本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉，具體涉及一種700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶抗震鋼筋的制備方法。

背景技術(shù)：

1、超高強(qiáng)抗震鋼筋是超高層、超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，目前在日本、韓國、歐洲得到了較好的運(yùn)用。隨著我國建筑向超高層、超大跨度抗震結(jié)構(gòu)方向的不斷發(fā)展，開發(fā)綜合性能優(yōu)異的700mpa級超高強(qiáng)度抗震鋼筋已成為鋼鐵行業(yè)提升技術(shù)水平的重要任務(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，主要采用釩氮微合金化工藝，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)超高層、超大型建筑結(jié)構(gòu)的運(yùn)用。對于700mpa級超高強(qiáng)度抗震鋼筋的生產(chǎn)制備技術(shù)，目前國內(nèi)尚無相關(guān)專利和論文研究報(bào)道。

3、本發(fā)明旨在提供一種700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶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700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶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700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶抗震鋼筋的制備方法，按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

3、a、鋼水冶煉：分別按140-155kg/t鋼、15kg/t鋼的冷料裝入配比，在ld轉(zhuǎn)爐加入廢鋼及生鐵，之后按900kg/t鋼的鐵水裝入配比加入溫度≥1280℃的鐵水，進(jìn)行常規(guī)頂?shù)讖?fù)合吹煉：按照22-25kg/t鋼、15-18kg/t鋼的量分別加入常規(guī)石灰及輕燒白云石造渣，控制終點(diǎn)碳含量≥0.06wt%，出鋼溫度≤1610℃；出鋼前向鋼包底部按1.0kg/t鋼和1.0kg/t鋼的量分別加入渣洗料和活性石灰進(jìn)行渣洗；

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→硅氮合金→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、8.0～9.6kg/t鋼、19.5～21.5kg/t鋼、1.90～2.10kg/t鋼、0.26～0.40

5、kg/t鋼、0.95～1.16kg/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、硅氮合金、鈮磷鐵合金及釩氮合金，在鋼包鋼水量達(dá)到3/4時加完上述合金；

6、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，加入具有下列質(zhì)量比的含釩生鐵：c?3.1wt%、si?0.45wt%、mn?2.16wt%?、v?6.0wt%、p1.05wt%、s?0.075wt%，其余為fe及不可避免的不純物；所述含釩生鐵烘烤時間為10分鐘，生鐵表面溫度≥300℃；含釩生鐵加完后，開啟氮?dú)獠捎昧髁繛?5～30nl/min的氮?dú)鈱︿撍M(jìn)行吹氮處理，吹氮時間3分鐘。

7、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)行小流量軟吹氮，吹氮時間3分鐘，氮?dú)饬髁靠刂茷?0～25nl/min；吹氮結(jié)束后加入鋼水覆蓋劑，加入量控制為1.0?kg/t鋼，然后將鋼水吊至澆鑄工位。

8、e、鋼水澆鑄：在中間包溫度為1525～1540℃，拉速為3.0～3.2m/min，結(jié)晶器冷卻水流量為140～150m3/h，二冷比水量為1.7～1.9l/kg的條件下，將d步驟的鋼水澆鑄成斷面165mm×165mm的鋼坯；

9、f、鋼坯加熱：將e步驟鋼坯送入均熱段爐溫為1110～1160℃的加熱爐中加熱90分鐘，鋼坯出鋼溫度為1050～1065℃，之后推送至全連續(xù)式棒材軋機(jī)進(jìn)行軋制；

10、g、鋼坯控軋控冷：將f步驟鋼坯通過粗軋機(jī)組在速度為0.8～1.2m/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1.8～2.5m/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7.0～9.0m/s的軋制條件下軋制2～4個道次；之后軋件通過精軋一組機(jī)組在速度為10.0～11.0m/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920～950℃；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70～80m3/h，軋件進(jìn)精軋二組溫度控制為850～880℃；之后軋件通過精軋二組機(jī)組在速度為12.0～14.0m/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6m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860～880℃，之后鋼筋在冷床自然空冷至室溫，即獲得公稱直徑為20-28mm的700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶抗震鋼筋。

11、本發(fā)明方法在煉鋼轉(zhuǎn)爐脫氧合金化過程中加入硅氮合金，顯著增加了鋼水中氮含量，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氮合金，增加了鋼水v含量，大幅降低了出鋼過程釩合金加入量和微合金成本；鋼中加入一定含量的鉻，提高了鋼的鈍化耐腐蝕能力，腐蝕率僅為普通hrb600鋼筋的1/2，同時使淬透性和二次硬化作用得到明顯提高，促進(jìn)了鋼抗拉強(qiáng)度的提高，顯著改善了抗震性能；鋼中加入少量鈮，改變了鋼的顯微組織配比，生成少量粒狀貝氏體，促進(jìn)了鋼抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的合理匹配，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；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同時控制較低的精軋溫度；精軋后采用較長的水冷裝置控冷；通過采用精軋機(jī)組控冷低溫軋制、精軋后控冷等多重分級控冷工藝，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速率，鐵素體晶粒度達(dá)12.5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。

12、本發(fā)明工藝通過對化學(xué)成分設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)爐冶煉、脫氧合金化、氬站處理、lf爐精煉、連鑄、軋鋼加熱制度、軋制溫度及控冷工藝集成創(chuàng)新，充分發(fā)揮了析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、組織強(qiáng)化等多重強(qiáng)化作用，所生產(chǎn)的700mpa級抗震鋼筋具有高強(qiáng)度性能優(yōu)異穩(wěn)定、顯微組織細(xì)小均勻、耐蝕性及抗震性能優(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。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)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

技術(shù)特征：

1.一種700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶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700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶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?0.28-0.55wt%，mn?0.87-1.52wt%?，p0.017-0.045wt%，s?0.018-0.045wt%，其余為fe及不可避免的不純物；所述生鐵的化學(xué)成分為：c?3.0-3.3wt%、si?0.15-0.40wt%、mn?0.20-0.40wt%?、p?0.080-0.112wt%、s?0.020-0.042wt%，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700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶抗震鋼筋的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述鐵水化學(xué)成分為：c?4.0-4.3wt%、si?0.20-0.45wt%、mn?0.20-0.42wt%?、p0.072-0.090wt%、s≤0.035wt%，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700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶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?20.6wt%，sio26.7wt%，cao?43.5wt%，al8.8wt%，mgo4.9wt%，其余為fe及不可避免的不純物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶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?5～30nl/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶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?54.5wt%，ca?10.15wt%，ba?12.50wt%，al?2.85wt%，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?17.6wt%，c1.5wt%，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?54.7wt%，c?7.2wt%，p?0.085wt%，s?0.088wt%，其余為fe及不可避免的不純物；硅氮合金的化學(xué)成分為：si?57.8wt%，n?42.5wt%，c?1.65wt%，p0.075wt%，s?0.045wt%，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：nb43.5wt%，si?2.7wt%，c1.25wt%，p?1.85wt%，s?0.065wt%，其余為fe及不可避免的不純物；釩氮合金的化學(xué)成分為：v?77.3wt%，n?15.5wt%，c?3.14wt%，p?0.089wt%，s?0.057wt%，其余為fe及不可避免的不純物。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶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3.5～4.5kg/t鋼調(diào)渣，反之加預(yù)熔型精煉渣1.0kg/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。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶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。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶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1010～1030℃。

10.一種基于權(quán)利要求1-9任一所述制備方法獲得的700mpa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶抗震鋼

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種700MPa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶抗震鋼筋的制備方法。所述700MPa級超高強(qiáng)度超細(xì)晶抗震鋼筋具有下列重量百分比的化學(xué)成分：C?0.27～0.29wt%、Si?0.70～0.80wt%、Mn?0.60～0.70wt%、Cr?1.05～1.15wt%、V?0.165～0.180wt%、Nb?0.012～0.016wt%、S≤0.030wt%、P≤0.030wt%、O≤0.0040wt%、N?0.0300～0.0350wt%，其余為Fe及不可避免的不純物；其屈服強(qiáng)度為710～745MPa，抗拉強(qiáng)度為895～950MPa，最大力總延伸率≥10.0，鐵素體晶粒度為12.5?14.0。本發(fā)明工藝通過對化學(xué)成分設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)爐冶煉、脫氧合金化、氬站處理、LF爐精煉、連鑄、軋鋼加熱制度、軋制溫度及控冷工藝集成創(chuàng)新，充分發(fā)揮了析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、組織強(qiáng)化等多重強(qiáng)化作用，所生產(chǎn)鋼筋具有高強(qiáng)度性能優(yōu)異穩(wěn)定、顯微組織細(xì)小均勻、耐蝕性及抗震性能優(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),劉林剛,皮忠權(quán),文玉兵,王衛(wèi)東,趙亮
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