，采用热轧方法生产屈服强度400MPa级螺纹直条(钢筋)的原料主要有HRB400(20MnSiNb、20MnSiV等)及HRB335(20MnSi)两类；以添加Nb、V等微合金元素的方式生产出来的钢筋屈服强度高，综合性能良好，但合金成本较高，且属于国内匮乏资源，也不利于资源回收；采用普碳钢生产的螺纹直条(钢筋)，合金成本低，易回收，但普遍遇到屈服强度偏低的情况，难以达到GB1499-1998的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：将提供一种以普碳钢为原料、屈服强度在400Mpa以上的细晶复相低碳螺纹直条及其生产方法。

为解决上述一个技术问题，本发明采用的具体技术方案是：所述的细晶复相低碳螺纹直条，包括铁，其特点是：还包括以下成份，并且以下成份所占的重量比例分别为：碳为0.15～0.21％，硅为0.20～0.40％，锰为0.40～0.60％，磷≤0.015％，硫≤0.015％。在实际生产的产品中除上述成份外还会存在一些不可避免的杂质。

上述螺纹直条的金相组织为晶体尺寸为3～5μm的铁素体，占螺纹直条横截面0～5％的回火组织以及少量珠光体。并且回火组织面积不超过总横截面面积的5％，并且回火组织仅存在于肋周围，螺纹直条的基圆截面内无回火组织。

为解决上述另一个技术问题，本发明所述的细晶复相低碳螺纹直条的生产方法，包括如下步骤：(1)轧制工艺：将铸坯送入步进炉内加热至960℃～1000℃，加热时间1.2～1.5小时，出钢后，在轧前辊道上待温至950℃～980℃时依次送入粗、中轧机组轧制，然后再进入精轧机组轧制，其中，中轧第一架轧机的入口钢温控制在810℃～840℃，进精轧前控温至800℃～850℃，精轧倒数第三架轧机的出口控温至730℃～800℃；(2)轧后冷却工艺：完成精轧后，通过轧后快冷水箱降温200℃～300℃，使水箱出口处轧件温度为500℃～550℃，随后上冷床实施空冷，最终得到成品。

上述的精轧采用热机轧制工艺。

本发明的冶金成分设计依据是：

(1)碳含量控制在0.15～0.21％的较低水平，确保材料具备比较好的焊接性能的同时，降低控制轧制过程对轧制设备的能力要求；

(2)硅含量控制为0.20～0.30％，稍高于普碳钢中硅的含量，是为了减少或避免连铸坯铸态组织中柱状晶发达对后期晶粒细化的遗传影响；

(3)锰含量控制在0.40～0.60％，是由于锰含量对控制轧制过程中的形变细化有不利影响，同时也保留适量的锰，以利于结合钢中杂质元素，改善产品性能；

(4)碳、锰含量偏下限设计也是为了配合材料的A3、A1温度，以最大限度发挥轧制设备能力，同时，又不应较显著的缩小实际控轧温度区间，便于实施控轧工艺；

(5)硫、磷含量控制在0.015以内，是为改善钢质，提高洁净度，同时也是避免硫、磷对产品低温韧性的影响。

本发明采用复相组织的依据在于：

由于回火组织(索氏体、托氏体)比相同碳含量的珠光体具有更高的强度与综合性能，用索氏体、托氏体作为基体中的强化相可显著提高铁素体-珠光体的强度；3～5μm的细化铁素体作为主要的韧性相可提高塑性和韧性，同时，相比通常的组织来说，细化的铁素体其晶界面积的大幅度增加，也利于改善钢的综合性能。

本发明的优点是：(1)螺纹直条钢筋的铁素体晶粒细小，钢筋具备良好的低温韧性；(2)生产中不用添加Nb、V等合金元素，吨钢成本降低150～210元；(3)所述的细晶复相低碳螺纹直条的综合性能较好：其屈服强度400MPa以上，抗拉强度570MPa以上，5倍伸长率20％以上，同时具备良好的冷弯性能、韧脆转变温度及冲击性能，冷弯合格。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明所述的技术方案作进一步的描述。