本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉，具體涉及一種公稱直徑8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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成為鋼鐵行業(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)。

2、目前國內(nèi)600mpa及以上強(qiáng)度級別的抗震鋼筋的生產(chǎn)主要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1.23-1.26，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。本發(fā)明旨在提供一種公稱直徑8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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240-250kg/t鋼冷料裝入配比在ld轉(zhuǎn)爐加入廢鋼，再按800-810kg/t鋼的鐵水裝入配比，在ld轉(zhuǎn)爐加入溫度≥1290℃℃的鐵水，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉，按照25-30kg/t鋼、12-15kg/t鋼的量加入石灰、輕燒白云石造渣，，控制終點(diǎn)碳含量≥0.08wt%，出鋼溫度≤1590℃；出鋼前按1.5kg/t鋼的量向鋼包底部加入渣洗料進(jìn)行渣洗；所述鐵水化學(xué)成分為：c?4.2-4.5wt%、si?0.15-0.38wt%、mn?0.20-0.40wt%?、p?0.070-0.085wt%、s≤0.035wt%，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(shí)，按照硅鈣鋇→硅鐵→硅錳合金→富氮合金→鈮磷鐵合金的脫氧合金化順序，分別按2kg/t鋼、2.2～3.8kg/t鋼、16.1～18.3kg/t鋼、1.50～1.60kg/t鋼、0.15～0.21kg/t鋼的量依次向鋼包中加入硅鈣鋇、硅鐵、硅錳合金、富氮合金及鈮磷鐵合金，在鋼包鋼水量達(dá)到4/5時(shí)加完上述合金；

5、c、鋼水氬站處理：將b步驟出鋼完畢鋼水吊至氬站處理工位，通過合金料槽按17.0～18.0kg/t鋼的量加入經(jīng)烘烤后表面溫度≥300℃的含釩生鐵，再采用流量為25～30nl/min的氮?dú)鈱︿撍M(jìn)行吹氮處理，吹氮時(shí)間為3分鐘；所述含釩生鐵具有下列質(zhì)量比的成分：c3.5wt%、si?0.45wt%、mn?1.85wt%?、v?6.1wt%、p?1.02wt%、s?0.065wt%，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)束后對鋼水采用10～15nl/min小流量軟吹氮2min，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1525～1538℃，拉速為3.3～3.5m/min，結(jié)晶器冷卻水流量為145～150m3/h，二冷比水量為1.7～1.9l/kg的條件下，將鋼水澆鑄成斷面165mm×165mm的鋼坯；

8、f、鋼坯加熱：將d步驟鋼坯送入均熱段爐溫為1110～1150℃的加熱爐中加熱75分鐘，鋼坯出鋼溫度為1045～1060℃，之后經(jīng)高壓水出鱗；

9、g、鋼坯控軋控冷：將f步驟鋼坯送入30個(gè)機(jī)架的高速線材軋機(jī)進(jìn)行軋制，首先在速度為0.80m/s的軋制條件下，在粗軋機(jī)組粗軋6個(gè)道次；再在速度為12.0?m/s的軋制條件下，在中軋機(jī)組中軋5～6個(gè)道次；之后在速度為50.0?m/s的軋制條件下，在預(yù)精軋機(jī)組軋制5～6個(gè)道次；之后在速度為60～70?m/s的軋制條件下，在精軋機(jī)組軋制6～8個(gè)道次；之后在速度為70～85?m/s的軋制條件下，在減定徑機(jī)組軋制3～4個(gè)道次；之后在溫度為800～820℃，速度為75～90?m/s的條件下吐絲；吐絲后盤條進(jìn)入斯太爾摩風(fēng)冷線進(jìn)行氣霧冷卻和風(fēng)冷控制，風(fēng)機(jī)開啟5～7臺，風(fēng)機(jī)上方10個(gè)保溫罩蓋全開，在風(fēng)量為200km3/h、輥道速度為0.65-0.75m/s條件下完成風(fēng)冷；斯太爾摩風(fēng)冷結(jié)束后集卷溫度控制為420～450℃，之后將盤卷自然空冷至室溫即得公稱直徑8mm-12mm的650mpa超高強(qiáng)度盤條抗震鋼筋，其具有下列重量百分比的化學(xué)成分：c?0.25～0.28wt%、si?0.50～0.60wt%、mn?1.10～1.25wt%、v?0.100～0.113wt%、nb?0.007～0.010wt%、s≤0.035wt%、p≤0.035wt%、o≤0.0030wt%、n?0.0230～0.0260wt%，其余為fe及不可避免的不純物；

10、本發(fā)明工藝在出鋼完畢鋼水在氬站工位加入大量含釩生鐵全量替代昂貴的釩合金，增加了鋼水v含量，大幅降低了微合金成本；煉鋼脫氧合金化過程中加入富氮合金，同時(shí)鋼水通過lf爐精煉吹氮處理，顯著增加了鋼水中氮含量，控制鋼中v/n配比值≤4.4，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；鋼中加入少量鈮，生成極少量粒狀貝氏體，優(yōu)化了鋼的顯微組織配比，促進(jìn)了鋼抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的最優(yōu)匹配，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；控制較低的進(jìn)精軋溫度及吐絲溫度，抑制了奧氏體和鐵素體晶粒長大，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，同時(shí)增加了鐵素體晶粒的形核位置及形核速率；吐絲完后盤條在斯太爾摩輥道采用大風(fēng)量風(fēng)冷控制，降低了相變前的溫度，增加了后續(xù)相變中材料內(nèi)部大量形核，盤條顯微組織細(xì)小均勻，具有優(yōu)異的抗震性和塑韌性。

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、控軋控冷工藝集成創(chuàng)新，充分發(fā)揮了析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等多重強(qiáng)化作用。本發(fā)明工藝具有生產(chǎn)成本低、工藝適用性及控制性強(qiáng)等特點(diǎn)，所生產(chǎn)鋼筋具有工藝力學(xué)性能優(yōu)異穩(wěn)定、顯微組織細(xì)小均勻及抗震性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，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8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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?0.22-0.26wt%，si?0.25-0.50wt%，mn1.20-1.50wt%?，p?0.017-0.045wt%，s?0.018-0.045wt%，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8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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?12.5wt%，sio2?6.5wt%，cao51.5wt%，al?6.2wt%，mgo?5.5wt%，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8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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?5～20nl/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述公稱直徑8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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?65.2wt%，si?17.9wt%，c1.1wt%，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?57.8wt%，n?41.5wt%，c?1.65wt%，p0.085wt%，s?0.042wt%，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：nb44.2wt%，si?3.5wt%，c1.75wt%，p?1.65wt%，s?0.045wt%，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8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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15～20nl/min的氮?dú)鈱︿撍M(jìn)行吹氮處理，然后下電極采用檔位6～8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4.0～5.0kg/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8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條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1010～1025℃。

9.權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)制備方法獲得的公稱直徑8-12mm?650mpa超高強(qiáng)度盤條抗震鋼筋，其特征在于，所述抗震鋼筋具有下列重量百分比的化學(xué)成分：c?0.25～0.28wt%、si0.50～0.60wt%、mn?1.10～1.25wt%、v?0.100～0.113wt%、nb?0.007～0.010wt%、s≤0.035wt%、p≤0.035wt%、o≤0.0030wt%、n?0.0230～0.0260wt%，其余為fe及不可避免的不純物；所述抗震鋼筋屈服強(qiáng)度為660～690mpa，抗拉強(qiáng)度為855～920mpa，強(qiáng)屈比≥1.30，斷后伸長率≥25.0%，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8?12mm?650MPa超高強(qiáng)度盤條抗震鋼筋的制備方法。所述抗震鋼筋具有下列重量百分比的化學(xué)成分：C?0.25～0.28wt%、Si?0.50～0.60wt%、Mn?1.10～1.25wt%、V?0.100～0.113wt%、Nb?0.007～0.010wt%、S≤0.035wt%、P≤0.035wt%、O≤0.0030wt%、N?0.0230～0.0260wt%，其余為Fe及不可避免的不純物；所述抗震鋼筋屈服強(qiáng)度為660～690MPa，抗拉強(qiáng)度為855～920MPa，強(qiáng)屈比≥1.30，斷后伸長率≥25.0%，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、控軋控冷工藝集成創(chuàng)新，充分發(fā)揮了析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等多重強(qiáng)化作用。本發(fā)明工藝具有生產(chǎn)成本低、工藝適用性及控制性強(qiáng)等特點(diǎn)，所生產(chǎn)鋼筋具有工藝力學(xué)性能優(yōu)異穩(wěn)定、顯微組織細(xì)小均勻及抗震性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

技術(shù)研發(fā)人員：陳偉,張衛(wèi)強(qiáng),張紅斌,劉林剛,王衛(wèi)東,陳達(dá)雙,陳愛林,韓益民
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