一种钢棒用钢及其制备方法和钢棒技术

本发明专利技术为一种钢棒用钢及其制备方法和钢棒。所述钢棒用钢的组成包括以下质量百分比的化学成分：C：0.15%至0.35%；Mn：2.00%至3.50%；Si：1.00%至2.5%；Cr：0.10%至0.85%；V：0.01%至0.12%；余量为Fe，且所述钢棒用钢中Mn与Si的质量比在1.05至1.65之间。本发明专利技术所提供的钢棒用钢兼具较高的强度和较好的塑性。同时成产工艺简单，成本较低。

Steel for steel bar and its preparation method and steel bar

The invention relates to a steel bar steel, a preparation method thereof and a steel bar. The chemical composition of steel bar steel composition comprises the following weight percentage: C:0.15% to 0.35% to 3.50%; Mn:2.00%; Si:1.00% 2.5%; Cr:0.10% 0.85%; V:0.01% to 0.12%; the rest is Fe, and the quality of Mn steel bar and Si steel in the ratio between 1.05 to 1.65. The steel bar steel provided by the invention has higher strength and better plasticity. At the same time, the production process is simple and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种钢棒用钢及其制备方法和钢棒
本专利技术涉及钢棒用钢领域，尤其涉及一种钢棒用钢、该钢棒用钢的制备方法和利用所述钢棒用钢制成的钢棒。
技术介绍
我国钢材年产量自1996年突破1亿吨以来，钢材产能和实际产量持续高速增长，近两年更是达到8亿吨/年以上，成为名副其实的钢铁大国，也是钢铁消费第一大国。但我国钢铁产品中高端产品较少，低端普通产品占据相当大部分产能，大量高端产品需进口，因此我国是钢铁大国，距离钢铁强国还有较大差距。一般而言，钢的强度与塑韧性是一对矛盾，钢的强化即提高强度的手段都是以降低钢的塑性和韧性为代价，强度的提高会造成塑韧性下降，脆性增加。高强钢在获得高强度的同时，也具有较高的脆性。现代工业技术的发展对工程材料提出了越来越高的要求，特别是结构材料的综合性能要求越来越高，要求高的强韧性的配合。延伸率相对较好的钢，强度往往并不理想，比如孪晶诱发塑性(TWIP)钢，其延伸率可以达到60％，另外，TWIP钢Mn元素的含量为20-30％，属于高合金钢，成产成本较高，但是抗拉强度不到1000MPa，而钢的强度提高，却以牺牲塑性为代价。即使如此，钢的最高屈服强度也才1200MPa。显然，它们难以满足更高强度要求的场合。因此，如何使得钢材兼具较高的强度和较好的塑性成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对当前技术中存在的不足，提供一种钢棒用钢、该钢棒用钢的制备方法。该钢棒用钢在普通C-Si-Mn低碳钢的基础上，添加适量的微合金元素如V，以及限定了钢中硅锰比，达到最优化的合金元素比例。通过复合合金化在充分发挥各种合金元素作用基础上，各合金元素交互作用达到材料强韧性的配合。制备方法中用低成本普通钢生产工艺装备(转炉冶炼——LF炉精炼——连铸——连轧)生产高质量特殊钢品种，再经过特殊热处理工艺实现钢材的特殊性能。本专利技术得到的钢棒用钢兼具较高的强度和较好的塑性。本专利技术的技术方案为：一种钢棒用钢，其中，所述钢棒用钢包括以下质量百分比的化学成分：C：0.15％至0.35％；Mn：2.00％至3.50％；Si：1.00％至2.5％；Cr：0.10％至0.85％；V：0.01％至0.12％；余量为Fe，且所述钢棒用钢中Mn与Si的质量比在1.05至1.65之间。所述钢棒用钢的制备方法，包括以下步骤：(1)按照所述的钢棒用钢的组成配比，将高炉铁水兑入转炉吹炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对所述合金化后的钢水进行LF精炼，以获得所述待铸钢水；所述的铁合金为硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金和钒铁合金；(2)将待铸钢水进行连铸，得到钢坯，即钢棒用钢。一种钢棒，由所述的钢棒用钢制成。所述的钢棒的制备方法，包括以下步骤：(1)将钢坯进行全连续轧制，轧制成所需规格钢棒。其中，开轧温度为1100℃至1050℃，终轧温度为950℃至1000℃；然后将轧后产物空冷至室温；(2)将冷却后的轧制产物加热至850℃至900℃，保温时间为25min至35min；然后水冷至50℃至350℃，冷却时间为5min至20min；再将冷却后的产物进行回火处理，回火温度为200℃至350℃，保温时间为20min至120min，最后得到所需钢棒。本专利技术的有益效果为：目前的高强钢棒，主要为冷轧TWIP钢和马氏体钢。TWIP钢，虽然其延伸率最高可到60％，但是其抗拉强度小于1000MPa，屈服强度仅为500MPa，而且生产成本较高。马氏体钢抗拉强度小于1600MPa，屈服强度小于1200MPa，延伸率低于15％。强塑积低于24GPa％。在本专利技术中，通过添加适量的微合金元素如V，以及锰与硅的质量比在1.05至1.65之间的设计，由于锰作用起固溶强化作用，硅以稳定奥氏体为主；在热处理过程中延迟奥氏体分解，通过相变诱发塑性强化钢材的同时获得良好的塑韧性；铬的主要作用是提高淬透性，淬火是得到低碳板条状马氏体组织，为获得良好的使用性能做好组织准备。钒的主要作用是细化晶粒和弥散强化。最终本专利技术得到的钢棒用钢的性能为：抗拉强度：平均值1785MPa(实测值范围：1765MPa至1800MPa)；屈服强度：平均值1455MPa(实测值范围：1430MPa至1475MPa)；延伸率：平均值18.0％(实测值范围17.3％至18.8％)；强塑积：平均值32.13GPa％。因此，本专利技术所提供的钢棒用钢兼具较高的强度和较好的塑性。同时成产工艺简单，成本较低。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。作为本专利技术的第一个方面，提供一种钢棒用钢，其中，所述钢棒用钢包括以下质量百分比的化学成分：C：0.15％至0.35％；Mn：2.00％至3.50％；Si：1.00％至2.50％；Cr：0.10％至0.85％；V：0.01％至0.12％；余量为Fe，且所述钢棒用钢中Mn与Si的质量比在1.05至1.65之间。本专利技术所提供的钢棒用钢属于低碳低合金微合金钢。之所以称之为钢棒用钢是应为本专利技术所提供的钢尤其适用于加工成诸如钢筋的钢棒。在所述钢棒用钢中，碳含量较低，可以确保钢棒用钢具有较好的塑韧性和良好的焊接性能。碳是钢棒用钢中的主要强化因素，碳含量对钢棒用钢的强度有明显影响，对于低碳钢，0.01％的碳可以使钢棒用钢的强度提高20MPa至30MPa，同时，可能会使钢的延伸率降低。在本专利技术中，碳的质量百分比为0.15％至0.35％，从而可以确保所述钢棒用钢兼具较高的强度和较好的塑性。锰具有扩大钢的奥氏体相区、固溶强化、细晶强化等作用，可以提高钢的强度，并且在钢中添加锰对钢的韧性和塑性损坏最小。在本专利技术中，锰的质量比为2.00％至3.50％，可以确保钢棒用钢具有较高的强度，并且可以保证钢棒用钢具有较高的强韧性配合，并且具有较好的整体组织性能的均匀性。硅可以固溶强化，并且可以稳定奥氏体，有利于钢中贝氏体形成。在本专利技术中，硅的质量比为1.00％至2.50％，从而可以在起到固溶强化、稳定奥氏体的同时避免降低钢的焊接性能。铬可以提高钢的淬透性，在钢中形成高强度的马氏体组织。经过不同温度回火后可活的不同强韧性组合，满足不同服役条件需求。此外，铬还能与碳化物起到细化晶粒和弥散强化的作用。在本专利技术中，铬的质量比为0.10％至0.85％，从而在提高钢的强度的同时保持钢的焊接性能。钒是微合金化元素，属于强碳化物形成元素，在钢中主要以金属间化合物VC的形式存在，形成细小弥散分布的碳化钨产生非常强的弥散强化和细晶化作用，提高钢强度的同时使钢获得较好的韧性。在本专利技术中，钒的质量比为0.01％至0.12％，可以提高钢的强度的同时保持钢的塑性和韧性。在本专利技术中，锰与硅的质量比在1.05至1.65之间，锰作用起固溶强化作用，硅以稳定奥氏体为主；在热处理过程中延迟奥氏体分解，通过相变诱发塑性强化钢材的同时获得良好的塑韧性；铬的主要作用是提高淬透性，淬火是得到低碳板条状马氏体组织，为获得良好的使用性能做好组织准备。钒的主要作用是细化晶粒和弥散强化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢棒用钢，其特征为所述钢棒用钢的组成包括以下质量百分比的化学成分：C：0.15%至0.35%；Mn：2.00%至3.50%；Si：1.00%至2.5%；Cr：0.10%至0.85%；V：0.01%至0.12%；余量为Fe，且所述钢棒用钢中Mn与Si的质量比在1.05至1.65之间。

【技术特征摘要】
1.一种钢棒用钢，其特征为所述钢棒用钢的组成包括以下质量百分比的化学成分：C：0.15%至0.35%；Mn：2.00%至3.50%；Si：1.00%至2.5%；Cr：0.10%至0.85%；V：0.01%至0.12%；余量为Fe，且所述钢棒用钢中Mn与Si的质量比在1.05至1.65之间。2.如权利要求1所述的钢棒用钢的制备方法，其特征为包括以下步骤：（1）按照所述的钢棒用钢的组成配比，将高炉铁水兑入转炉吹炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对所述合金化后的钢水进行LF精炼，以获得所述待铸钢水；所述的铁合金为硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金和钒铁合金；（2）将...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭会芬，刘慧，殷福星，冯建航，张昕，谢志峰，魏海涛，
申请(专利权)人：河北工业大学，天津银龙预应力材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12