一种多元素氮化合金包芯线及其在HRB400钢种强化处理工艺中的应用和应用方法技术

技术编号:13036469 阅读:68 留言:0更新日期:2016-03-17 12:00
本发明专利技术公开了一种多元素氮化合金包芯线及其在HRB400钢种强化处理工艺中的应用和应用方法,属于合金材料应用技术领域。多元素氮化合金包芯线的线芯包括以下组成成分(以质量分数计):N:21~30%,V:9~28%,Si:29~45%,Mn:0.05~6%,Ti:0~4.0%,B:0~3.5%,C:0.12~1.3%,P≤0.10%,S≤0.10%,余量为Fe和不可避免的杂质;本发明专利技术的多元素氮化合金成分与HRB400钢种微合金化强化工艺的要求十分匹配,即充分地保证了N元素的供给又兼顾了各合金元素的正相关性,采用完全不同于现行的工艺方法对钢水实行氮化合金微合金化处理,使其强化效果得到充分发挥,具有强化效果充分、工艺稳定性好、目标钢种命中率高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金材料应用
,更具体地说,涉及一种氮化合金包芯线及其 在HRB400钢种强化处理工艺中的应用和应用方法。
技术介绍
HRB400即热乳带肋钢筋,是指钢筋表面通过热乳工艺乳制出变形以增加与混凝土 之间的咬合力,包括表面带肋钢筋、螺旋纹钢筋、人字纹钢筋、月牙纹钢筋等。《混凝土结构 设计规范》推荐高质量的HRB400级钢筋和高强度、低松驰的预应力钢绞线作为混凝土结构 配筋的主导钢筋,其中可焊接、抗震钢筋不但要求屈服强度彡400MPa,抗拉强度彡570MPa, 而且还要求实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1. 25。 目前生产HRB400钢,为提高其强度等性能指标,通常是用氮化钒(V:75~ 78%州:12~16%)或氮化钒铁(¥ :42~57%小:9~14%),对钢水进行微合金化工艺预 期达到其强化目的。如中国专利申请号为201410142623. 2,申请公布日为2015年10月14 日的专利申请文件公开了一种硅锰氮合金配加钒铁生产HRB400钢的生产方法,HRB400钢 的生产工序是:炼钢、连铸、均热、热连乳、冷却、整理,在炼钢工序尾端钢水出炉时,当出钢 量为1/3时,随钢流开始加入硅锰氮合金与钒铁,在出钢量为2/3时全部加完,其中钒铁吨 钢加入量〇. 84公斤,硅锰氮合金吨钢加入量0. 5公斤,控制钢中钒含量在0. 035-0. 045%, 钢中氮含量在60-80ppm,钢中V/N在3. 36。 上述方法存在的主要问题和不足是:一是钒的有效利用率低,仅有一部分V(约占 50~60 % ),与N、C形成VN、VC而产生强化作用,一部分V以金属V的形态存在于钢中,而 没有明显的强化作用;二是添加的工艺方法较为粗放,一般是在钢水出钢过程中随钢流加 入,这样因钢水温度不同,钢水带渣量不同,钢水中氧含量不同等多种因素的变量而导致微 合金化效果差异很大;三是添加物的物理状态不一致,一般氮化合金块度为5~60mm的混 合颗粒,使其与钢水融合过程中的动力学条件不均衡,而导致强化效果的差异;四是其强化 效果不能充分发挥,稳定性差,导致成本升高,钢种命中率降低。与单一使用块状氮化钒合 金没有成本优势。 中国专利申请号为201210377151. X,申请公布日为2012年12月19日的专利申请 文件公开了一种冶金用钒氮微合金化及复合脱氧的包芯线,它包括有线芯和包覆钢带,其 技术要点在于:包芯线的线芯由增钒剂、增氮剂和脱氧固氮剂三部分组成,各组分的粒度小 于6mm,增钒剂是钒铁、氮化钒铁或五氧化二钒;增氮剂是氮化硅铁、氮化硅锰、氮化锰铁、 氮化铬铁、氮化硅、氮化铝或碳氮化钙;脱氧固氮剂是金属铝、钙、镁、钡中的至少一种或由 它们组成的合金,还可包含有钛、锆、铌、锰、铬、硅、碳和铁中的一种或多种,但是该专利技术存 在以下不足之处:(1)钒铁、氮化钒铁、五氧化二钒是其结构和性质完全不同的物质,如V 2O5 是V的氧化物,加入钢中将成为一种氧化物夹杂对钢质不起任何强化作用;(2)脱氧固氮剂 是以分散颗粒状与其它材料用钢带包成包芯线,在加入钢水过程中因其各物质的熔点和比 重的差别,它们几乎结合不到一起,其中脱氧剂优先与钢中氧结合而形成脱氧产物变成钢 中夹杂。中国专利申请号为201410131544. 1,申请公布日为2014年8月6日的专利申请文 件公开了一种复合氮合金包芯线及其制备方法,该包芯线由内芯材料和包覆层组成,内芯 材料是由钒铁、氮化钒铁、氮化钒、氮化硅铁、氮化硅锰、氮化钛铁、硼铁、氮化硼铁、铌铁以 及氮化铌铁中的三种以上混合而成,内芯材料中至少包括二种以上的氮化物或氮化合金; 包覆层是光亮钢带,该包芯线的制备方法是:首先制备内芯材料,按要求的氮含量、合金元 素含量以及目标钢种的种类进行配料,然后进行磨粉、混匀以及造粒制成内芯材料,然后用 光亮钢带将内芯材料包覆成圆形的包芯线;从技术进步方面看该专利技术相对于单一块状氮化 合金对钢水进行微合金化确实迈进了一大步;但是该专利技术的包芯线氮源供给不足,对钢水 精炼的强化效果不明显。
技术实现思路
1.要解决的问题 针对现有的钢水微合金化工艺存在钒的有效利用率低、强化效果不能充分发挥、 稳定性差,成本高等问题,本专利技术提供一种氮化合金包芯线及其在HRB400钢种强化处理工 艺中的应用和应用方法,本专利技术在氮化合金包芯线中添加有利于向V传递N并与其结合,同 时对钢性能强化起正相关作用的有益元素,如Si、Mn、Ti、B等,以及在钢水精炼过程中采用 完全不同于现行的工艺方法对钢水实行氮化合金微合金化处理,本专利技术的多元素氮化合金 成分与HRB400钢种微合金化强化工艺的要求十分匹配,即充分地保证了 N元素的供给又兼 顾了各合金元素的正相关性,使其强化效果得到充分发挥。 2.技术方案 为了解决上述问题,本专利技术所采用的技术方案如下: 一种氮化合金包芯线,线芯和包覆层,所述的线芯是多元素氮化合金,由钒铁、硅 铁、金属硅、锰铁、金属锰、钛铁和硼铁中三种以上材料进行氮化处理制备得到,线芯包括以 下组成成分:N :21 ~30%,V :9 ~28%,Si :29 ~45%,Mn :0· 05 ~6. 0%,Ti :0 ~4. 0%, B :0~3. 5%,C :0. 12~I. 3%,P彡0. 10%,S彡0. 10%,余量为Fe和不可避免的杂质;所 述的包覆层为光亮钢带。 优选地,所述的线芯由粒径为0. 01~4. 5mm的多元素氮化合金制成。 优选地,所述线芯组分中V质量分数与N质量分数的比值为0. 62~0. 88。 上述的氮化合金包芯线在HRB400钢种强化处理工艺中的应用。 上述的氮化合金包芯线在HRB400钢种强化处理工艺中的应用方法,其步骤为: 1)转炉终点出钢:包括测温、终点成分分析、挡渣出钢、钢水脱氧、钢水合金化工 乙; 2)钢水精炼:调整钢水成分和温度,并对钢水实行脱气、除杂净化工艺,然后往钢 水中喂入上述的氮化合金包芯线; 3)连铸:将精炼钢水铸成铸坯; 4)铸坯乳制:炉温控制在1220~1270°C,加热保温时间为3. 0~4. 0h,采用控乳 控冷工艺,开乳温度1010~1070°C,二次乳制温度890~930°C,终乳温度790~830°C。 优选地,钢水精炼过程中全程吹氩气;在喂入氮化合金包芯线前后向钢水中吹入 氮-氩混合气体,其中氩气的体积分数为85~95 %,氮气的体积分数为5~15 %,吹入 氮-氩混合气体的时间控制在7~lOmin,流量控制在4~5M3/min,氩气纯度Ar彡99. 5 %, 氮气纯度N2^ 99%。 优选地,钢水精炼过程中温度控制在1580~1620°C。 优选地,钢水精炼过程中氮化合金包芯线的喂线量为0. 8~I. 6kg/ts ;喂线速度 为 200 ~280m/min。 优选地,所述步骤2)中调整钢水成分,使钢水中各元素质量分数为C :0. 20~ 0· 24%,Si :0· 40 ~0· 60%,Mn :1· 2 ~I. 5%,A1 :0· OOl ~0· 006%,V :0· 008 ~0· 017%, Ti :0· OOl ~0· 004 %,B :0· 0005 ~0· 0012 %,N :0·本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种多元素氮化合金包芯线,包括线芯和包覆层,其特征在于:所述的线芯是多元素氮化合金,由钒铁、硅铁、金属硅、锰铁、金属锰、钛铁和硼铁中三种以上材料进行氮化处理制备得到,线芯包括以下组成成分:N:21~30%,V:9~28%,Si:29~45%,Mn:0.05~6%,Ti:0~4.0%,B:0~3.5%,C:0.12~1.3%,P≤0.10%,S≤0.10%,余量为Fe和不可避免的杂质;所述的包覆层为光亮钢带。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:陈来祥
申请(专利权)人:马鞍山中科冶金材料科技有限公司
类型:发明
国别省市:安徽;34

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