本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉，具體涉及一種公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法。

背景技術(shù)：

1、高強(qiáng)抗震鋼筋是高層、大型鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的主要增強(qiáng)材料，在結(jié)構(gòu)中承載著拉、壓應(yīng)力和應(yīng)變等負(fù)載的應(yīng)力應(yīng)變。隨著我國建筑向高層、超高層、大跨度隧橋抗震結(jié)構(gòu)方向的不斷發(fā)展，開發(fā)高強(qiáng)韌、綜合性能優(yōu)異的600mpa及以上強(qiáng)度級別的抗震鋼筋已是鋼鐵行業(yè)提升技術(shù)水平和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要任務(wù)之一。

2、目前國內(nèi)已有600mpa、630mpa高強(qiáng)鋼筋生產(chǎn)技術(shù)的相關(guān)研究報(bào)道，而對于公稱直徑12-16mm小規(guī)格650mpa及以上級別高強(qiáng)抗震鋼筋的生產(chǎn)制備技術(shù)的相關(guān)報(bào)道較少。公稱直徑12-16mm小規(guī)格600mpa、630mpa高強(qiáng)鋼筋主要采用釩氮微合金化工藝，鋼中v含量≥0.150wt%，鋼筋抗震性能指標(biāo)強(qiáng)屈比(r°m/?r°el)大多在1.23-1.25，最大力總延伸率(agt)7.5-9.0%，抗震性能匹配性不好，制約了產(chǎn)品在抗震高烈度地區(qū)建筑結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)的運(yùn)用。

3、本發(fā)明旨在提供一種公稱直徑12-16mm小規(guī)格富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法。

2、本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法，按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

3、a、鋼水冶煉：按200-220kg/t鋼冷料裝入配比，在ld轉(zhuǎn)爐加入廢鋼；之后按845-855kg/t鋼的鐵水裝入配比，在ld轉(zhuǎn)爐加入溫度≥1300℃的鐵水，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，按照20-23kg/t鋼、14-16kg/t鋼的量加入石灰、輕燒白云石造渣，，控制終點(diǎn)碳含量≥0.07wt%，出鋼溫度≤1620℃；出鋼前向鋼包底部按1.0kg/t鋼的量，加入渣洗料進(jìn)行渣洗；所述鐵水成分為：c?4.2-4.6wt%、si?0.20-0.40wt%、mn?0.25-0.40wt%?、p?0.075-0.095wt%、s≤0.030wt%，其余為fe及不可避免的不純物；

4、b、脫氧合金化：將冶煉完畢的鋼水出鋼，當(dāng)鋼包中的鋼水量大于1/4時，按照硅鈣鋇→硅鐵→硅錳合金→高碳鉻鐵→富氮合金→鈮磷鐵合金→釩氮合金的脫氧合金化順序，分別按2.0kg/t鋼、3.1～4.5kg/t鋼、23.0～24.0kg/t鋼、4.5～5.1kg/t鋼、1.20kg/t鋼、0.40～0.54kg/t鋼、0.50～0.65kg/t鋼的量依次向鋼包中加入硅鈣鋇、硅鐵、硅錳合金、高碳鉻鐵、富氮合金、鈮磷鐵合金及高釩氮合金，在鋼包鋼水量達(dá)到3/4時加完上述合金；

5、c、鋼水氬站處理：b步驟鋼水出鋼后吊至氬站處理工位，通過合金料槽按15.0kg/t鋼的量，加入含釩生鐵烘烤10分鐘，含釩生鐵表面溫度≥250℃，之后對鋼水進(jìn)行吹氮處理；所述含釩生鐵成分為：3.3wt%、si?0.25wt%、mn?1.24wt%?、v?5.05wt%、p?0.85wt%、s0.087wt%，其余為fe及不可避免的不純物；

6、d、鋼水lf爐精煉：將c步驟鋼水吊至lf爐進(jìn)行精煉，精煉結(jié)束后對鋼水進(jìn)行10～15nl/min小流量軟吹氮，吹氮結(jié)束后加入鋼水覆蓋劑，然后將鋼水吊至澆鑄工位；

7、e、鋼水澆鑄：在中間包溫度為1528～1540℃，拉速為2.8～3.0m/min，結(jié)晶器冷卻水流量為130～145m3/h，二冷比水量為1.6～1.8l/kg的條件下，將d步驟的鋼水澆鑄成斷面165mm×165mm的鋼坯；

8、f、鋼坯加熱：將e步驟鋼坯送入均熱段爐溫為1120～1160℃的加熱爐中加熱90分鐘，鋼坯出鋼溫度為1050～1070℃，之后推送至全連續(xù)式棒材軋機(jī)進(jìn)行軋制；

9、g、鋼坯控軋控冷：將f步驟鋼坯通過粗軋機(jī)組在速度為0.8～1.5m/s的軋制條件下軋制6個道次，再通過中軋機(jī)組在速度為2.5～4.5m/s的軋制條件下軋制4個道次，之后通過預(yù)精軋機(jī)組在速度為8.0～12.0m/s的軋制條件下軋制6個道次；軋件進(jìn)入精軋前通過2組長度分別為6m水冷裝置進(jìn)行精軋前控冷，冷卻水量為80～100m3/h，之后軋件通過精軋一組機(jī)組在速度為16.0～27.0m/s的軋制條件下軋制1～2個道次，軋件進(jìn)精軋一組溫度控制為820～840℃；軋件進(jìn)入精軋二組機(jī)組前通過2組長度分別為8m的水冷裝置進(jìn)行控冷，冷卻水量為50～60m3/h，軋件進(jìn)精軋二組溫度控制為810～830℃；之后軋件通過精軋二組機(jī)組在速度為32～38m/s的軋制條件下軋制2個道次；；精軋后軋材通過1組長度分別為10m的水冷裝置進(jìn)行精軋后控冷，冷卻水量為40～50m3/h；控冷后鋼筋上冷床溫度控制為930～950℃，之后鋼筋在冷床自然空冷至室溫，即獲得公稱直徑12-16mm?650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋。

10、本發(fā)明在煉鋼脫氧合金化過程中加入富氮合金，鋼水通過lf爐精煉吹氮處理，顯著增加了鋼水中氮含量，降低了鋼中v/n、nb/n配比值，促進(jìn)了軋制過程v、nb從固溶狀態(tài)向碳氮化物析出相的轉(zhuǎn)移，細(xì)小彌散的v(c,n)、nb(c,n)析出相大量形成和析出，使鋼的析出強(qiáng)化效果明顯改善；出鋼完畢鋼水在氬站工位加入大量含釩生鐵替代昂貴的釩合金，增加了鋼水v含量，大幅降低了釩合金加入量及微合金成本；鋼中加入一定量鉻和少量鈮，改變了鋼的顯微組織配比，提高珠光體含量并生成少量粒狀貝氏體，促進(jìn)了鋼抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的最優(yōu)匹配，大幅改善了鋼的抗震性能；軋鋼控制較高的開軋溫度，促進(jìn)了v、nb微合金元素的充分固溶；預(yù)精軋后采用水冷裝置控制軋件較低的進(jìn)精軋溫度；軋件進(jìn)精軋后采用二組精軋機(jī)軋制，精軋一組、二組間采用較長的水冷裝置控冷控制較低的精軋溫度；精軋后采用較長的水冷裝置控冷；通過采用精軋前控冷、精軋機(jī)組低溫控溫軋制、精軋后控冷等多重分級有限控冷工藝，細(xì)化了原始奧氏體晶粒，促進(jìn)了細(xì)小彌散的v(c,n)、nb(c,n)析出相大量形成和析出，增加了鐵素體晶粒的形核位置及形核速率，鐵素體晶粒度達(dá)12.0級以上，超細(xì)晶強(qiáng)化效果顯著，大幅提高了鋼的強(qiáng)度，同時改善了鋼的塑韌性。

11、本發(fā)明通過對化學(xué)成分設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)爐冶煉、脫氧合金化、氬站處理、連鑄、軋鋼加熱制度、過程控溫軋制及軋后控冷工藝集成創(chuàng)新，充分發(fā)揮了析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化及組織強(qiáng)化等多重強(qiáng)化作用，所生產(chǎn)的公稱直徑12-16mm650mpa抗震鋼筋具有工藝力學(xué)性能優(yōu)異穩(wěn)定、顯微組織細(xì)小均勻、塑韌性好、抗震性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明工藝生產(chǎn)成本低，工藝適用性及控制性強(qiáng)，提高了產(chǎn)品的運(yùn)用范圍及市場競爭力，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

技術(shù)特征：

1.一種公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述廢鋼的化學(xué)成分為:?c?0.21-0.25wt%，si?0.30-0.52wt%，mn1.13-1.45wt%?，p?0.028-0.045wt%，s?0.025-0.045wt%，其余為fe及不可避免的不純物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述渣洗料化學(xué)成分質(zhì)量比為：al2o3?18.4wt%，sio27.2wt%，cao49.5wt%，al?7.2wt%，mgo6.7wt%，其余為fe及不可避免的不純物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，步驟a中，鋼水出鋼過程采用全程底吹氮工藝，氮?dú)饬髁靠刂茷?0～25nl/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，步驟b中，硅鈣鋇的化學(xué)成分為：si?52.5wt%，ca?9.85wt%，ba?12.15wt%，al2.45wt%，其余為fe及不可避免的不純物；硅鐵的化學(xué)成分為：si?73.5wt%，其余為fe及不可避免的不純物；硅錳合金的化學(xué)成分為：mn?65.5wt%，si?17.2wt%，c?1.7wt%，其余為fe及不可避免的不純物；高碳鉻鐵的化學(xué)成分為：cr?54.3wt%，c?7.5wt%，p?0.075wt%，s0.068wt%，其余為fe及不可避免的不純物；富氮合金的化學(xué)成分為：si?57.3wt%，n40.5wt%，c?1.24wt%，p?0.056wt%，s?0.035wt%，其余為fe及不可避免的不純物；鈮磷鐵合金的化學(xué)成分為：nb?43.5wt%，si?2.7wt%，c1.25wt%，p?1.85wt%，s?0.065wt%，其余為fe及不可避免的不純物；高釩氮合金的化學(xué)成分為：v?77.8wt%，n?19.5wt%，c?3.25wt%，p0.082wt%，s?0.062wt%，其余為fe及不可避免的不純物。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，步驟d中，精煉過程中，采用流量為20～25nl/min的氮?dú)鈱︿撍M(jìn)行吹氮處理，然后下電極采用檔位7～9檔化渣；通電化渣3分鐘后，抬電極觀察爐內(nèi)化渣情況；若渣樣偏稀和顏色偏黑，補(bǔ)加石灰4～5kg/t鋼調(diào)渣，反之加預(yù)熔型精煉渣1.0～2.0kg/t鋼調(diào)整；之后測溫、取樣，根據(jù)鋼樣和溫度檢測結(jié)果，加入合金調(diào)整鋼液成分和下電極升溫，確保成分和溫度合格。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，步驟e中，采用r9m直弧形連續(xù)矯直5機(jī)5流小方坯鑄機(jī)澆鑄。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，步驟e中，鑄坯出拉矯機(jī)矯直溫度控制為1010～1040℃。

9.一種基于權(quán)利要求1-8任一所述制備方法獲得的公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋，其特征在于，所述公稱直徑12-16mm富氮微合金650mpa高強(qiáng)抗震鋼筋具有下列重量百分比的化學(xué)成分：c?0.25～0.27wt%、si?0.65～0.75wt%、mn?1.51～1.59wt%、cr?0.27～0.30wt%、v?0.120～0.130wt%、nb?0.020～0.025wt%、s≤0.030wt%、p≤0.030wt%、o≤0.0030wt%、n?0.0290～0.0320wt%，其余為fe及不可避免的不純物；其屈服強(qiáng)度為665～690mpa，抗拉強(qiáng)度為850～900mpa，強(qiáng)屈比≥1.28，斷后伸長率≥20%，最大力總延伸率≥10.5%。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種公稱直徑12?16mm富氮微合金650MPa高強(qiáng)抗震鋼筋的制備方法。所述公稱直徑12?16mm富氮微合金650MPa高強(qiáng)抗震鋼筋屈服強(qiáng)度為665～690MPa，抗拉強(qiáng)度為850～900MPa，強(qiáng)屈比≥1.28，斷后伸長率≥20%，最大力總延伸率≥10.5%。本發(fā)明通過對化學(xué)成分設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)爐冶煉、脫氧合金化、氬站處理、連鑄、軋鋼加熱制度、過程控溫軋制及軋后控冷工藝集成創(chuàng)新，充分發(fā)揮了析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化及組織強(qiáng)化等多重強(qiáng)化作用，所生產(chǎn)的公稱直徑12?16mm?650MPa抗震鋼筋具有工藝力學(xué)性能優(yōu)異穩(wěn)定、顯微組織細(xì)小均勻、塑韌性好、抗震性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明工藝生產(chǎn)成本低，工藝適用性及控制性強(qiáng)，提高了產(chǎn)品的運(yùn)用范圍及市場競爭力，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

技術(shù)研發(fā)人員：陳偉,劉林剛,陳達(dá)雙,李艷萍,文玉兵,陳愛林,王文鋒,楊穎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19