本發(fā)明屬于鋼鐵冶金功能性添加劑領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種微合金增強(qiáng)劑及其應(yīng)用和應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
廣義的微合金鋼被定義為添加了微量合金元素而使其一種或多種性能發(fā)生明顯變化的鋼。微合金鋼中添加的合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般均小于0.1％，有些微合金鋼因其性能改善的需要，而適當(dāng)提高微合金元素的含量，但一般仍低于0.25％。因此這樣的合金元素被稱為微量合金元素。目前廣泛采用的微量合金元素有屬于元素周期表第IVB、VB副族的元素Nb、V和Ti，第Ⅲ主族的元素B等。在微合金化鋼中，釩的微合金化占有重要地位。隨著國內(nèi)外對釩氮合金(VN)研究工作的不斷深入，人們充分認(rèn)識到釩氮合金的有益作用，據(jù)近代材料學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，鋼中增氮后，原來處于固熔狀態(tài)的釩轉(zhuǎn)變成析出狀態(tài)的釩，充分發(fā)揮了釩的沉淀強(qiáng)化作用；氮在鋼中具有明顯的細(xì)化晶粒的作用；釩氮微合金化通過優(yōu)化釩的析出和細(xì)化鐵素體晶粒，充分發(fā)揮了晶粒細(xì)化強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化兩種強(qiáng)化方式的作用，大大改善了鋼的強(qiáng)韌性配合，充分體現(xiàn)了微合金化在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢。
在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高和改善鋼材的性能，有時提高微量合金元素的含量，但其結(jié)果，一是其含量值超出了微合金鋼的定義范圍，二是微量合金元素含量提高到一定值后對其鋼的性能改善并不明顯，而其應(yīng)用成本卻大幅升高。因此，后續(xù)出現(xiàn)了一些合金添加劑的研究報道，例如，中國專利申請?zhí)枮?01310304034.5，申請公布日為2013年11月13日的專利申請文件公開了一種釩氮微合金添加劑及制備方法，包括：1)將釩化合物經(jīng)磨粉機(jī)研磨；2)將復(fù)合還原劑與研磨后的釩化合物混合，再加入密度強(qiáng)化劑和粘結(jié)劑和水，混合均勻；3)將混合物壓制成型，經(jīng)自然常態(tài)晾干及添加劑固化反應(yīng)過程，經(jīng)全自動一步法氮?dú)夥毡Ｗo(hù)雙推板窯進(jìn)行干燥、還原、碳化、氮化、燒結(jié)、冷卻一體連續(xù)燒結(jié)工藝制備出釩氮微合金添加劑。該專利申請文件所述的用還原劑還原釩的化合物，而形成的釩氮合金添加劑，其產(chǎn)品實(shí)物是部分氮化釩加上還原產(chǎn)物和少量釩化合物、還原劑。該產(chǎn)品用于鋼水微合金化，仍是產(chǎn)品中的氮化釩起作用，相當(dāng)于單一釩氮合金微合金化，而其還原產(chǎn)物和殘留物帶入鋼中形成夾雜物有害而無益。又如，中國專利申請?zhí)枮?01310200028.5，申請公布日為2014年12月03日的專利申請文件公開了鐵基釩氮微合金添加劑，按重量計，50釩鐵97.95份，助燃劑2.00份，滲氮催化劑0.05份。制備方法：將50釩鐵放入顎式破碎機(jī)中，破碎至10毫米以下；放入對輥破碎機(jī)中進(jìn)行粉碎；再放入球磨機(jī)中進(jìn)行研磨；放入振動篩中篩選；篩選出120-180微米、小于120微米兩種粒徑等級；裝到行星強(qiáng)制混合機(jī)中均勻混合；裝入石墨盤中放入干燥機(jī)中進(jìn)行干燥；利用真空機(jī)對反應(yīng)釜抽真空，從氮?dú)馄恐谐淙氲獨(dú)?，點(diǎn)火燒結(jié)；對裝有不同粒徑物料的反應(yīng)釜，采取不同壓力。該專利申請所述過程機(jī)理是用50釩鐵通過滲氮方式生產(chǎn)出氮化釩鐵。氮化釩鐵也是一種單一的用于鋼水微合金化的氮化合金，而其VN含量比釩氮合金更低，其微合金化強(qiáng)化效果相應(yīng)要差些，并沒有對微合金化效果起到增強(qiáng)作用。
大量研究表明，鋼中氮含量對微量合金元素作用的發(fā)揮具有顯著影響，而且氮在鋼中的存在形式又至關(guān)重要。
但是現(xiàn)行冶煉微合金鋼工藝明顯的缺陷有，一是微合金鋼性能的改善不能完全依靠提高微量合金元素的含量來達(dá)到；二是微量合金元素的作用的發(fā)揮，隨著鋼水的相關(guān)成分和冶煉工藝的變化而顯著不同，也就是強(qiáng)化效果波動性很大，工藝穩(wěn)定性差；三是微量合金元素都是貴重合金元素，其作用的發(fā)揮不充分、不穩(wěn)定致使應(yīng)用成本升高；四是微合金鋼的性能，如強(qiáng)度、韌性、沖擊性和焊接性等不能得到理想匹配。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
1.要解決的問題
針對現(xiàn)有的鋼鐵冶煉過程中添加的微量合金元素作用不能充分發(fā)揮，改善鋼質(zhì)性能的效果波動性很大，工藝穩(wěn)定性不好，應(yīng)用成本偏高，微合金鋼的性能匹配不佳等問題，本發(fā)明提供一種微合金增強(qiáng)劑及其應(yīng)用和應(yīng)用方法，本發(fā)明的微合金增強(qiáng)劑尤其對氮化釩和氮化釩鐵的增強(qiáng)效果好，可以適用于不同微合金鋼鋼種的需求，所述的微合金增強(qiáng)劑可以與適量的氮化釩制成粒徑為5～30mm的球，便于在出鋼過程中加入鋼水中，提高微合金元素的有效利用率；還可以將微合金增強(qiáng)劑與氮化釩或氮化釩鐵顆粒及相關(guān)的微合金元素Nb、Ti、B等合金一起包覆成包芯線，在精煉工序中喂入鋼水，便于某些微合金鋼工藝、性能目標(biāo)的精準(zhǔn)控制。
2.技術(shù)方案
為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種微合金增強(qiáng)劑，其組成成分為：Si：23～66％，Mn：0.1～17.5％，N：11～37％，Ti：0～9.6％，Cr：0～7.3％，Al：0.03～5.6％，C：0.1～1.9％，P≤0.1％，S≤0.15％，余量為Fe和雜質(zhì)；以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)計。
進(jìn)一步地，所述的微合金增強(qiáng)劑由硅鐵、金屬硅、錳鐵、硅錳、鈦鐵、鉻鐵、鋁鐵中兩種以上材料進(jìn)行氮化處理制備得到。
上述的微合金增強(qiáng)劑在冶煉微合金鋼中的應(yīng)用。
上述的微合金增強(qiáng)劑在冶煉微合金鋼中的應(yīng)用方法，在應(yīng)用時，所述的微合金增強(qiáng)劑包括以下幾種使用狀態(tài)：a.微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化釩鐵制成球塊，直徑為5～45mm；b.微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化釩鐵顆粒制成包芯線；c.微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化硼、鉻鐵顆粒制成包芯線；d.微合金增強(qiáng)劑與釩氮合金、鈮鐵、鈦鐵和氮化鉻鐵合金顆粒制成包芯線；e.微合金增強(qiáng)劑與氮化鈦鐵、氮化釩鐵和硼鐵顆粒制成包芯線。
進(jìn)一步地，微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化釩鐵制成球塊時，球塊的組成成分為：Si：8.2～44.5％，Mn：0.8～2.9％，N：16.1～27.9％，V：14.2～60.1％，Ti：0～5.1％，Cr：0～4.2％，Al：0.1～0.8％，C：0.4～2.3％，P≤0.10％，S≤0.15％，余量為Fe和雜質(zhì)。
進(jìn)一步地，微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化釩鐵顆粒制成包芯線時，線芯的組成成分為：V：7.9～56.2％，Si：13～52.7％，N：16.9～29.2％，Mn：0.1～2.3％，Ti：0～5.4％，Cr：0～4.2％，Al：0.1～0.42％，C：0.15～1.8％，P≤0.10％，S≤0.15％，余量為Fe和雜質(zhì)。
進(jìn)一步地，微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化硼、鉻鐵顆粒制成包芯線時，線芯的組成成分為：V：42.3％，B：6.2％，Si：15.2％，N：23.1％，Cr：2.1％，Mn：3.1％，Al：0.1％，C：0.7％，P≤0.15％，S≤0.15％，余量為Fe和雜質(zhì)。
進(jìn)一步地，微合金增強(qiáng)劑與釩氮合金、鈮鐵、鈦鐵和氮化鉻鐵合金顆粒制成包芯線時，線芯的組成成分為：V：27.2％，Nb：5.3％，Si：24.1％，N：24.7％，Mn：0.4％，Ti：4.5％，Cr：5.1％，Al：0.26％，C：1.3％，P≤0.15％，S≤0.15％，余量為Fe和雜質(zhì)。
進(jìn)一步地，微合金增強(qiáng)劑與氮化鈦鐵、釩氮合金、氮化釩鐵和硼鐵顆粒制成包芯線時，線芯的組成成分為：V：53.9％，Ti：4.7％，Si：11.3％，N：17.1％，Cr：0.2％，B：2.37％，Mn：0.31％，Al：0.2％，C：0.45％，P≤0.15％，S≤0.15％，余量為Fe和雜質(zhì)。
進(jìn)一步地，所述的包芯線的直徑為線芯由粒徑為0.01～4.5mm的顆粒組成。
(1)微合金鋼生產(chǎn)過程中需要重視的工藝特點(diǎn)。
由于微合金鋼的使用性能比普通低合金鋼明顯提高，為了保證鋼材在高強(qiáng)度情況下，仍具有足夠高的韌性和塑性，因此要求嚴(yán)格控制鋼中的有害雜質(zhì)含量和雜質(zhì)物的性質(zhì)、尺寸和分布狀態(tài)，以及鋼材的典型缺陷，微合金鋼冶煉的主要步驟及操作要點(diǎn)為：
(a)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水預(yù)脫硫、脫磷、復(fù)合造渣工藝冶煉、供氧制度優(yōu)選。
(b)終點(diǎn)鋼水控制：終點(diǎn)鋼水成分、溫度、終渣成分、擋渣出鋼。
(c)鋼水脫氧、合金化：加入上述微合金增強(qiáng)劑壓塊或加入微合金增強(qiáng)劑與氮化釩顆粒的壓塊。
(d)鋼水采取鋼包底吹氬處理：喂入上述微合金增強(qiáng)劑球塊或包芯線。
(e)鋼水精煉：調(diào)整鋼水成分和溫度，鋼中脫氣、除雜凈化，往鋼水中喂入上述的微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化釩鐵顆粒制成的包芯線；或喂入微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化硼、鉻鐵顆粒制成包芯線；或喂入微合金增強(qiáng)劑與釩氮合金、鈮鐵、鈦鐵和氮化鉻鐵合金顆粒制成包芯線；或喂入微合金增強(qiáng)劑與氮化鈦鐵、釩氮合金和硼鐵顆粒制成包芯線。
(f)鋼水保護(hù)澆注：鋼包鋼水到中間包用鋁碳套管或石英套管進(jìn)行保護(hù)，中間包鋼水到連鑄結(jié)晶器用鋁碳水口或熔融石英水口保護(hù)，隔離鋼水與空氣的直接接觸。
(g)連鑄：將鋼水鑄成鑄坯。
(h)鋼坯軋制：爐溫控制在1230～1270℃，加熱保溫時間為3～4h，采用控軋控冷工藝，開軋溫度1020～1070℃，二次軋制溫度890～930℃，終軋溫度790～830℃。
3.有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
(1)本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，優(yōu)化篩選成分最合適的微合金增強(qiáng)劑，應(yīng)用于不同的微合金鋼鋼種使其微合金元素，如V、Ti、Nb、B等在冶煉微合金鋼過程中的強(qiáng)化作用得到充分發(fā)揮；
(2)本發(fā)明采用不同于現(xiàn)行的工藝方法，而是一種新的工藝方法冶煉微合金鋼，如用氮化釩或氮化釩鐵合金與微合金增強(qiáng)劑共同作用的方式實(shí)現(xiàn)微合金鋼的強(qiáng)化效果；如添加有利于提高V元素的強(qiáng)化作用，同時對鋼材性能強(qiáng)化起正相關(guān)作用的氮化物如氮化鈦、氮化硼等；
(3)本發(fā)明靈活選取微合金增強(qiáng)劑的使用方式，便于工藝技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，有效地平緩氮化釩或氮化釩鐵對鋼水強(qiáng)化作用與煉鋼工藝的敏感性；如將微合金增強(qiáng)劑包覆成包芯線或?qū)⑵渑c氮化釩或氮化釩鐵合金包覆成包芯線，用喂線機(jī)可以精準(zhǔn)地將其加入到鋼水深部而快速熔化，很好地驗(yàn)證了對鋼質(zhì)性能強(qiáng)化效果影響程度最小的微合金鋼生產(chǎn)工藝；
(4)本發(fā)明提供的微合金增強(qiáng)劑在冶煉微合金鋼中的應(yīng)用方法與其相應(yīng)鋼種微合金化強(qiáng)化工藝相匹配，使其工藝穩(wěn)定性和鋼水強(qiáng)化效果穩(wěn)定性得到突出體現(xiàn)；
(5)本發(fā)明使微合金元素的利用率大幅度提高，使其綜合使用成本比原工藝降低24％以上；
(6)本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐冶煉工藝和鋼水精煉工藝，保證了鋼水成分均勻穩(wěn)定，并在合理的量值范圍，鋼中有害雜質(zhì)降到低限，創(chuàng)造了最優(yōu)的微量合金元素強(qiáng)化工藝所需要的熱力學(xué)和動力學(xué)條件。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行描述。
實(shí)施例1
(1)選擇氮化釩和氮化釩鐵合金增強(qiáng)劑(即微合金增強(qiáng)劑)，其成分為(均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，下同)：N：37％，Si：23％，Mn：17.5％，Al：5.6％，Cr：7.3％，C：0.1％，P：0.07％，S：0.06％，余量為Fe和微量雜質(zhì)，破碎成0.01～4.5mm小顆粒；
(2)選擇光亮鋼帶，其成分C：0.07％，Si：0.09％，Mn：0.032％，P：0.018％，S：0.021％，Al：0.08％，余量為Fe，厚度為0.55mm，以上分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
(3)將步驟(1)中破碎加工得到的小顆粒和步驟(2)中的鋼帶用包芯線機(jī)組包覆成mm包芯線；
(4)選擇氮化釩合金，其組成成分為：V：76％，N：17％，C：5.5％，P：0.04％，S：0.10％，其粒徑：5～40mm。
(5)將步驟(3)中加工成型的微合金增強(qiáng)劑包芯線和步驟(4)所選氮化釩合金用于轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼水吹氬精煉過程中。
選擇公稱容量180噸的轉(zhuǎn)爐，冶煉鋼種為HRB400E，其工藝為：(a)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水預(yù)脫硫，將鐵水中S脫至0.03％以下，用石灰和球團(tuán)礦熔煉造渣，一次倒?fàn)t除渣后再造新渣；(b)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼(鋼水溫度控制在1670～1680℃；鋼水成分：C：0.06～0.10％，P≤0.025％，S≤0.025％，O≤0.012％；在終點(diǎn)出鋼過程中，用耐火材料制成的擋渣塞將鋼水和渣子分離，使其熔渣不要隨鋼水流入鋼包中；(c)鋼水脫氧合金化用硅鋁鐵合金作為脫氧劑，鋼中氧脫至55ppm以下；用硅鐵(75Si)和硅錳合金(65Mn17Si)進(jìn)行鋼水合金化，用石油焦增碳劑(C≥98％)對鋼水增碳；加入氮化釩合金，加入量為0.35kg/ts。(d)鋼水吹氬精煉，鋼水基本成分調(diào)整，使其C：0.17～0.23％，Si：0.25～0.40％，Mn：1.10～1.40％，P≤0.035％，S≤0.035％，Al≤0.005％，鋼水溫度調(diào)整，使其溫度控制在1575～1590℃；(e)在鋼水吹氬平臺喂入微合金增強(qiáng)劑包芯線1.3kg/ts(即1.3千克包芯線每噸鋼)，喂線速度120m/min；(f)鋼水處理實(shí)行全過程吹氬，流量控制在4M3/min(使其鋼水溫度和成分均勻化，并進(jìn)行鋼水測溫和成分微調(diào)：C：0.21％、Si：0.37％、Mn：1.43％、V：0.026％、Cr：0.002％、Al：0.006％、P：0.030％、S：0.018％，溫度：1580℃)；(g)喂線后鋼水進(jìn)入連鑄工段鑄成鑄坯(120mm*120mm方坯)。鋼包鋼水到中間包采用石英套管保護(hù)澆注，中間包鋼水到連鑄結(jié)晶器采用鋁碳水口保護(hù)澆注。
(6)鑄坯軋制
爐溫控制在1240±10℃，加熱保溫時間為3.0h，采用控軋控冷工藝，開軋溫度1050±10℃，二次軋制溫度900～930℃，終軋溫度810～830℃。
(7)軋制鋼材(圓鋼)性能檢測，屈服強(qiáng)度(Rel)為472MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)為656MPa，伸長率(A)為27.4％。
取實(shí)驗(yàn)鋼樣進(jìn)行光譜分析和電鏡掃描分析，鋼中以金屬狀態(tài)固溶的釩比原工藝減少27.9％，相應(yīng)V(N)析出質(zhì)點(diǎn)數(shù)量增加，尺寸更細(xì)微，分布均勻，顯示沉淀強(qiáng)化趨勢穩(wěn)定增強(qiáng)。取實(shí)驗(yàn)鋼制金相試樣用化學(xué)侵蝕法進(jìn)行組織顯微分析，其基體組織為鐵素體+細(xì)珠光體，晶粒數(shù)平均13197個/mm2(晶粒度10級余)(原工藝晶粒度一般為8～10級)這種組織結(jié)構(gòu)對提高鋼的強(qiáng)韌性十分有利。
對本實(shí)施例冶煉的HRB400型鋼種進(jìn)行焊接性能測試，焊接后，再進(jìn)行拉伸測試。強(qiáng)度基本不變。試樣拉伸斷口均在遠(yuǎn)離焊接頭的母材上為延性斷口。時效性能：自然時效1個月后Rel下降8MPa，3個月后Rel下降10MPa，趨勢變平。Rm自然時效一周后下降1.5MPa，1個月后下降5MPa，其后基本不變。伸長率自然時效后上升3.7％，時效后屈強(qiáng)比更趨合理。本實(shí)施例的綜合使用成本比原工藝成本降低26.3％。
本實(shí)施例中的微合金增強(qiáng)劑采用下述方法制備得到：
(1)選擇原材料：硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鋁鐵合金等物料，其中，硅鐵的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si：70％，Mn：0.7％，Al：0.9％，C：0.3％，P≤0.10％，S≤0.12％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；錳鐵的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Mn：67％，C：6.5％，Si：4.1％，P≤0.4％，S≤0.3％，Al≤0.2％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；鉻鐵組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Cr：50％，Si：0.5％，C：1.2％，P≤0.05％，S≤0.05％，余量為Fe；鋁鐵組成成分和各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Al：75％，F(xiàn)e：24％，Si：0.2％，Mn：0.5％，C：0.18％，S≤0.2％，P≤0.2％；
(2)將步驟(1)中選定的物料分別破碎、磨細(xì)，其粒度≤0.35mm；
(3)將步驟(2)中得到的細(xì)料進(jìn)行調(diào)配并添加1.2％結(jié)合劑(聚碳硅烷33％，硅酸溶膠60％，羚甲基纖維素7％)充分混勻后造粒，其粒度≤4.5mm；
(4)將步驟(3)中制得的顆粒料放到干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥，爐膛內(nèi)充入氮?dú)饣驓鍤?，溫度控制?50℃，然后保溫6小時；
(5)將干燥后的顆粒料放入流態(tài)化氮化爐里進(jìn)行氮化處理，氮化過程中，細(xì)料處于流態(tài)化狀態(tài)(效率可大幅提高)，同時通入氮?dú)?。氮?dú)鈮毫?.23MPa，爐膛內(nèi)溫度先升溫至750℃，保溫3小時，再升溫至1000℃，保溫4小時，然后爐膛升溫至1300℃，保溫11小時；
(6)氮化處理結(jié)束后，仍然密封爐膛，緩冷至120℃以下，即得到微合金增強(qiáng)劑細(xì)料，通過測定，得知其組成成分及各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；N：37％，Si：23％，Mn：17.5％，Al：5.6％，Cr：7.3％，C：0.1％，P：0.07％，S：0.06％，余量為Fe和微量雜質(zhì)。
實(shí)施例2
(1)選擇微合金增強(qiáng)劑，其成分為(均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，下同)：N：11％，Si：66％，Mn：0.1％，Ti：9.6％，Al：0.03％，C：1.9％，P：0.10％，S：0.15％，余量為Fe和微量雜質(zhì)，粒徑3～25mm；
(2)選擇氮釩合金，其成分V：79％，N：15.5％，C：4.1％，P：0.03％，S：0.07％，粒徑5～30mm；
(3)將步驟(1)中所選的微合金增強(qiáng)劑和步驟(2)中所選的氮化釩合金用于轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼水脫氧合金化過程中。
(4)選擇公稱容量120噸的轉(zhuǎn)爐，冶煉鋼種為20MnSi，其工藝為：(a)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水預(yù)脫硫，將鐵水中S脫至0.035％以下，用石灰和燒結(jié)礦熔煉造渣，一次倒?fàn)t除渣后再造新渣。(b)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼(鋼水溫度控制在1670～1680℃；鋼水成分：C：0.07～0.10％，P≤0.025％，S≤0.025％，O≤0.012％；在終點(diǎn)出鋼過程中，用耐火材料制成的擋渣塞將鋼水和渣子分離，使其熔渣不要隨鋼水流入鋼包中；(c)鋼水脫氧合金化用鋁鐵合金作為脫氧劑，鋼中氧脫至70ppm以下；用錳鐵(65Mn)、硅鐵(75Si)和硅錳合金(65Mn17Si)進(jìn)行鋼水合金化，用石油焦增碳劑(C≥98％)對鋼水增碳；加入微合金增強(qiáng)劑0.48kg/ts，加入氮化釩合金0.30kg/ts，(d)鋼水吹氬精煉，鋼水基本成分調(diào)整，使其C：0.17～0.24％，Si：0.35～0.55％，Mn：1.2～1.5％，P≤0.035％，S≤0.035％，鋼水溫度調(diào)整，使其溫度控制在1580～1600℃；(e)鋼水處理實(shí)行全過程吹氬，流量控制在4.5M3/min(使其鋼水溫度和成分均勻化，并進(jìn)行鋼水測溫和成分微調(diào)：C：0.21％、Si：0.52％、Mn：1.49％、V：0.022％、Al：0.006％、N：0.0016％，P：0.027％、S：0.022％，溫度：1590℃)；(g)鋼水進(jìn)入連鑄工段鑄成鑄坯(150mm*150mm方坯)。鋼包鋼水到中間包采用石英套管保護(hù)澆注，中間包鋼水到連鑄結(jié)晶器采用鋁碳水口保護(hù)澆注。
(5)鑄坯軋制
爐溫控制在1240±10℃，加熱保溫時間為3.5h，采用控軋控冷工藝，開軋溫度1040±10℃，二次軋制溫度900～930℃，終軋溫度810～830℃。
(6)軋制鋼材(圓鋼)性能檢測，屈服強(qiáng)度(Rel)為462MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)為637MPa，伸長率(A)為28.1％。取實(shí)驗(yàn)鋼樣進(jìn)行光譜分析和電鏡掃描分析，鋼中以金屬狀態(tài)固溶的釩比原工藝減少25.3％，相應(yīng)V(N)析出質(zhì)點(diǎn)數(shù)量增加，尺寸更細(xì)微，分布均勻，顯示沉淀強(qiáng)化趨勢穩(wěn)定增強(qiáng)。取實(shí)驗(yàn)鋼制金相試樣用化學(xué)侵蝕法進(jìn)行組織顯微分析，其基體組織為鐵素體+細(xì)珠光體，晶粒數(shù)平均11233個/mm2(晶粒度10級余)(原工藝晶粒度一般為8～10級)這種組織結(jié)構(gòu)對提高鋼的強(qiáng)韌性十分有利。
對本實(shí)施例冶煉的20MnSi型鋼種進(jìn)行焊接性能測試，焊接后，再進(jìn)行拉伸測試。強(qiáng)度基本不變。試樣拉伸斷口均在遠(yuǎn)離焊接頭的母材上為延性斷口。時效性能：自然時效1個月后Rel下降9MPa，3個月后Rel下降11MPa，Rm自然時效一周后下降2MPa，一個月后下降6MPa。本實(shí)施例的綜合使用成本比原工藝成本降低24.1％。
本實(shí)施例中的微合金增強(qiáng)劑采用下述方法制備得到：
(1)選擇原材料：金屬硅、鈦鐵合金等物料；其中，金屬硅的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si：96％，F(xiàn)e：1.8％，Al：0.3％，C：0.05％，P：0.05％，S≤0.06％，余量為不可避免的雜質(zhì)；鈦鐵組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Ti：71％，Si：1.2％，Mn：1.5％，Al：5.0％，C：0.4％，P：0.05％，S：0.04％，余量為Fe；
(2)將步驟(1)中選定的物料分別破碎、磨細(xì)，其粒度≤0.35mm；
(3)將步驟(2)中得到的細(xì)料進(jìn)行調(diào)配并添加2％結(jié)合劑(聚碳硅烷42％，硅酸溶膠48％，羚甲基纖維素10％)充分混勻后造粒，其粒度≤4.5mm。
(4)將步驟(3)中制得的顆粒料放到干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥，爐膛內(nèi)充入氮?dú)饣驓鍤猓瑴囟瓤刂圃?00℃，然后保溫8小時。
(5)將干燥后的顆粒料放入流態(tài)化氮化爐里進(jìn)行氮化處理，氮化過程中，細(xì)料處于流態(tài)化狀態(tài)(效率可大幅提高)，同時通入氮?dú)?。氮?dú)鈮毫?.22MPa，爐膛內(nèi)溫度先升溫至850℃，保溫2.5小時，再升溫至1050℃，保溫3小時，然后爐膛升溫至1200℃，保溫13小時。
(6)氮化處理結(jié)束后，仍然密封爐膛，緩冷至120℃以下，即得到微合金增強(qiáng)劑細(xì)料。通過測定，得知其組成成分及各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；N：11％，Si：66％，Mn：0.1％，Ti：9.6％，Al：0.03％，C：1.9％，P：0.10％，S：0.15％，余量為Fe和微量雜質(zhì)。
實(shí)施例3
(1)選擇微合金增強(qiáng)劑，其成分為(均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，下同)：N：26.5％，Si：43.2％，Mn：3.8％，Al：0.4％，C：0.3％，Ti：9.5％，P：0.040％，S：0.036％，余量為Fe和微量雜質(zhì)，破碎成0.01～3.5mm小顆粒；
(2)選擇氮化釩合金，其成分V：77.2％，N：14％，C：3.3％，P：0.04％，S：0.06％，粒徑為0.01～3mm。
(3)將步驟(1)和步驟(2)所選的微合金增強(qiáng)劑顆粒與氮化釩顆粒料一起混勻制球壓塊，其組成成分為：Si：8.2％，Mn：0.8％，N：16.1％，Al：0.1％，C：2.3％，Ti：5.1％，V：60.1％，P：0.041％，S：0.010％，余量為Fe和少量雜質(zhì)，其粒徑5～45mm。
(4)將步驟(3)中加工成型的微合金增強(qiáng)劑與氮化釩球塊料用于轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼水脫氧合金化過程中。
(5)選擇公稱容量220噸的轉(zhuǎn)爐，冶煉鋼種為HRB500，其工藝為：(a)轉(zhuǎn)爐冶煉：鋼水預(yù)脫硫，將鋼水中S脫至0.025％以下，用石灰+復(fù)合造渣劑熔煉造渣。(b)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼(鋼水溫度控制在1670～1680℃；鋼水成分：C：0.08～0.11％，P≤0.022％，S≤0.025％，O≤0.010％；在終點(diǎn)出鋼過程中，用耐火材料制成的擋渣塞將鋼水和渣子分離，使其熔渣不要隨鋼水流入鋼包中；(c)鋼水脫氧合金化用硅鋁錳鐵合金作為脫氧劑，鋼中氧脫至50ppm以下；用硅鐵(75Si)和硅錳合金(65Mn17Si)進(jìn)行鋼水合金化，用石油焦增碳劑(C≥98％)對鋼水增碳；加入微合金增強(qiáng)劑與氮化釩球塊料1.26kg/ts。(d)鋼水吹氬精煉，鋼水基本成分調(diào)整，使其C：0.17～0.24％，Si：0.30～0.55％，Mn：1.20～1.50％，P≤0.030％，S≤0.030％，Al≤0.008％，鋼水溫度調(diào)整，使其溫度控制在1575～1590℃；(e)鋼水處理實(shí)行全過程吹氬，流量控制在5.5M3/min(使其鋼水溫度和成分均勻化，并進(jìn)行鋼水測溫和成分微調(diào)：C：0.24％、Si：0.41％、Mn：1.43％、V：0.046％、Al：0.006％、P：0.030％、S：0.018％，溫度：1590℃)；(g)鋼水進(jìn)入連鑄工段鑄成鑄坯(200mm*200mm方坯)。鋼包鋼水到中間包采用鋁碳套管保護(hù)澆注，中間包鋼水到連鑄結(jié)晶器采用鋁碳水口保護(hù)澆注。
(6)鑄坯軋制
爐溫控制在1250±10℃，加熱保溫時間為4.0h，采用控軋控冷工藝，開軋溫度1030±10℃，二次軋制溫度890～920℃，終軋溫度800～820℃。
(7)軋制鋼材(圓鋼)性能檢測，屈服強(qiáng)度(Rel)為581MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)為782MPa，伸長率(A)為26.1％。取實(shí)驗(yàn)鋼樣進(jìn)行光譜分析和電鏡掃描分析，鋼中以金屬狀態(tài)固溶的釩比原工藝減少29.3％，相應(yīng)V(N)析出質(zhì)點(diǎn)數(shù)量增加，尺寸更細(xì)微，分布均勻，顯示沉淀強(qiáng)化趨勢穩(wěn)定增強(qiáng)。取實(shí)驗(yàn)鋼制金相試樣用化學(xué)侵蝕法進(jìn)行組織顯微分析，其基體組織為鐵素體+細(xì)珠光體，晶粒數(shù)平均16784個/mm2(晶粒度11級)(原工藝晶粒度一般為8～10級)這種組織結(jié)構(gòu)對提高鋼的強(qiáng)韌性十分有利。
對本實(shí)施例冶煉的HRB500型鋼種進(jìn)行焊接性能測試，焊接后，再進(jìn)行拉伸測試。強(qiáng)度基本不變。試樣拉伸斷口均在遠(yuǎn)離焊接頭的母材上為延性斷口。時效性能：自然時效1個月后Rel下降7MPa，3個月后Rel下降10MPa，趨勢變平。Rm自然時效一周后下降1MPa，1個月后下降5.5MPa，其后基本不變。伸長率自然時效后上升4.3％，時效后屈強(qiáng)比更趨合理。本實(shí)施例的微合金使用成本比原工藝成本降低28.3％。
本實(shí)施例中的微合金增強(qiáng)劑采用下述方法制備得到：
(1)選擇原材料：硅鐵、硅錳、鈦鐵合金等物料；其中，硅鐵的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si：72％，Mn：0.5％，Al：0.3％，C：0.1％，P≤0.10％，S≤0.12％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；硅錳的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Mn：66％，Si：15％，C：4.0％，P≤0.15％，S≤0.20％，余量為Fe、Al和不可避免的雜質(zhì)；鈦鐵組成成分和各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Ti：70％，Si：0.91％，Mn：1.2％，Al：3.8％，C：0.3％，S≤0.04％，P≤0.05％，余量為Fe。
(2)將步驟(1)中選定的物料分別破碎、磨細(xì)，其粒度≤0.35mm。
(3)將步驟(2)中得到的細(xì)料進(jìn)行調(diào)配并添加1.5％結(jié)合劑(聚碳硅烷42％，硅酸溶膠46％，羚甲基纖維素12％)充分混勻后造粒，其粒度≤4.5mm。
(4)將步驟(3)中制得的顆粒料放到干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥，爐膛內(nèi)充入氮?dú)饣驓鍤?，溫度控制?20℃，然后保溫6.5小時。
(5)將干燥后的顆粒料放入流態(tài)化氮化爐里進(jìn)行氮化處理，氮化過程中，細(xì)料處于流態(tài)化狀態(tài)(效率可大幅提高)，同時通入氮?dú)狻５獨(dú)鈮毫?.2MPa，爐膛內(nèi)溫度先升溫至800℃，保溫3小時，再升溫至1030℃，保溫3.5小時，然后爐膛升溫至1250℃，保溫12小時。
(6)氮化處理結(jié)束后，仍然密封爐膛，緩冷至120℃以下，即得到微合金增強(qiáng)劑細(xì)料。
實(shí)施例4
(1)選擇微合金增強(qiáng)劑，其成分為(均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，下同)：N：30.7％，Si：49.6％，Mn：5.2％，Cr：7.2％，Al：0.6％，C：0.2％，P：0.043％，S：0.035％，余量為Fe和微量雜質(zhì)，破碎成0.01～3.5mm小顆粒；
(2)選擇氮化釩鐵合金，其成分V：52％，N：14％，C：0.3％，Si：2.3％，Al：1.8％，P：0.08％，S：0.05％，余量為Fe和少量雜質(zhì)，氮化釩合金，其成分V：76％，N：15％，C：1.4％，P：0.04％，S：0.05％，余量為少量雜質(zhì)，粒徑為0.01～3mm。
(3)將步驟(1)和步驟(2)所選的微合金增強(qiáng)劑顆粒與氮化釩鐵、氮化釩顆粒料一起混勻制球壓塊，其組成成分為：Si：44.5％，Mn：2.9％，N：27.9％，Al：0.8％，Cr：4.2％，C：0.4％，V：14.2％，P：0.10％，S：0.047％，余量為Fe和少量雜質(zhì)，其粒徑5～45mm。
(4)將步驟(3)中加工成型的微合金增強(qiáng)劑與氮化釩鐵塊料用于轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼水脫氧合金化過程中。
(5)選擇公稱容量220噸的轉(zhuǎn)爐，冶煉鋼種為HRB400，其工藝為：(a)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水預(yù)脫硫，將鐵水中S脫至0.025％以下，用石灰+復(fù)合造渣劑熔煉造渣。(b)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼(鋼水溫度控制在1670～1680℃；鋼水成分：C：0.07～0.10％，P≤0.030％，S≤0.030％，O≤0.012％；在終點(diǎn)出鋼過程中，用耐火材料制成的擋渣塞將鋼水和渣子分離，使其熔渣不要隨鋼水流入鋼包中；(c)鋼水脫氧合金化用硅鋁錳鐵合金作為脫氧劑，鋼中氧脫至60ppm以下；用硅鐵(75Si)和硅錳合金(65Mn17Si)進(jìn)行鋼水合金化，用石油焦增碳劑(C≥98％)對鋼水增碳；加入微合金增強(qiáng)劑與氮化釩球塊料1.83kg/ts。(d)鋼水吹氬精煉，鋼水基本成分調(diào)整，使其C：0.17～0.24％，Si：0.30～0.55％，Mn：1.20～1.50％，P≤0.030％，S≤0.030％，Al≤0.008％，鋼水溫度調(diào)整，使其溫度控制在1575～1590℃；(e)鋼水處理實(shí)行全過程吹氬，流量控制在5.5M3/min(使其鋼水溫度和成分均勻化，并進(jìn)行鋼水測溫和成分微調(diào)：C：0.24％、Si：0.41％、Mn：1.43％、V：0.026％、Al：0.006％、P：0.030％、S：0.018％，溫度：1590℃；(g)鋼水進(jìn)入連鑄工段鑄成鑄坯(150mm*150mm方坯)。鋼包鋼水到中間包采用鋁碳套管保護(hù)澆注，中間包鋼水到連鑄結(jié)晶器采用鋁碳水口保護(hù)澆注。
(6)鑄坯軋制
爐溫控制在1240±10℃，加熱保溫時間為4.0h，采用控軋控冷工藝，開軋溫度1040±10℃，二次軋制溫度890～920℃，終軋溫度800～820℃。
(7)軋制鋼材(圓鋼)性能檢測，屈服強(qiáng)度(Rel)為483MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)為661MPa，伸長率(A)為25.7％。取實(shí)驗(yàn)鋼樣進(jìn)行光譜分析和電鏡掃描分析，鋼中以金屬狀態(tài)固溶的釩比原工藝減少28.1％，相應(yīng)V(N)析出質(zhì)點(diǎn)數(shù)量增加，尺寸更細(xì)微，分布均勻，顯示沉淀強(qiáng)化趨勢穩(wěn)定增強(qiáng)。取實(shí)驗(yàn)鋼制金相試樣用化學(xué)侵蝕法進(jìn)行組織顯微分析，其基體組織為鐵素體+細(xì)珠光體，晶粒數(shù)平均14862個/mm2(晶粒度近11級)(原工藝晶粒度一般為8～10級)這種組織結(jié)構(gòu)對提高鋼的強(qiáng)韌性十分有利。
對本實(shí)施例冶煉的HRB400型鋼種進(jìn)行焊接性能測試，焊接后，再進(jìn)行拉伸測試。強(qiáng)度基本不變。試樣拉伸斷口均在遠(yuǎn)離焊接頭的母材上為延性斷口。時效性能：自然時效1個月后Rel下降9MPa，3個月后Rel下降11MPa，趨勢變平。Rm自然時效一周后下降2MPa，1個月后下降6MPa，其后基本不變。伸長率自然時效后上升3.4％，時效后屈強(qiáng)比更趨合理。本實(shí)施例的綜合使用成本比原工藝成本降低25.2％。
本實(shí)施例中的微合金增強(qiáng)劑采用下述方法制備得到：
(1)選擇原材料：硅鐵、硅錳、鉻鐵合金等物料；硅鐵的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si：71％，Mn：0.6％，Al：0.5％，C：0.2％，P≤0.10％，S≤0.10％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；硅錳的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Mn：64％，Si：18％，C：3.6％，P≤0.15％，S≤0.20％，余量為Fe、Al和不可避免的雜質(zhì)；鉻鐵組成成分和各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Cr：55％，Si：2.1％，C：1.2％，S≤0.05％，P≤0.06％，余量為Fe。
(2)將步驟(1)中選定的物料分別破碎、磨細(xì)，其粒度≤0.35mm。
(3)將步驟(2)中得到的細(xì)料進(jìn)行調(diào)配并添加1.5％結(jié)合劑(聚碳硅烷31％，硅酸溶膠59％，羚甲基纖維素10％)充分混勻后造粒，其粒度≤4.5mm。
(4)將步驟(3)中制得的顆粒料放到干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥，爐膛內(nèi)充入氮?dú)饣驓鍤?，溫度控制?20℃，然后保溫6.5小時。
(5)將干燥后的顆粒料放入流態(tài)化氮化爐里進(jìn)行氮化處理，氮化過程中，細(xì)料處于流態(tài)化狀態(tài)(效率可大幅提高)，同時通入氮?dú)?。氮?dú)鈮毫?.2MPa，爐膛內(nèi)溫度先升溫至800℃，保溫3小時，再升溫至1030℃，保溫3.5小時，然后爐膛升溫至1250℃，保溫12小時。
(6)氮化處理結(jié)束后，仍然密封爐膛，緩冷至120℃以下，即得到微合金增強(qiáng)劑細(xì)料。
實(shí)施例5
(1)選擇微合金增強(qiáng)劑，其成分為(均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，下同)：N：28.1％，Si：50.7％，Mn：0.2％，Ti：9.6％，Al：0.1％，C：0.3％，P：0.047％，S：0.038％，余量為Fe和微量雜質(zhì)，破碎成0.01～4.5mm小顆粒；
(2)選擇氮化釩，各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：V：77.1％，N：18％，C：3.1％，P：0.035％，S：0.057％；氮化釩鐵，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：V：57％，N：10％，C：0.6％，Si：2.5％，Al：2％，S：0.05％，P：0.10％，余量為Fe和少量雜質(zhì)。粒徑0.01～3mm。
(3)選擇光亮鋼帶，其成分：C：0.06％，Si：0.08％，Mn：0.036％，P：0.020％，S：0.019％，Al：0.07％，余量為Fe，厚度為0.60mm；以上分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
(4)將步驟(1)、(2)的加工料和步驟(3)中的鋼帶用包芯線機(jī)組包覆成包芯線。其線芯各組成成分為：N：16.9％，V：56.2％，Si：13％，Ti：5.4％，Mn：0.10％，Al：0.1％，C：1.8％，P：0.10％，S：0.033％。余量為Fe和少量雜質(zhì)。
(5)將步驟(4)中加工成型的微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化釩鐵包芯線用于轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼水精煉過程中。
(6)選擇公稱容量70噸的轉(zhuǎn)爐，冶煉鋼種為45SiMnV，其工藝為：(a)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水預(yù)脫硫、脫磷，將鐵水中S脫至0.030％以下，P脫至0.045％以下，用石灰加化渣劑熔煉造渣。(b)終點(diǎn)出鋼(鋼水溫度控制在1660～1670℃；鋼水成分：C：0.010～0.15％，P≤0.020％，S≤0.020％，O≤0.007％；在終點(diǎn)出鋼過程中，用耐火材料制成的擋渣塞將鋼水和渣子分離，使其熔渣不要隨鋼水流入鋼包中；(c)鋼水脫氧合金化用Ca-Al合金作為脫氧劑，鋼中氧脫至50ppm以下；用硅鐵(75Si)、錳鐵(65Mn)和硅錳合金(65Mn17Si)進(jìn)行鋼水合金化，用石墨化增碳劑(C≥98％)對鋼水增碳；(d)鋼水精煉，鋼水基本成分調(diào)整，使其C：0.41～0.50％，Si：1.10～1.40％，Mn：1.10～1.40％，P≤0.030％，S≤0.030％，鋼水溫度調(diào)整，使其溫度控制在1570～1585℃，并對鋼水實(shí)行脫氣、除夾雜等鋼水凈化精煉工藝；(e)精煉鋼水中喂入微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化釩鐵包芯線1.79kg/ts(即1.79千克包芯線每噸鋼)，喂線速度260m/min；(f)精煉鋼水實(shí)行全過程吹氬，流量控制在5M3/min(使其鋼水溫度和成分均勻化，并進(jìn)行鋼水測溫和成分微調(diào)：C：0.47％、Si：1.27％、Mn：1.33％、V：0.056％、Al：0.006％、N：0.0016％，P：0.023％、S：0.019％，溫度：1590℃)；(g)精煉鋼水進(jìn)入連鑄工段鑄成鑄坯(80mm*260mm矩形坯)。鋼包鋼水到中間包采用鋁碳套管保護(hù)澆注，中間包鋼水到連鑄結(jié)晶器采用鋁碳水口保護(hù)澆注。
(7)鑄坯軋制
爐溫控制在1260±10℃，加熱保溫時間為3.0h，采用控軋控冷工藝，開軋溫度1060±10℃，二次軋制溫度890～910℃，終軋溫度790～820℃。
(8)軋制鋼材(板24mm)性能檢測，屈服強(qiáng)度(Rel)為610MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)為905MPa，伸長率(A)為17.2％，收縮率41％。
取實(shí)驗(yàn)鋼樣進(jìn)行光譜分析和電鏡掃描分析，鋼中以金屬狀態(tài)固溶的釩比原工藝減少29.7％，相應(yīng)V(N)析出質(zhì)點(diǎn)數(shù)量增加，尺寸更細(xì)微，分布均勻，顯示沉淀強(qiáng)化趨勢穩(wěn)定增強(qiáng)。取實(shí)驗(yàn)鋼制金相試樣用化學(xué)侵蝕法進(jìn)行組織顯微分析，其基體組織為鐵素體+細(xì)珠光體，晶粒數(shù)平均17281個/mm2(晶粒度11級余)(原工藝晶粒度一般為8～10級)這種組織結(jié)構(gòu)對提高鋼的強(qiáng)韌性十分有利。
對本實(shí)施例冶煉的45SiMnV型鋼種進(jìn)行焊接性能測試，焊接后，再進(jìn)行拉伸測試。強(qiáng)度基本不變。試樣拉伸斷口均在遠(yuǎn)離焊接頭的母材上為延性斷口。其夾雜物級別為0.5～1.0級。本實(shí)施例的綜合使用成本比原工藝成本降低29％。
本實(shí)施例中的微合金增強(qiáng)劑采用下述方法制備得到：
(1)選擇原材料：硅鐵、金屬硅、鈦鐵合金等物料；其中，硅鐵的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si：70.5％，Mn：0.51％，Al：0.45％，C：0.22％，P≤0.10％，S.≤0.10％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；金屬硅的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si：97.2％，F(xiàn)e：1.5％，Al：0.2％，C：0.04％，P≤0.05％，Sl≤0.06％，余量為不可避免的雜質(zhì)；鈦鐵的組成成分：Ti：71％，Si：1.1％，Mn：1.3％，Al：2.1％，C：0.3％，P≤0.05％，S≤0.04％，余量為Fe。
(2)將步驟(1)中選定的物料分別破碎、磨細(xì)，其粒度≤0.35mm。
(3)將步驟(2)中得到的細(xì)料進(jìn)行調(diào)配并添加1.7％結(jié)合劑(聚碳硅烷34％，硅酸溶膠58％，羚甲基纖維素8％)充分混勻后造粒，其粒度≤4.5mm。
(4)將步驟(3)中制得的顆粒料放到干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥，爐膛內(nèi)充入氮?dú)饣驓鍤猓瑴囟瓤刂圃?40℃，然后保溫7小時。
(5)將干燥后的顆粒料放入流態(tài)化氮化爐里進(jìn)行氮化處理，氮化過程中，細(xì)料處于流態(tài)化狀態(tài)(效率可大幅提高)，同時通入氮?dú)?。氮?dú)鈮毫?.21MPa，爐膛內(nèi)溫度先升溫至820℃，保溫3小時，再升溫至1030℃，保溫4小時，然后爐膛升溫至1220℃，保溫13小時。
(6)氮化處理結(jié)束后，仍然密封爐膛，緩冷至120℃以下，即得到微合金增強(qiáng)劑細(xì)料。
實(shí)施例6
(1)選擇微合金增強(qiáng)劑，其成分為(均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，下同)：N：30.8％，Si：55.2％，Mn：3.6％，Cr：7.3％，Al：0.15％，C：0.10％，P：0.042％，S：0.031％，余量為Fe和微量雜質(zhì)，破碎成0.01～4.5mm小顆粒；
(2)選擇氮化釩，各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：V：78.3％，N：16.4％，C：1.9％，P：0.035％，S：0.057％，氮化釩鐵，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：V：52％，N：14％，C：0.4％，Si：2.2％，Al：1.3％，S：0.05％，P：0.10％，余量為Fe和少量雜質(zhì)。粒徑0.01～3mm。
(3)選擇光亮鋼帶，其成分：C：0.06％，Si：0.08％，Mn：0.036％，P：0.020％，S：0.019％，Al：0.07％，余量為Fe，厚度為0.45mm；以上分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
(4)將步驟(1)、(2)的加工料和步驟(3)中的鋼帶用包芯線機(jī)組包覆成包芯線。其線芯各組成成分為：N：29.2％，V：7.9％，Si：52.7％，Mn：2.3％，Cr：4.2％，Al：0.42％，C：0.37％，P：0.041％，S：0.10％。余量為Fe和少量雜質(zhì)。
(5)將步驟(4)中加工成型的微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化釩鐵包芯線用于轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼水精煉過程中。
(6)選擇公稱容量200噸的轉(zhuǎn)爐，冶煉鋼種為HRB500E，其工藝為：(a)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水預(yù)脫硫，將鐵水中S脫至0.030％以下，用石灰加化渣劑熔煉造渣。(b)終點(diǎn)出鋼(鋼水溫度控制在1680～1690℃；鋼水成分：C：0.070～0.10％，P≤0.025％，S≤0.025％，O≤0.010％；在終點(diǎn)出鋼過程中，用耐火材料制成的擋渣塞將鋼水和渣子分離，使其熔渣不要隨鋼水流入鋼包中；(c)鋼水脫氧合金化用Ca-Al合金作為脫氧劑，鋼中氧脫至50ppm以下；用硅鐵(75Si)、錳鐵(65Mn)和硅錳合金(65Mn17Si)進(jìn)行鋼水合金化，用石墨化增碳劑(C≥98％)對鋼水增碳，同時加入適量的氮化釩合金塊；(d)鋼水精煉，鋼水基本成分調(diào)整，使其C：0.18～0.24％，Si：0.35～0.55％，Mn：1.25～1.45％，P≤0.025％，S≤0.030％，鋼水溫度調(diào)整，使其溫度控制在1580～1595℃，并對鋼水實(shí)行脫氣、除夾雜等鋼水凈化精煉工藝；(e)精煉鋼水中喂入微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化釩鐵包芯線3.2kg/ts(即3.2千克包芯線每噸鋼)，喂線速度240m/min；(f)精煉鋼水實(shí)行全過程吹氬，流量控制在5M3/min(使其鋼水溫度和成分均勻化，并進(jìn)行鋼水測溫和成分微調(diào)：C：0.23％、Si：0.43％、Mn：1.36％、V：0.051％、Al：0.007％、N：0.013％，P：0.023％、S：0.019％，溫度：1590℃)；(g)精煉鋼水進(jìn)入連鑄工段鑄成鑄坯(220mm*220mm方形坯)。鋼包鋼水到中間包采用鋁碳套管保護(hù)澆注，中間包鋼水到連鑄結(jié)晶器采用鋁碳水口保護(hù)澆注。
(7)鑄坯軋制
爐溫控制在1250±10℃，加熱保溫時間為3.0h，采用控軋控冷工藝，開軋溫度1030±10℃，二次軋制溫度890～910℃，終軋溫度790～820℃。
(8)軋制鋼材(圓鋼)性能檢測，屈服強(qiáng)度(Rel)為589MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)為796MPa，伸長率(A)為27.6％。取實(shí)驗(yàn)鋼樣進(jìn)行光譜分析和電鏡掃描分析，鋼中以金屬狀態(tài)固溶的釩比原工藝減少29.2％，相應(yīng)V(N)析出質(zhì)點(diǎn)數(shù)量增加，尺寸更細(xì)微，分布均勻，顯示沉淀強(qiáng)化趨勢穩(wěn)定增強(qiáng)。取實(shí)驗(yàn)鋼制金相試樣用化學(xué)侵蝕法進(jìn)行組織顯微分析，其基體組織為鐵素體+細(xì)珠光體，晶粒數(shù)平均16576個/mm2(晶粒度11級)(原工藝晶粒度一般為8～10級)這種組織結(jié)構(gòu)對提高鋼的強(qiáng)韌性十分有利。
對本實(shí)施例冶煉的HRB500E型鋼種進(jìn)行焊接性能測試，焊接后，再進(jìn)行拉伸測試。強(qiáng)度基本不變。試樣拉伸斷口均在遠(yuǎn)離焊接頭的母材上為延性斷口。時效性能：1個月后Rel下降8Mpa，3個月后下降10Mpa，一周后Rm下降1.5Mpa，1個月后下降5Mpa，其后基本不變。其夾雜物級別為0.5～1.0級。金相組織為鐵素體+珠光體，其鐵素體晶粒度為11級。本實(shí)施例的綜合使用成本比原工藝成本降低27％。
本實(shí)施例中的微合金增強(qiáng)劑采用下述方法制備得到：
(1)選擇原材料：錳鐵、金屬硅、鉻鐵合金等物料；錳鐵的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Mn：65％，Si：1.7％，Al：0.18％，C：1.3％，P≤0.20％，S≤0.03％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；金屬硅的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si：98.1％，F(xiàn)e：1.1％，Al：0.15％，C：0.03％，P≤0.05％，Sl≤0.06％，余量為不可避免的雜質(zhì)；鉻鐵的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：Cr：53％，Si：1.6％，C：0.7％，P≤0.06％，S≤0.05％，余量為Fe。
(2)將步驟(1)中選定的物料分別破碎、磨細(xì)，其粒度≤0.35mm。
(3)將步驟(2)中得到的細(xì)料進(jìn)行調(diào)配并添加1.7％結(jié)合劑(聚碳硅烷39％，硅酸溶膠54％，羚甲基纖維素7％)充分混勻后造粒，其粒度≤4.5mm。
(4)將步驟(3)中制得的顆粒料放到干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥，爐膛內(nèi)充入氮?dú)饣驓鍤猓瑴囟瓤刂圃?40℃，然后保溫7小時。
(5)將干燥后的顆粒料放入流態(tài)化氮化爐里進(jìn)行氮化處理，氮化過程中，細(xì)料處于流態(tài)化狀態(tài)(效率可大幅提高)，同時通入氮?dú)狻５獨(dú)鈮毫?.21MPa，爐膛內(nèi)溫度先升溫至820℃，保溫3小時，再升溫至1030℃，保溫4小時，然后爐膛升溫至1220℃，保溫13小時。
(6)氮化處理結(jié)束后，仍然密封爐膛，緩冷至120℃以下，即得到微合金增強(qiáng)劑細(xì)料。
實(shí)施例7
(1)選擇微合金增強(qiáng)劑，其成分為(均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，下同)：N：25.3％，Si：47.3％，Mn：9.7％，Al：0.2％，C：0.3％，P：0.07％，S：0.06％，余量為Fe和微量雜質(zhì)，破碎成0.01～4.5mm小顆粒；
(2)選擇氮化釩，各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：V：79.1％，N：16.3％，C：2.7％，P：0.026％，S：0.031％，余量為少量雜質(zhì)，氮化硼，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：B：45％，N：52％，余量為硼酸和氯化鈉等雜質(zhì)，鉻鐵，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Cr：60％，Si：2.5％，C：3.8％，P：0.04％，S：0.03％，余量為Fe和少量雜質(zhì)，粒徑0.01～3mm。
(3)選擇光亮鋼帶，其成分：C：0.08％，Si：0.07％，Mn：0.034％，P：0.023％，S：0.021％，Al：0.08％，余量為Fe，厚度為0.30mm；以上分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
(4)將步驟(1)、(2)的加工料和步驟(3)中的鋼帶用包芯線機(jī)組包覆成包芯線。其線芯各組成成分為：N：23.1％，V：42.3％，Si：15.2％，Mn：3.1％，Al：0.1％，B：6.2％，Cr：2.1％，C：0.7％，P：0.10％，S：0.15％，余量為Fe和少量雜質(zhì)。
(5)將步驟(4)中加工成型的微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化硼和鉻鐵包芯線用于轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼水精煉過程中。
(6)選擇公稱容量90噸的轉(zhuǎn)爐，冶煉鋼種為40MnVB，其工藝為：(a)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水預(yù)脫硫、脫磷，將鐵水中S脫至0.030％以下，P脫至0.045％以下，用石灰加化渣劑熔煉造渣。(b)終點(diǎn)出鋼(鋼水溫度控制在1685～1695℃；鋼水成分：C：0.010～0.13％，P≤0.020％，S≤0.020％，O≤0.008％；在終點(diǎn)出鋼過程中，用耐火材料制成的擋渣塞將鋼水和渣子分離，使其熔渣不要隨鋼水流入鋼包中；(c)鋼水脫氧合金化用Ca-Al-Ba合金作為脫氧劑，鋼中氧脫至45ppm以下；用硅鐵(75Si)、錳鐵(65Mn)和硅錳合金(65Mn17Si)進(jìn)行鋼水合金化，用石墨化增碳劑(C≥98％)對鋼水增碳；(d)鋼水精煉，鋼水基本成分調(diào)整，使其C：0.37～0.42％，Si：0.17～0.32％，Mn：1.10～1.35％，P≤0.030％，S≤0.030％，鋼水溫度調(diào)整，使其溫度控制在1580～1600℃，并對鋼水實(shí)行脫氣、除夾雜等鋼水凈化精煉工藝；(e)精煉鋼水中喂入微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和氮化硼和鉻鐵包芯線2.82kg/ts(即2.82千克包芯線每噸鋼)，喂線速度240m/min；(f)精煉鋼水實(shí)行全過程吹氬，流量控制在6M3/min(使其鋼水溫度和成分均勻化，并進(jìn)行鋼水測溫和成分微調(diào)：C：0.42％、Si：0.29％、Mn：1.26％、V：0.07％、Ti：0.002％，B：0.0012％，Al：0.006％、N：0.0016％，P：0.026％、S：0.021％，溫度：1590℃)；(g)精煉鋼水進(jìn)入連鑄工段鑄成鑄坯(110mm*400mm矩形坯)。鋼包鋼水到中間包采用鋁碳套管保護(hù)澆注，中間包鋼水到連鑄結(jié)晶器采用鋁碳水口保護(hù)澆注。
(7)鑄坯軋制
爐溫控制在1250±10℃，加熱保溫時間為3.5h，采用控軋控冷工藝，開軋溫度1050±10℃，二次軋制溫度900～920℃，終軋溫度790～820℃。本實(shí)施例的軋制工藝主要體現(xiàn)在特定的加熱溫度和控軋控冷工藝條件，使其每次軋制變形后，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的沉淀強(qiáng)化作用。
(8)軋制鋼材(板28mm)性能檢測，屈服強(qiáng)度(Rel)為847MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)為1070MPa，伸長率(A)為16.5％，縱向沖擊值A(chǔ)k51J。取實(shí)驗(yàn)鋼樣進(jìn)行光譜分析和電鏡掃描分析，鋼中以金屬狀態(tài)固溶的釩比原工藝減少28.3％，相應(yīng)V(N)析出質(zhì)點(diǎn)數(shù)量增加，尺寸更細(xì)微，分布均勻，顯示沉淀強(qiáng)化趨勢穩(wěn)定增強(qiáng)。B元素幾乎全部以氮化物形成沉淀于晶界，Cr元素，鋼中固溶約為27％，其余以氮化物形式存在。取實(shí)驗(yàn)鋼制金相試樣用化學(xué)侵蝕法進(jìn)行組織顯微分析，其基體組織為鐵素體+細(xì)珠光體，晶粒數(shù)平均15369個/mm2(晶粒度近11級)(原工藝晶粒度一般為8～10級)這種組織結(jié)構(gòu)對提高鋼的強(qiáng)韌性十分有利。
對本實(shí)施例冶煉的45MnVB型鋼種進(jìn)行焊接性能測試，焊接后，再進(jìn)行拉伸測試。強(qiáng)度基本不變。試樣拉伸斷口均在遠(yuǎn)離焊接頭的母材上為延性斷口。其夾雜去級別為0.5～1.0級。本實(shí)施例的綜合使用成本比原工藝成本降低26.4％。
本實(shí)施例中的微合金增強(qiáng)劑采用下述方法制備得到：
(1)選擇原材料：金屬硅、硅錳等物料；其中，金屬硅的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si：98.4％，F(xiàn)e：0.7％，Al：0.11％，C：0.02％，，P≤0.05％，S≤0.06％，余量為不可避免的雜質(zhì)；硅錳的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Mn：65％，Si：17％，C：2.6％，P≤0.15％，S≤0.20％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
(2)將步驟(1)中選定的物料分別破碎、磨細(xì)，其粒度≤0.35mm。
(3)將步驟(2)中得到的細(xì)料進(jìn)行調(diào)配并添加1.6％結(jié)合劑(聚碳硅烷36％，硅酸溶膠55％，羚甲基纖維素9％)充分混勻后造粒，其粒度≤4.5mm。
(4)將步驟(3)中制得的顆粒料放到干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥，爐膛內(nèi)充入氮?dú)饣驓鍤?，溫度控制?00℃，然后保溫8小時。
(5)將干燥后的顆粒料放入流態(tài)化氮化爐里進(jìn)行氮化處理，氮化過程中，細(xì)料處于流態(tài)化狀態(tài)(效率可大幅提高)，同時通入氮?dú)?。氮?dú)鈮毫?.24MPa，爐膛內(nèi)溫度先升溫至750℃，保溫3小時，再升溫至1050℃，保溫3小時，然后爐膛升溫至1200℃，保溫13小時。
(6)氮化處理結(jié)束后，仍然密封爐膛，緩冷至120℃以下，即得到微合金增強(qiáng)劑細(xì)料。
實(shí)施例8
(1)選擇微合金增強(qiáng)劑，其成分為(均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，下同)：N：30.6％，Si：49.7％，Mn：1.3％，Al：0.4％，C：0.6％，P：0.055％，S：0.063％，余量為Fe和微量雜質(zhì)，破碎成0.01～4.5mm小顆粒；
(2)選擇氮化釩，各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：V：78.3％，N：15.9％，C：3.2％，P：0.033％，S：0.041％，余量為少量雜質(zhì)；鈮鐵，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Nb：71％，Al：6.4％，Si：2.5％，Ti：1.9％，C：0.18％，S：0.05％，P：0.06％，余量為Fe和少量雜質(zhì)；氮化鉻鐵，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Cr：61％，N：5.2％，C：0.06％，Si：2.1％，P：0.03％，S：0.04％，余量為Fe和少量雜質(zhì)；鈦鐵，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Ti：70.6％，Si：0.28％，Mn：0.25％，C：0.1％，P：0.02％，S：0.02％，余量為Fe和少量雜質(zhì)；粒徑0.01～3mm。
(3)選擇光亮鋼帶，其成分：C：0.07％，Si：0.09％，Mn：0.039％，P：0.017％，S：0.023％，Al：0.08％，余量為Fe，厚度為0.65mm；以上分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
(4)將步驟(1)和(2)選中的加工料和步驟(3)中的鋼帶用包芯線機(jī)組包覆成包芯線。其線芯各組成成分為：N：24.7％，V：27.2％，Si：24.1％，Mn：0.4％，Al：0.26％，Nb：5.3％，Cr：5.1％，Ti：4.5％，C：1.3％，P：0.09％，S：0.11％，余量為Fe和少量雜質(zhì)。
(5)將步驟(4)中加工成型的微合金增強(qiáng)劑與氮化釩和鈮鐵、氮化鉻鐵、鈦鐵包芯線用于轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼水精煉過程中。
(6)選擇公稱容量300噸的轉(zhuǎn)爐，冶煉鋼種為Q550D，其工藝為：(a)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水預(yù)脫硫、脫磷，將鐵水中S脫至0.035％以下，P脫至0.040％以下，用石灰加化渣劑熔煉造渣。(b)終點(diǎn)出鋼(鋼水溫度控制在1685～1695℃；鋼水成分：C：0.006～0.08％，P≤0.020％，S≤0.020％，O≤0.010％；在終點(diǎn)出鋼過程中，用耐火材料制成的擋渣塞將鋼水和渣子分離，使其熔渣不要隨鋼水流入鋼包中；(c)鋼水脫氧合金化用鋁錳鐵合金作為脫氧劑，鋼中氧脫至60ppm以下；用錳鐵(65Mn)和硅錳合金(65Mn17Si)進(jìn)行鋼水合金化，用石油焦增碳劑(C≥98％)對鋼水增碳；(d)鋼水精煉，鋼水基本成分調(diào)整，使其C：0.10～0.17％，Si：0.30～0.50％，Mn：1.60～1.85％，P≤0.025％，S≤0.02％，鋼水溫度調(diào)整，使其溫度控制在1580～1600℃，并對鋼水實(shí)行脫氣、除夾雜等鋼水凈化精煉工藝；(e)精煉鋼水中喂入步驟(4)中加工成型的包芯線3.76kg/ts(即3.76千克包芯線每噸鋼)，喂線速度220m/min；(f)精煉鋼水實(shí)行全過程吹氬，流量控制在5M3/min(使其鋼水溫度和成分均勻化，并進(jìn)行鋼水測溫和成分微調(diào)：C：0.15％、Si：0.40％、Mn：1.72％、V：0.056％、Ti：0.04％，Nb：0.03％，Cr：0.08％，Al：0.006％、N：0.008％，P：0.023％、S：0.016％，溫度：1590℃)；(g)精煉鋼水進(jìn)入連鑄工段鑄成鑄坯(100mm*1200mm矩形坯)。鋼包鋼水到中間包采用鋁碳套管保護(hù)澆注，中間包鋼水到連鑄結(jié)晶器采用熔融石英水口保護(hù)澆注。
(7)鑄坯軋制
爐溫控制在1250±10℃，加熱保溫時間為3.5h，采用控軋控冷工藝，開軋溫度1030±10℃，二次軋制溫度900～930℃，終軋溫度800～820℃。本實(shí)施例的軋制工藝主要體現(xiàn)在特定的加熱溫度和控軋控冷工藝條件，使其每次軋制變形后，奧氏體發(fā)生重復(fù)再結(jié)晶而得到充分細(xì)化，釩、鈮元素氮化物非常彌散地、均勻地在奧氏體轉(zhuǎn)變的相界面上析出和有效地阻礙奧氏體晶界的遷移，并有效地阻止鐵素體晶粒長大細(xì)化晶粒，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的沉淀強(qiáng)化作用。同時改善了鋼的韌塑性。
(8)軋制鋼材(板30mm)性能檢測，屈服強(qiáng)度(Rel)為597MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)為729MPa，伸長率(A)為21.4％。取實(shí)驗(yàn)鋼樣進(jìn)行光譜分析和電鏡掃描分析，鋼中以金屬狀態(tài)固溶的釩比原工藝減少24.6％，相應(yīng)V(N)析出質(zhì)點(diǎn)數(shù)量增加，尺寸更細(xì)微，分布均勻，顯示沉淀強(qiáng)化趨勢穩(wěn)定增強(qiáng)。Nb元素固溶于鋼中量約為7％，Cr元素固溶量約為9％，Ti元素固溶量約21％，其余均以氮化物形式沉淀于晶界。取實(shí)驗(yàn)鋼制金相試樣用化學(xué)侵蝕法進(jìn)行組織顯微分析，其基體組織為鐵素體+細(xì)珠光體，晶粒數(shù)平均10287個/mm2(晶粒度10級余)(原工藝晶粒度一般為8～10級)這種組織結(jié)構(gòu)對提高鋼的強(qiáng)韌性十分有利。
對本實(shí)施例冶煉的Q550D型鋼種進(jìn)行焊接性能測試，焊接后，再進(jìn)行拉伸測試。強(qiáng)度基本不變。試樣拉伸斷口均在遠(yuǎn)離焊接頭的母材上為延性斷口。本實(shí)施例的微合金使用成本比原工藝成本降低24％。
本實(shí)施例中的微合金增強(qiáng)劑采用下述方法制備得到：
(1)選擇原材料：金屬硅、錳鐵等物料；其中，金屬硅的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si：98.5％，F(xiàn)e：0.61％，Al：0.09％，C：0.01％，P≤0.05％，S≤0.06％，余量為不可避免的雜質(zhì)；錳鐵的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Mn：65％，C：5.7％，Si：3.9％，P≤0.4％，S≤0.3％，Al≤0.20％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
(2)將步驟(1)中選定的物料分別破碎、磨細(xì)，其粒度≤0.35mm。
(3)將步驟(2)中得到的細(xì)料進(jìn)行調(diào)配并添加2％結(jié)合劑(聚碳硅烷38％，硅酸溶膠50％，羚甲基纖維素12％)充分混勻后造粒，其粒度≤4.5mm。
(4)將步驟(3)中制得的顆粒料放到干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥，爐膛內(nèi)充入氮?dú)饣驓鍤?，溫度控制?50℃，然后保溫6小時。
(5)將干燥后的顆粒料放入流態(tài)化氮化爐里進(jìn)行氮化處理，氮化過程中，細(xì)料處于流態(tài)化狀態(tài)(效率可大幅提高)，同時通入氮?dú)狻５獨(dú)鈮毫?.21MPa，爐膛內(nèi)溫度先升溫至850℃，保溫2.5小時，再升溫至1000℃，保溫4小時，然后爐膛升溫至1200℃，保溫13小時。
(6)氮化處理結(jié)束后，仍然密封爐膛，緩冷至120℃以下，即得到微合金增強(qiáng)劑細(xì)料。
實(shí)施例9
(1)選擇微合金增強(qiáng)劑，其成分為(均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，下同)：N：28.6％，Si：48.3％，Mn：0.7％，Ti：2.7％，Cr：1.2％，C：0.8％，Al：0.29％，P：0.06％，S：0.04％，余量為Fe和微量雜質(zhì)，破碎成0.01～4.5mm小顆粒；
(2)選擇氮化釩鐵，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：V：57％，N：10％，C：0.36％，Si：1.1％，P≤0.06％，S≤0.10％，余量為少量Fe和雜質(zhì)，釩氮合金，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：V：77％，N：15％，C：2.3％，P：0.028％，S：0.030％，余量為少量雜質(zhì)；氮化鈦鐵，其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Ti：51％，N：12％，Al：3.1％，Si：0.3％，Mn：0.7％，C≤0.3％，S≤0.05％，P≤0.04％，余量為Fe和少量雜質(zhì)，硼鐵，各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：B：20％，Si：3.7％，Al：2.8％，C：0.1％，S：0.01％，P：0.03％，余量為Fe和少量雜質(zhì)，粒徑0.01～3mm。
(3)選擇光亮鋼帶，其成分：C：0.06％，Si：0.09％，Mn：0.032％，P：0.018％，S：0.021％，Al：0.08％，余量為Fe，厚度為0.4mm；以上分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
(4)將步驟(1)和(2)選中的加工料和步驟(3)中的鋼帶用包芯線機(jī)組包覆成包芯線。其線芯各組成成分為：N：17.1％，V：53.9％，Si：11.3％，Mn：0.31％，B：2.37％，Ti：4.7％，Cr：0.2％，Al：0.2％，C：0.45％，P：0.15％，S：0.07％。，余量為Fe和少量雜質(zhì)。
(5)將步驟(4)中加工成型的微合金增強(qiáng)劑與氮化釩鐵和氮化鈦鐵和硼鐵包芯線用于轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼水精煉過程中。
(6)選擇公稱容量150噸的轉(zhuǎn)爐，冶煉鋼種為20CrMnTi，其工藝為：(a)轉(zhuǎn)爐冶煉：鐵水預(yù)脫硫、脫磷，將鐵水中S脫至0.035％以下，P脫至0.040％以下，用石灰加化渣劑熔煉造渣。(b)終點(diǎn)出鋼(鋼水溫度控制在1680～1690℃；鋼水成分：C：0.06～0.10％，P≤0.020％，S≤0.020％，O≤0.010％；在終點(diǎn)出鋼過程中，用耐火材料制成的擋渣塞將鋼水和渣子分離，使其熔渣不要隨鋼水流入鋼包中；(c)鋼水脫氧合金化用硅錳鋁合金作為脫氧劑，鋼中氧脫至65ppm以下；用硅鐵(75Si)、硅錳合金(65Mn17Si)和鉻鐵(Cr50)進(jìn)行鋼水合金化，用石墨化增碳劑(C≥98％)對鋼水增碳；(d)鋼水精煉，鋼水基本成分調(diào)整，使其C：0.17～0.22％，Si：0.17～0.33％，Mn：0.8～1.0％，Cr：1.10％，P≤0.030％，S≤0.030％，鋼水溫度調(diào)整，使其溫度控制在1580～1695℃，并對鋼水實(shí)行脫氣、除夾雜等鋼水凈化精煉工藝；(e)精煉鋼水中喂入步驟(4)中加工成型的包芯線1.75kg/ts(即1.75千克包芯線每噸鋼)，喂線速度200m/min；(f)精煉鋼水實(shí)行全過程吹氬，流量控制在4.5M3/min(使其鋼水溫度和成分均勻化，并進(jìn)行鋼水測溫和成分微調(diào)：C：0.20％、Si：0.26％、Mn：0.95％、V：0.06％、Cr：1.16％，Ti：0.072％、B：0.0012％、Al：0.006％、N：0.0016％、P：0.025％、S：0.020％，溫度：1590℃)；(g)精煉鋼水進(jìn)入連鑄工段鑄成鑄坯(圓形坯)。鋼包鋼水到中間包采用鋁碳套管保護(hù)澆注，中間包鋼水到連鑄結(jié)晶器采用熔融石英水口保護(hù)澆注。
(7)鑄坯軋制
爐溫控制在1240±10℃，加熱保溫時間為4.0h，采用控軋控冷工藝，開軋溫度1040±10℃，二次軋制溫度890～920℃，終軋溫度810～830℃。
(8)軋制鋼材(圓鋼)性能檢測，屈服強(qiáng)度(Rel)為932MPa，抗拉強(qiáng)度(Rm)為1178MPa，伸長率(A)為16.3％。縱向沖擊值A(chǔ)k59J。
取實(shí)驗(yàn)鋼樣進(jìn)行光譜分析和電鏡掃描分析，鋼中以金屬狀態(tài)固溶的釩比原工藝減少26.8％，相應(yīng)V(N)析出質(zhì)點(diǎn)數(shù)量增加，尺寸更細(xì)微，分布均勻，顯示沉淀強(qiáng)化趨勢穩(wěn)定增強(qiáng)。Ti元素約97％以氮化物形式存在，B元素約94％以氮化物形式存在。取實(shí)驗(yàn)鋼制金相試樣用化學(xué)侵蝕法進(jìn)行組織顯微分析，其基體組織為鐵素體+細(xì)珠光體，晶粒數(shù)平均12128個/mm2(晶粒度10級余)，原工藝晶粒度一般為8～10級，這種組織結(jié)構(gòu)對提高鋼的強(qiáng)韌性十分有利。
對本實(shí)施例冶煉的20CrMnTi型鋼種進(jìn)行焊接性能測試，焊接后，再進(jìn)行拉伸測試。強(qiáng)度基本不變。試樣拉伸斷口均在遠(yuǎn)離焊接頭的母材上為延性斷口。其夾雜物級別為0.5～1.0級。本實(shí)施例的微合金使用成本比原工藝成本降低26.2％。
本實(shí)施例中的微合金增強(qiáng)劑采用下述方法制備得到：
(1)選擇原材料：硅鐵、鈦鐵、鉻鐵合金等物料；其中，硅鐵的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si：70.6％，Mn：0.4％，Al：0.34％，C：0.17％，P≤0.10％，S≤0.10％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；鈦鐵的組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Ti：68％，Si：0.9％，Mn：1.2％，Al：3.8％，C：0.32％，P≤0.05％，S≤0.04％，余量為Fe；鉻鐵組成成分和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Cr：57％，Si：0.31％，C：0.83％，P≤0.05％，Si≤0.05％，余量為Fe。
(2)將步驟(1)中選定的物料分別破碎、磨細(xì)，其粒度≤0.35mm。
(3)將步驟(2)中得到的細(xì)料進(jìn)行調(diào)配并添加1.2％結(jié)合劑(聚碳硅烷37％，硅酸溶膠52％，羚甲基纖維素11％)充分混勻后造粒，其粒度≤4.5mm。
(4)將步驟(3)中制得的顆粒料放到干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥，爐膛內(nèi)充入氮?dú)饣驓鍤猓瑴囟瓤刂圃?30℃，然后保溫7小時。
(5)將干燥后的顆粒料放入流態(tài)化氮化爐里進(jìn)行氮化處理，氮化過程中，細(xì)料處于流態(tài)化狀態(tài)(效率可大幅提高)，同時通入氮?dú)狻５獨(dú)鈮毫?.2MPa，爐膛內(nèi)溫度先升溫至800℃，保溫3小時，再升溫至1020℃，保溫4小時，然后爐膛升溫至1250℃，保溫12小時。
(6)氮化處理結(jié)束后，仍然密封爐膛，緩冷至120℃以下，即得到微合金增強(qiáng)劑細(xì)料。