專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含鉻氮微合金化hrb500e鋼筋及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含鉻氮微合金化鋼筋及其生產(chǎn)工藝，尤其涉及一種含鉻和氮微合金化處理的HRB500E鋼筋及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前，HRB500MPa級(jí)別的鋼筋有三大類(lèi)生產(chǎn)工藝。一類(lèi)是主要以20MnSi作為基礎(chǔ)成分的碳錳鋼系成分設(shè)計(jì)，采用錳系和硅系鐵合金進(jìn)行錳和硅合金化，用釩鐵或釩氮合金進(jìn)行釩微合金化，利用鈮鐵合金進(jìn)行鈮微合金化，其主要成分控制[Mn]在1. 3-1. 6%之間， [Si]在 0. 45-0. 80%之間，[C]在 0. 17-0. 25%之間，[V]控制在 0. 08-0. 12%之間或[Nb] 控制在0.05-0. 12%之間，或采用釩+鈮復(fù)合合金化。屈服強(qiáng)度(Rel)彡500MPa，抗拉強(qiáng)度 (Rm)彡630MPa，斷面收縮率㈧彡16%，主要依靠碳、錳和硅固溶強(qiáng)化和釩或鈮以碳氮化物析出強(qiáng)化，該方法為最為傳統(tǒng)和最為成熟的鋼筋生產(chǎn)方法。但該方法存在如下問(wèn)題①硅錳及碳含量較高，碳當(dāng)量偏高焊接性能較差，同時(shí)合金成本升高；②在凝固和冷卻過(guò)程中容易產(chǎn)生元素偏析；③釩或鈮含量高，一方面大量消耗貴重資源，一方面合金成本高；④容易出現(xiàn)屈服不明顯和混晶現(xiàn)象。第二類(lèi)是將成分按下限控制，且釩或鈮使用量大幅度減少，采用低溫大變形量軋制，生產(chǎn)出超細(xì)晶鋼，合金成分可以降低，以晶粒細(xì)化作為提高鋼筋強(qiáng)度的主要手段。該方法存在缺點(diǎn)是①需要大幅度增加軋機(jī)能力或重新新建軋制生產(chǎn)線(xiàn)，投資巨大，且現(xiàn)有設(shè)備無(wú)法利用；②生產(chǎn)的鋼筋不能采用常規(guī)焊接，否則焊接區(qū)因晶粒長(zhǎng)大，造成鋼筋強(qiáng)度大幅度下降；③該方法生產(chǎn)HRB500還處于工業(yè)探索試驗(yàn)階段，技術(shù)不成熟，不可控因素多，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。第三類(lèi)是將成分控制在下限，且極少使用釩或鈮，采用軋后穿水強(qiáng)制冷卻，合金成分也可大幅度降低，該方法僅處于工業(yè)試驗(yàn)階段，并且存在如下明顯缺陷①需增加穿水設(shè)備，增加投資；②鋼筋性能波動(dòng)大，時(shí)效現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性極差；③鋼筋容易銹蝕、焊接性能差、抗震性極差等使用性能缺陷，嚴(yán)重影響鋼筋使用，市場(chǎng)幾乎不接受采用此方法生產(chǎn)的HRB500鋼筋；④鋼筋表面和芯部組織不一致，表面極易出現(xiàn)回火馬氏體和回火索氏體，超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼筋組織為鐵素體+珠光體的基本要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本生產(chǎn)高強(qiáng)度級(jí)別、質(zhì)量穩(wěn)定和受市場(chǎng)歡迎的 HRB500E高強(qiáng)度級(jí)別鋼筋及其生產(chǎn)方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種含鉻氮微合金化HRB500E鋼筋的生產(chǎn)方法，是將高爐鐵水，或者高爐鐵水與廢鋼或生鐵塊中的一種或兩種加入到轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹氧熔煉，或者加入到電爐內(nèi)吹氧和送電熔煉，并加入造渣劑；包括以下步驟1)在轉(zhuǎn)爐吹氧冶煉3-lOmin時(shí)，或電爐加入生鐵或廢鋼時(shí)，加入還原性氧化鉻球團(tuán)，或者還原性氧化鉻球團(tuán)與還原性氧化錳球團(tuán)的混合物；2)在轉(zhuǎn)爐出鋼前3-8min內(nèi)，加入還原性氧化釩球團(tuán)和還原性氧化鈮球團(tuán)中的一種或兩種；或電爐出鋼時(shí)向鋼包內(nèi)加入還原性氧化釩球團(tuán)和還原性氧化鈮球團(tuán)中的一種或兩種；3)在轉(zhuǎn)爐出鋼后30-90秒內(nèi)，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Mn含量目標(biāo)加入錳系合金和金屬錳中的一種或幾種的組合，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Si含量目標(biāo)加入硅系合金、金屬硅、碳化硅中的一種或幾種的組合；根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的碳含量及考慮其他合金帶入碳含量加入增碳劑；或根據(jù)電爐鋼水經(jīng)過(guò)LF精煉后鋼水中硅與錳的含量，在LF精煉爐內(nèi)加入硅系合金、金屬硅、碳化硅中的一種或幾種的組合，和錳系合金、金屬錳中的一種或幾種的組合進(jìn)行微調(diào)硅和錳的含量，使鋼水中硅與錳的質(zhì)量百分含量比達(dá)到目標(biāo)，并根據(jù)LF爐鋼水的碳含量和考慮合金帶入碳含量，加入增碳劑，使鋼水中碳的質(zhì)量百分比含量達(dá)到目標(biāo)；所述的錳系合金包括錳鐵合金、硅錳合金、碳化錳等含有金屬錳的合金；所述的硅系合金包括硅鐵合金、硅錳合金等含有硅的合金；4)在轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中和鋼水吹氣攪拌站，在微波場(chǎng)條件下向鋼包中的鋼水吹氮?dú)?，或加入硅氮合?即含有硅氮的合金)、氮化釩、氮化硅、氮化硅錳、氮化錳、氮化鉻中的一種或幾種的組合，使鋼水中氮含量達(dá)到目標(biāo)；或者在電爐的LF精煉站，在微波場(chǎng)條件下，向鋼包中的鋼水吹氮?dú)饣蚣尤牍璧辖稹⒌C、氮化硅、氮化硅錳、氮化錳、氮化鉻中的一種或幾種的組合，使鋼水中氮含量達(dá)到目標(biāo)；經(jīng)過(guò)上述步驟后，最終控制鋼水中各種元素質(zhì)量百分比含量目標(biāo)如下0.90Wt% 彡 Mn 彡 1. 3wt %,0. 40wt % ^ Si ^ 0. 80wt %,0. 60wt % ^ Gr ^ 0. 85wt %,0. 17wt % 彡 C 彡 0. 25wt%,0. 012wt%^ N 彡 0. 020wt% ；鋼水中含V不含Nb時(shí)滿(mǎn)足0. 045wt%^ V彡0. 080wt%,鋼水中含Nb不含V時(shí)滿(mǎn)足0. 045wt%^ Nb彡0. 080wt%,同時(shí)含 V 和 Nb 時(shí)滿(mǎn)足，0. 040wt%< V+Nb 彡 0. 075wt% ；5)鋼水澆注成鋼坯，通過(guò)加熱爐加熱，軋制冷卻。上述生產(chǎn)過(guò)程中還可以根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)煉鋼水中鉻、釩及鈮含量，出鋼時(shí)加入釩鐵合金、釩氮合金、金屬釩、鈮鐵合金、金屬鈮、鉻鐵合金、金屬鉻、碳化鉻、氮化鉻中的一種或幾種，微調(diào)鋼水中的鉻、釩和鈮含量，使上述各元素質(zhì)量百分含量比均達(dá)到目標(biāo)；或根據(jù)電爐出鋼后經(jīng)LF爐精煉后鋼水中鉻、釩及鈮含量，加入釩鐵合金、釩氮合金、金屬釩、鈮鐵合金、金屬鈮、鉻鐵合金、金屬鉻、碳化鉻、氮化鉻中的一種或幾種，微調(diào)鋼水中的鉻、釩和鈮含量，使上述各元素均達(dá)到質(zhì)量百分含量比目標(biāo)。所述的還原性氧化錳球團(tuán)為氧化錳礦內(nèi)配碳后經(jīng)過(guò)低溫?zé)Y(jié)而成，還原性氧化鉻球團(tuán)為氧化鉻礦內(nèi)配碳后經(jīng)過(guò)低溫?zé)Y(jié)而成，還原性氧化釩球團(tuán)為V2O5經(jīng)過(guò)內(nèi)配碳后低溫?zé)Y(jié)而成，還原性氧化鈮球團(tuán)為Nb2O5經(jīng)過(guò)內(nèi)配碳低溫?zé)Y(jié)而成。所述的增碳劑為類(lèi)石墨、石油焦、碳粉、碳化硅、碳化鈣中的一種或幾種的組合。所述鐵水為通用的普通鐵水和含鉻量在0. 10-0. 90%的鐵水中的一種或兩種。步驟4)中所述的吹氮?dú)鈴?qiáng)度為0. 02-0. 3m3/min. t鋼，吹氮?dú)鈺r(shí)間控制在 3-10mino步驟幻中鋼水經(jīng)連鑄機(jī)澆注成鋼坯，通過(guò)加熱爐加熱，加熱溫度在900-1250°C之
5間，開(kāi)軋溫度在850-1100°C之間，終軋溫度在850-1050°C之間，軋后進(jìn)行空冷卻。一種含鉻氮微合金化HRB500E鋼筋，是含有以下質(zhì)量含量的各種元素的鋼水制備而成的0. 90wt % ^ Mn ^ 1. 3wt %,0. 40wt % ^ Si ^ 0. 80wt %,0. 60wt % ^ Gr ^ 0. 85wt%,0. 17wt%^ C 彡 0. 25wt%,0. 012wt%^ N 彡 0. 020wt% ；鋼水中含V不含Nb時(shí)滿(mǎn)足0. 045wt%^ V彡0. 080wt%,鋼水中含Nb不含V時(shí)滿(mǎn)足0. 045wt%^ Nb彡0. 080wt%,同時(shí)含 V 和 Nb 時(shí)滿(mǎn)足，0. 040wt%^ V+Nb 彡 0. 075wt% ；性能滿(mǎn)足Re1 在 520-580MPa 之間，Rm 在 640_730MPa 之間，A 在 22_32 % 之間，Rm/ Rel在1.30-1. 40之間，冷彎合格率為100%，焊接碳當(dāng)量< 0. 50。本發(fā)明充分利用鉻對(duì)鋼筋的強(qiáng)化作用和防腐作用，部分代替固溶強(qiáng)化元素錳和硅，部分或全部代替微合金化元素釩或鈮，同時(shí)利用廉價(jià)的氮元素對(duì)鋼筋進(jìn)行微合金化處理，發(fā)揮微量氮析出強(qiáng)化作用，大幅度減少戰(zhàn)略貴重金屬元素如釩、鈮等的用量，實(shí)現(xiàn)低成本生產(chǎn)高強(qiáng)度級(jí)別、質(zhì)量穩(wěn)定和受市場(chǎng)歡迎的HRB500E高強(qiáng)度級(jí)別鋼筋。在現(xiàn)有鋼筋生產(chǎn)裝備條件下，以碳錳系成分體系，采用還原性氧化球團(tuán)直接合金合金化和采用鐵合金微調(diào)成分的冶煉工藝，利用微波場(chǎng)電離氮分子通過(guò)底吹氮或加入增氮合金對(duì)鋼水進(jìn)行氮微合金化，低成本生產(chǎn)屈服強(qiáng)度(Rel)彡520MPa，抗拉強(qiáng)度彡640MPa，斷面收縮率(A)彡18%,Rm/ Rel ^ 1. 29的高強(qiáng)抗震鋼筋。冷彎合格率達(dá)100%，焊接性能良好，3個(gè)月自然時(shí)效性能波動(dòng)小于lOMPa。采用上述技術(shù)方案生產(chǎn)的高強(qiáng)抗震鋼筋與傳統(tǒng)工藝相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)產(chǎn)出 HRB500 級(jí)鋼筋其 Rel 在 520_580MPa 之間，Rm 在 640_730MPa 之間，A 在 22-32%之間，Rm/Rel在1. 30-1. 40之間，冷彎合格率為100%，焊接碳當(dāng)量< 0. 50，綜合成本較傳統(tǒng)方法降低40-100元/噸，三個(gè)月時(shí)效，Rel和Rm值波動(dòng)值小于lOMPa，焊接性能良好，具有很好的防腐蝕特性，滿(mǎn)足抗震要求；(2)硅錳合金降低30-50 %，硅鐵降低20-50 %，釩鐵降低30-70 %，鈮鐵降低 30-70%，降低合金消耗，節(jié)約成本；(3)利用現(xiàn)有裝備條件，不需要進(jìn)行新的設(shè)備投入。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，而不會(huì)限制本發(fā)明。本發(fā)明可以采用氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉-連鑄-軋制工藝，也可采用電爐冶煉-連鑄-軋制工藝。本發(fā)明采用氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉-連鑄-軋制工藝進(jìn)行實(shí)施。實(shí)施例1將高爐鐵水，與廢鋼或生鐵塊分別加入到轉(zhuǎn)爐內(nèi)，吹氧熔煉，并加入造渣材料如石灰，在轉(zhuǎn)爐吹氧冶煉7min時(shí)，加入還原性氧化鉻球團(tuán)與還原性氧化錳球團(tuán)的混合物， 頂吹氧氣3min，同時(shí)底吹;3min，使冶煉終點(diǎn)鋼水中[C] = 0. 08-0. 120 %之間，[Mn]在 0. 12-0. 20%之間，[Gr]在 0. 65-0. 750%之間；在轉(zhuǎn)爐出鋼前^iin內(nèi)，加入還原性氧化釩球團(tuán)；吹氧氣細(xì)化，同時(shí)底吹氣％iin，使鋼水中[V]在0. 02-0. 04%之間，其他成分如鋼水硫含量小于0. 035%，磷含量小于0. 035% 等滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，溫度滿(mǎn)足連鑄工藝要求條件下出鋼；
在出鋼后30秒內(nèi)，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Mn含量加入錳鐵合金，使鋼水中錳含量在0. 90-1.0%之間，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Si含量，加入金屬硅使鋼水硅含量在 0. 40-0. 50%之間，根據(jù)目標(biāo)碳含量及考慮其他合金帶入碳含量添加增碳劑類(lèi)石墨，使鋼水中[C]在 0. 20-0. 25%之間，在出鋼過(guò)程和鋼水吹氣攪拌過(guò)程中，通過(guò)微波場(chǎng)向鋼包鋼水中吹氮?dú)?，使鋼水中的[N]含量在0.017-0. 020 %之間，吹氮?dú)鈴?qiáng)度為0.03m7min. t鋼，吹氮?dú)鈺r(shí)間控制在IOmin ；根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Gr含量，出鋼時(shí)加入鉻鐵合金，使鋼水中鉻含量在 0. 75-0. 85%之間；加入釩鐵使鋼水中的[V]進(jìn)行微調(diào)，使鋼水中的[V]在0.045-0. 050% 之間。根據(jù)所軋鋼筋直徑與定尺要求，將鋼水澆注成不同斷面尺寸的鋼坯，鋼坯通過(guò)熱送或冷卻后進(jìn)入加熱爐加熱，加熱溫度在900-1050 0C之間，開(kāi)軋溫度在850-1000 °C之間， 終軋溫度在850-950°C之間，軋后空冷，根據(jù)鑄坯尺寸和鋼筋規(guī)格設(shè)定每個(gè)道次的軋制負(fù)荷，鋼筋經(jīng)冷卻后按用戶(hù)需求剪切成規(guī)定的定尺，檢驗(yàn)包裝入庫(kù)。該鋼筋化學(xué)成分為C= 0. 21%，Mn = 0. 93%, Gr = 0. 84%, Si = 0. 43%, N = 0. 0173%, V = 0. 045% ο 性能指標(biāo)如下；Rel = 550MPa, Rm = 720MPa，A = 22. 5%,Rm/Rel =1. 309，冷彎合格，焊接碳當(dāng)量小于0. 45。綜合成本降低92. 2元/噸。實(shí)施例2將高爐鐵水，與廢鋼或生鐵塊分別加入到轉(zhuǎn)爐內(nèi)，吹氧熔煉，并加入造渣材料如石灰，在轉(zhuǎn)爐吹氧冶煉:3min時(shí)加入還原性氧化鉻球團(tuán)與還原性氧化錳球團(tuán)的混合物；頂吹氧氣7min,同時(shí)底吹7min，使冶煉終點(diǎn)鋼水中[C]在0. 06-0. 10%之間，[Mn]在0. 30-0. 40% 之間，[Gr]在 0. 30-0. 40%之間；在轉(zhuǎn)爐出鋼前Smin內(nèi)，加入還原性氧化釩球團(tuán)和還原性氧化鈮球團(tuán)；吹氧氣 8min,同時(shí)底吹氣8min，使鋼水中[V] + [Nb]在0. 035-0. 050%之間，其他成分滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求出鋼；在轉(zhuǎn)爐鋼水硫含量小于0. 035%，磷含量小于0. 035%，溫度滿(mǎn)足連鑄工藝要求條件下出鋼。在出鋼后60秒內(nèi)，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Mn含量加入硅錳合金，使鋼水中錳含量在1. 20-1. 30%之間，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Si含量加入硅鐵合金，使鋼水中硅含量在 0. 60-0. 70 %，根據(jù)目標(biāo)碳含量及考慮其他合金帶入碳含量添加增碳劑石油焦，使鋼中碳含量在0. 17-0. 25%之間；在出鋼過(guò)程和鋼水吹氣攪拌過(guò)程中，加入氮化硅錳，使鋼水中氮含量在 0. 012-0. 0140%之間；根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)煉鋼水中鉻、釩及鈮含量，出鋼時(shí)加入鉻鐵、釩鐵和氮化釩、鈮鐵合金微調(diào)鋼水中的鉻、釩和鈮含量，使鋼水中鉻含量在0. 60-0. 70%之間，V+Nb含量在 0. 055-0. 065%之間。根據(jù)所軋鋼筋直徑與定尺要求，將鋼水澆注成不同斷面尺寸的鋼坯，鋼坯通過(guò)熱送或冷卻后進(jìn)入加熱爐加熱，加熱溫度在1000-1050°C之間，開(kāi)軋溫度在950-1050°C之間， 終軋溫度在950-1050°C之間，軋后冷卻采用空冷，根據(jù)鑄坯尺寸和鋼筋規(guī)格設(shè)定每個(gè)道次的軋制負(fù)荷，鋼筋經(jīng)冷卻后按用戶(hù)需求剪切成規(guī)定的定尺，檢驗(yàn)包裝入庫(kù)。該鋼筋化學(xué)成分為C= 0. 17%, Mn = 1. 26%, Gr = 0. 66%, Si = 0. 66%, N =0. 0127%,V+Nb = 0. 058% ο 性能指標(biāo)如下；Rel = 555MPa, Rm = 730MPa，A = 23. 5%, Rm/ Rel = 1.315，冷彎合格，焊接碳當(dāng)量小于0.42。綜合成本降低42. 67元/噸。實(shí)施例3將高爐鐵水，與廢鋼或生鐵塊分別加入到轉(zhuǎn)爐內(nèi)，吹氧熔煉，并加入造渣材料如石灰，在轉(zhuǎn)爐吹氧冶煉IOmin時(shí)，加入還原性氧化鉻球團(tuán)與還原性氧化錳球團(tuán)的混合物，頂吹氧氣5min，同時(shí)底吹5min，使冶煉終點(diǎn)鋼水中[C] = 0. 10-0. 15%之間，[Mn]在 0. 20-0. 30%之間，[Gr]在 0. 45-0. 65%之間；在轉(zhuǎn)爐出鋼前6min內(nèi)，加入還原性氧化鈮球團(tuán)；吹氧氣6min，同時(shí)底吹氣6min， 使鋼水中[Nb]在0. 05-0. 07%之間，其他成分如鋼水硫含量小于0. 035%，磷含量小于 0. 035%等滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，溫度滿(mǎn)足連鑄工藝要求條件下出鋼；在出鋼后90秒內(nèi)，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Mn含量加入硅錳合金，使鋼水中錳含量在1.0-1. 2%之間，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Si含量加入硅鐵合金，使鋼水中硅含量在 0. 60-0. 80%之間，根據(jù)目標(biāo)碳含量及考慮其他合金帶入碳含量添加增碳劑碳化硅，使鋼水中[C]在 0. 18-0. 25%之間，在出鋼過(guò)程和鋼水吹氣攪拌過(guò)程中，加入氮化錳和氮化硅錳，使鋼水中的[N]含量在0. 015-0. 020%之間，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Gr含量，出鋼時(shí)加入鉻鐵合金，使鋼水中鉻含量在0.60-0. 70%之間；加入鈮鐵使鋼水中[Nb]進(jìn)行微調(diào)，使鋼水中的[Nb]在 0. 060-0. 080%之間。根據(jù)所軋鋼筋直徑與定尺要求，將鋼水澆注成不同斷面尺寸的鋼坯，鋼坯通過(guò)熱送或冷卻后進(jìn)入加熱爐加熱，加熱溫度在1100-1250°C之間，開(kāi)軋溫度在1000-1050°C之間，終軋溫度在1000-1050°C之間，軋后空冷，根據(jù)鑄坯尺寸和鋼筋規(guī)格設(shè)定每個(gè)道次的軋制負(fù)荷，鋼筋經(jīng)冷卻后按用戶(hù)需求剪切成規(guī)定的定尺，檢驗(yàn)包裝入庫(kù)。該鋼筋化學(xué)成分為C= 0. 24%，Mn = 1. 12%，Gr = 0. 65%，Si = 0. 55%，N = 0. 0152%, Nb = 0. 061%。性能指標(biāo)如下；Rel = 545MPa, Rm = 725MPa, A = 22. 0%, Rm/ Rel = 1.33，冷彎合格，焊接碳當(dāng)量小于0.48。綜合成本降低52. 6元/噸。實(shí)施例4將高爐鐵水，與廢鋼或生鐵塊分別加入到轉(zhuǎn)爐內(nèi)，吹氧熔煉，并加入造渣材料如石灰，在轉(zhuǎn)爐吹氧冶煉5min時(shí)，加入還原性氧化鉻球團(tuán)與還原性氧化錳球團(tuán)的混合物， 頂吹氧氣4min，同時(shí)底吹^iin，使冶煉終點(diǎn)鋼水中[C] = 0. 09-0. 130%之間，[Mn]在 0. 4-0. 60%之間，[Gr]在 0. 60-0. 70%之間；在轉(zhuǎn)爐出鋼前7min內(nèi)，加入還原性氧化釩球團(tuán)；吹氧氣7min，同時(shí)底吹氣7min，使鋼水中[V]在0. 03-0. 04%之間，其他成分如鋼水硫含量小于0. 035%，磷含量小于0. 035% 等滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，溫度滿(mǎn)足連鑄工藝要求條件下出鋼；在出鋼后60秒內(nèi)，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Mn含量加入硅錳合金，使鋼水中錳含量在1. 0-1. 之間，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Si含量，加入硅鐵合金使鋼水硅含量在 0. 70-0. 80%之間，根據(jù)目標(biāo)碳含量及考慮其他合金帶入碳含量添加增碳劑碳化鈣和碳粉， 使鋼水中[C]在0. 20-0. 25%之間，在出鋼過(guò)程和鋼水吹氣攪拌過(guò)程中，通過(guò)微波場(chǎng)向鋼包鋼水中吹氮?dú)?，使鋼水中的[N]含量在0.017-0. 020%之間，吹氮?dú)鈴?qiáng)度為0.03m3/min.t鋼，吹氮?dú)鈺r(shí)間控制在IOmin ；根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Gr含量，出鋼時(shí)，加入鉻鐵合金，使鋼水中鉻含量在 0. 6-0. 70%之間；加入釩鐵使鋼水中的[V]進(jìn)行微調(diào)，使鋼水中的[V]在0. 045-0. 050%之間。根據(jù)所軋鋼筋直徑與定尺要求，將鋼水澆注成不同斷面尺寸的鋼坯，鋼坯通過(guò)熱送或冷卻后進(jìn)入加熱爐加熱，加熱溫度在950-1000°C之間，開(kāi)軋溫度在950-1000°C之間， 終軋溫度在900-950°C之間，軋后空冷，根據(jù)鑄坯尺寸和鋼筋規(guī)格設(shè)定每個(gè)道次的軋制負(fù)荷，鋼筋經(jīng)冷卻后按用戶(hù)需求剪切成規(guī)定的定尺，檢驗(yàn)包裝入庫(kù)。該鋼筋化學(xué)成分為C= 0. 24%，Mn = 1. 03%，Gr = 0. 63%，Si = 0. 73%，N = 0. 0173%, V = 0. 045% ο 性能指標(biāo)如下；Rel = 550MPa, Rm = 715MPa，A = 24. 5%,Rm/Rel =1. 30，冷彎合格，焊接碳當(dāng)量小于0. 47。綜合成本降低66. 3元/噸。實(shí)施例5將高爐鐵水，廢鋼和生鐵塊加入到電爐內(nèi)吹氧和送電熔煉，并加入造渣劑；在電爐加入生鐵或廢鋼時(shí)，加入還原性氧化鉻球團(tuán)與還原性氧化錳球團(tuán)的混合物；電爐出鋼時(shí)向鋼包內(nèi)加入還原性氧化釩球團(tuán)；根據(jù)電爐鋼水經(jīng)過(guò)LF精煉后鋼水中硅與錳的含量，在LF精煉爐內(nèi)加入碳化硅和金屬錳進(jìn)行微調(diào)硅和錳的含量，使鋼水中硅與錳的質(zhì)量百分含量比達(dá)到目標(biāo)，并根據(jù)LF爐鋼水的碳含量和考慮合金帶入碳含量，加入增碳劑碳粉，使鋼水中碳的質(zhì)量百分比含量達(dá)到目標(biāo)；在電爐的LF精煉站，加入氮化釩、氮化硅，使鋼水中氮含量達(dá)到目標(biāo)控制范圍要求；最后根據(jù)所軋鋼筋直徑與定尺要求，將鋼水澆注成不同斷面尺寸的鋼坯，鋼坯通過(guò)熱送或冷卻后進(jìn)入加熱爐加熱，加熱溫度在950-1000°C之間，開(kāi)軋溫度在950-1000°C之間，終軋溫度在900-950°C之間，軋后空冷，根據(jù)鑄坯尺寸和鋼筋規(guī)格設(shè)定每個(gè)道次的軋制負(fù)荷，鋼筋經(jīng)冷卻后按用戶(hù)需求剪切成規(guī)定的定尺，檢驗(yàn)包裝入庫(kù)。該鋼筋化學(xué)成分為C= 0. 21%，Mn = 1. 12%，Gr = 0. 61%，Si = 0. 78%，N =
0.018%, V = 0.075%。性能指標(biāo)如下；Rel = 554MPa, Rm = 720MPa, A = 25%, Rm/Rel =
1.35，冷彎合格，焊接碳當(dāng)量小于0. 45。綜合成本降低50. 8元/噸。
權(quán)利要求
1.一種含鉻氮微合金化HRB500E鋼筋的生產(chǎn)方法，是將高爐鐵水，或者高爐鐵水與廢鋼或生鐵塊中的一種或兩種加入到轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹氧熔煉，或者加入到電爐內(nèi)吹氧和送電熔煉， 并加入造渣劑；其特征在于，包括以下步驟1)在轉(zhuǎn)爐吹氧冶煉3-lOmin時(shí)，或電爐加入生鐵或廢鋼時(shí)，加入還原性氧化鉻球團(tuán)，或者還原性氧化鉻球團(tuán)與還原性氧化錳球團(tuán)的混合物；2)在轉(zhuǎn)爐出鋼前3-8min內(nèi)，加入還原性氧化釩球團(tuán)和還原性氧化鈮球團(tuán)中的一種或兩種；或電爐出鋼時(shí)向鋼包內(nèi)加入還原性氧化釩球團(tuán)和還原性氧化鈮球團(tuán)中的一種或兩種；3)在轉(zhuǎn)爐出鋼后30-90秒內(nèi)，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Mn含量目標(biāo)加入錳系合金和金屬錳中的一種或幾種的組合，根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的Si含量目標(biāo)加入硅系合金、金屬硅、碳化硅中的一種或幾種的組合；根據(jù)冶煉終點(diǎn)鋼水中的碳含量及考慮其他合金帶入碳含量加入增碳劑；或根據(jù)電爐鋼水經(jīng)過(guò)LF精煉后鋼水中硅與錳的含量，在LF精煉爐內(nèi)加入硅系合金、金屬硅、碳化硅中的一種或幾種的組合，和錳系合金、金屬錳中的一種或幾種的組合進(jìn)行微調(diào)硅和錳的含量，使鋼水中硅與錳的質(zhì)量百分含量比達(dá)到目標(biāo)，并根據(jù)LF爐鋼水的碳含量和考慮合金帶入碳含量，加入增碳劑，使鋼水中碳的質(zhì)量百分比含量達(dá)到目標(biāo)；4)在轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中和鋼水吹氣攪拌站，在微波場(chǎng)條件下，向鋼包中的鋼水吹氮?dú)饣蚣尤牍璧辖?、氮化釩、氮化硅、氮化硅錳、氮化錳、氮化鉻中的一種或幾種的組合，使鋼水中氮含量達(dá)到目標(biāo)；或者在電爐的LF精煉站，在微波場(chǎng)條件下，向鋼包中的鋼水吹氮?dú)饣蚣尤牍璧辖稹?氮化釩、氮化硅、氮化硅錳、氮化錳、氮化鉻中的一種或幾種的組合，使鋼水中氮含量達(dá)到目標(biāo)；經(jīng)過(guò)上述步驟后，最終控制鋼水中各種元素質(zhì)量百分比含量目標(biāo)如下0. 90wt Mn ^ 1. 3wt%, 0. 40wt Si ^ 0. 80wt %，0. 60wt % ^ Gr ^ 0. 85wt %， 0. 17wt%^ C 彡 0. 25wt%,0. 012wt%^ N 彡 0. 020wt% ；鋼水中含V不含Nb時(shí)滿(mǎn)足0. 045wt%^ V^O. 080wt%,鋼水中含Nb不含V時(shí)滿(mǎn)足0. 045wt%^ Nb彡0. 080wt%,同時(shí)含 V 和 Nb 時(shí)滿(mǎn)足，0. 040wt%^ V+Nb 彡 0. 075wt% ；5)鋼水澆注成鋼坯，通過(guò)加熱爐加熱，軋制冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)煉鋼水中鉻、釩及鈮含量，出鋼時(shí)加入釩鐵合金、釩氮合金、金屬釩、 鈮鐵合金、金屬鈮、鉻鐵合金、金屬鉻、碳化鉻、氮化鉻中的一種或幾種，微調(diào)鋼水中的鉻、釩和鈮含量，使上述各元素質(zhì)量百分含量比均達(dá)到目標(biāo)；或根據(jù)電爐出鋼后經(jīng)LF爐精煉后鋼水中鉻、釩及鈮含量，加入釩鐵合金、釩氮合金、金屬釩、鈮鐵合金、金屬鈮、鉻鐵合金、金屬鉻、碳化鉻、氮化鉻中的一種或幾種，微調(diào)鋼水中的鉻、釩和鈮含量，使上述各元素均達(dá)到質(zhì)量百分含量比目標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的還原性氧化錳球團(tuán)為氧化錳礦內(nèi)配碳后經(jīng)過(guò)低溫?zé)Y(jié)而成，還原性氧化鉻球團(tuán)為氧化鉻礦內(nèi)配碳后經(jīng)過(guò)低溫?zé)Y(jié)而成，還原性氧化釩球團(tuán)為V2O5經(jīng)過(guò)內(nèi)配碳后低溫?zé)Y(jié)而成，還原性氧化鈮球團(tuán)為Nb2O5經(jīng)過(guò)內(nèi)配碳低溫?zé)Y(jié)而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的增碳劑為類(lèi)石墨、石油焦、碳粉、碳化硅、碳化鈣中的一種或幾種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鐵水為通用的普通鐵水和含鉻量在 0. 10-0. 90%的鐵水中的一種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4)中所述的吹氮?dú)鈴?qiáng)度為 0. 02-0. 3m3/min. t鋼，吹氮?dú)鈺r(shí)間控制在3-10min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5)中鋼水經(jīng)連鑄機(jī)澆注成鋼坯， 通過(guò)加熱爐加熱，加熱溫度在900-12500C之間，開(kāi)軋溫度在850-1100°C之間，終軋溫度在 850-1050°C之間，軋后進(jìn)行空冷卻。
8.—種含鉻氮微合金化HRB500E鋼筋，其特征在于，是含有以下質(zhì)量含量的各種元素的鋼水制備而成的:0. 90wt % ^ Mn ( 1. 3wt % ,0. 40wt % ^ Si ( 0. 80wt%,0. 60wt % ^ Gr ^ 0. 85wt%,0. 17wt%^ C 彡 0. 25wt%,0. 012wt%^ N 彡 0. 020wt% ；鋼水中含V不含Nb時(shí)滿(mǎn)足0. 045wt%^ V ^ 0. 080wt%,鋼水中含Nb不含V時(shí)滿(mǎn)足0. 045wt%^ Nb彡0. 080wt%,同時(shí)含 V 和 Nb 時(shí)滿(mǎn)足，0. 040wt%^ V+Nb 彡 0. 075wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的含鉻氮微合金化HRB500E鋼筋，其特征在于，性能滿(mǎn)足Rel 在 520-580MPa 之間，Rm 在 640_730MPa 之間，A 在 22-32 %之間，Rm/Re 1 在 1. 30_1. 40 之間， 冷彎合格率為100%，焊接碳當(dāng)量< 0. 50。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種含鉻氮微合金化HRB500E鋼筋及其生產(chǎn)方法，本發(fā)明充分利用鉻對(duì)鋼筋的強(qiáng)化作用和防腐作用，部分代替固溶強(qiáng)化元素錳和硅，部分或全部代替微合金化元素釩或鈮，同時(shí)利用廉價(jià)的氮元素對(duì)鋼筋進(jìn)行微合金化處理，發(fā)揮微量氮析出強(qiáng)化作用，用此方法可生產(chǎn)出HRB500級(jí)鋼筋其Rel在520-580MPa之間，Rm在640-730MPa之間，A在22-32％之間，Rm/Rel在1.30-1.40之間，冷彎合格率為100％，焊接碳當(dāng)量≤0.50，綜合成本較傳統(tǒng)方法降低40-100元/噸，三個(gè)月時(shí)效，Rel和Rm值波動(dòng)值小于10MPa，焊接性能良好，具有很好的防腐蝕特性。
文檔編號(hào)C22C33/06GK102383039SQ201110354368
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者吳光亮 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙東鑫環(huán)保材料有限責(zé)任公司