一种多元素氮化合金及其在制备热轧带肋钢筋中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种多元素氮化合金及其在制备热轧带肋钢筋中的应用。本发明专利技术的多元素氮化合金，以质量含量计包括：Si：20‑37％，N：10‑22％，Ti：8‑21％，Cr：4‑9％，B：0.5‑3％，V≤1％，Nb≤1％，S≤0.15％，P≤0.15％，余量为铁及不可避免的杂质。本发明专利技术的多元素氮化合金不添加铌、钒等价格昂贵的合金元素，在与氮化钒铁等其他强化元素配合使用时能够大大降低强化元素的用量，提高强化元素的有效利用率，从而获得良好的强化效果；利用该多元素氮化合金强化热轧带肋钢筋的韧塑性、抗时效性和力学性能，同时有效降低吨钢的生产成本。

A multi-element nitriding alloy and its application in the preparation of hot-rolled ribbed bars

【技术实现步骤摘要】
一种多元素氮化合金及其在制备热轧带肋钢筋中的应用
本专利技术涉及热轧带肋钢筋制备
，尤其是涉及一种多元素氮化合金及其在制备热轧带肋钢筋中的应用。
技术介绍
目前，为了提高热轧带肋钢筋的强度，普遍采用铌、钒等合金元素进行强化，强化时每吨钢水中钒铁的加入量高达1kg左右。一方面，钒、铌等合金元素受资源限制，价格较高，大量添加不利于降低吨钢成本；另一方面，由于钢中钒的固溶量大，析出量小，导致钒的有效利用率低，无法有效发挥其强化作用。为了解决上述问题，现有技术提出采用复氮包芯线进行强化。该方法在转炉出钢后钢包开至吹氩站开始喂线，喂线过程采用软吹氩进行钢水增氮，因受喂线速度、吹氩、每米芯粉单重波动大、加入量不稳定等不利因素的影响，整体工艺的控制难度大，不便于实际操作以及对钢水成分的精准控制，复氮包芯线的收得率不稳定；此外，钢水中氮化物的增多会使钢的塑性及韧性降低，从而影响钢材的性能。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种多元素氮化合金及其在制备热轧带肋钢筋中的应用，该多元素氮化合金不添加铌、钒等价格昂贵的合金元素，在与氮化钒铁等强化元素配合使用时能够大大降低强化元素的用量，提高强化元素的有效利用率，从而获得良好的强化效果；利用该多元素氮化合金强化热轧带肋钢筋的韧塑性、抗时效性和力学性能，同时有效降低吨钢的生产成本。本专利技术一方面提供一种多元素氮化合金，该多元素氮化合金以质量含量计包括：Si：20-37％，N：10-22％，Ti：8-21％，Cr：4-9％，B：0.5-3％，V≤1％，Nb≤1％，S≤0.15％，P≤0.15％，余量为铁及不可避免的杂质。本专利技术的多元素氮化合金应用在钢铁冶金行业的炼钢工序中，在钢水中通过人工干预增加多元素氮化合金进行钢水的微合金化。本专利技术的多元素氮化合金中，除了因添加其它元素不可避免地少量引入的铌、钒等元素外，不额外添加铌、钒等价格昂贵的合金元素，该多元素氮化合金在与钒氮合金等强化元素配合时能够降低用量并增强其强化效果，不仅提高了强化元素的有效利用率(即收得率)，同时显著降低吨钢的生产成本，钢材的韧塑性、抗时效性和力学性能优异。在本专利技术的多元素氮化合金中，V、Nb、S、P均是在添加其它元素时不可避免地引入的，对其含量不作严格限制，各元素的含量基本低于上述含量限值。在本专利技术中，如无特殊说明，含量均指的是质量百分含量。进一步地，本专利技术的多元素氮化合金以质量含量计包括：Si：20-30％，N：15-20％，Ti：10-20％，Cr：5-9％，B：1-3％，V≤1％，Nb≤1％，S≤0.15％，P≤0.15％，余量为铁及不可避免的杂质。更优选地，所述多元素氮化合金以质量含量计包括：Si：22-26％，N：15-19％，Ti：13-16％，Cr：7-8％，B：1.5-2％，V：0.5-0.6％，Nb：0.3-0.5％，S≤0.15％，P≤0.15％，余量为铁及不可避免的杂质。上述组成的多元素氮化合金具有稳定、高效的氮合金微合金化等效果，其能够改善N与V、B、Ti、Cr等元素之间的相互作用效率，使微合金化元素氮化物和碳化物更加稳定，使其粒子体积分数与粒子尺寸之比达到最大，进而使微合金化钢晶粒细化和沉淀强化的效果达到最大化。上述多元素氮化合金能够解决现有氮化合金在钢水中微合金化中的有效利用率偏低等问题，其有效促进了V元素形成VN、VC，进而形成的氮碳化物VCxN1-x能够与钢水中的微量元素形成复合微合金氮碳化物，以对钢质产生强烈的沉淀强化效果。本专利技术对上述多元素氮化合金的制备方法不作严格限制，可以根据其组成选用适宜的原料，并通过压制等常规加工成型方式制成；其中，选用的原料包括但不限于氮化钛、氮化硼、氮化铬等。此外，本专利技术对上述多元素氮化合金的形状、尺寸等也不作严格限制，多元素氮化合金的形状例如可以为粒状、块状等，多元素氮化合金的粒度例如可以为5-40mm。本专利技术将多元素氮化合金制成粒状或块状进行使用，能够解决现有复氮包芯线工艺因喂线过程中断线而影响生产以及因芯粉成分不均匀、芯粉每米的单重波动大、加入量不稳定等导致的不便于操作及精准控制等难题。该多元素氮化合金的成分更加均匀稳定，有利于钢水成分的精准控制，进而保证钢材的质量稳定性；此外，该多元素氮化合金能够在脱氧合金化后期随其它合金元素一同加入，不仅实际操作方便，同时能够保证整个工艺的连续进行，有利于提高生产效率。本专利技术另一方面提供上述多元素氮化合金在制备热轧带肋钢筋中的应用。可以理解，上述多元素氮化合金用于对钢水进行强化以提高热轧带肋钢筋的力学性能；对热轧带肋钢筋的具体强化方式以及多元素氮化合金的具体使用方式不作严格限制，可以采用本领域的常规强化方法。优选地，本专利技术在制备热轧带肋钢筋时采用上述多元素氮化合金和钒氮合金进行强化，即将多元素氮化合金和钒氮合金配合使用；其中，多元素氮化合金的用量为0.3-0.8kg/吨钢水，进一步优选为0.3-0.6kg/吨钢水，更优选为0.3-0.4kg/吨钢水，钒氮合金的用量为0.3-0.4kg/吨钢水。通过多元素氮化合金取代部分的钒氮合金，在保证甚至提高强化效果的同时，显著降低了钒氮合金的用量，进而大大降低了吨钢的生产成本。本专利技术再一方面提供一种热轧带肋钢筋的制备方法，包括：在出钢过程中且在通入惰性气体的条件下向钢水中加入合金；其中，所述合金包括上述多元素氮化合金。优选地，所述多元素氮化合金的用量为每吨钢水加入0.3-0.8kg多元素氮化合金，进一步优选为0.3-0.6kg，更优选为0.3-0.4kg。本专利技术制备方法的关键在于在出钢过程中且在通入惰性气体的条件下向钢水中加入包括上述特定组成的多元素氮化合金进行强化或合金化，其它工艺过程基本可以采用本领域的常规技术。具体地，本专利技术的整体生产工艺流程例如：转炉或电炉冶炼→出钢合金化→吹氩站→LF炉精炼(可选)→连铸浇铸→铸坯切割→轧制；其中，冶炼可以为转炉冶炼或电炉冶炼，此外可以根据实际需要确认是否进行LF精炼炉生产工序。本专利技术的上述出钢过程具体为转炉或电炉炉后出钢过程。进一步地，本专利技术的所述合金还包括含有硅元素和锰元素的脱氧合金化合金；加入含有硅元素和锰元素的脱氧合金化合金用于提高钢水中的硅、锰含量，以满足钢水成分的设计需求。对添加的脱氧合金化合金的种类以及用量不作严格限制，只要满足钢水中相关元素的含量需求即可；脱氧合金化合金可以选自硅铁合金、锰铁合金和硅锰合金中的至少一种，例如单独选择硅锰合金，或者同时选择硅铁合金和锰铁合金等，其用量可依据钢材的设计及实际应用需求确定。在本专利技术中，所述脱氧合金化合金的用量可以是使钢水的硅含量为0.35-0.70％，更优选为0.35-0.50％，锰含量为1.30-1.50％；更具体地，脱氧合金化合金的用量可以为每吨钢水加入约21-23.5kg。此外，对脱氧合金的加入时机不作严格限制，可以与上述多元素氮化合金同时加入到钢水中，也可以在加入上述多元素氮化合金之后先加入所述脱氧合金。进一步地，本专利技术的所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多元素氮化合金，其特征在于，以质量含量计包括：Si：20-37％，N：10-22％，Ti：8-21％，Cr：4-9％，B：0.5-3％，V≤1％，Nb≤1％，S≤0.15％，P≤0.15％，余量为铁及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种多元素氮化合金，其特征在于，以质量含量计包括：Si：20-37％，N：10-22％，Ti：8-21％，Cr：4-9％，B：0.5-3％，V≤1％，Nb≤1％，S≤0.15％，P≤0.15％，余量为铁及不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的多元素氮化合金，其特征在于，以质量含量计包括：Si：20-30％，N：15-20％，Ti：10-20％，Cr：5-9％，B：1-3％，V≤1％，Nb≤1％，S≤0.15％，P≤0.15％，余量为铁及不可避免的杂质；
优选地，所述多元素氮化合金以质量含量计包括：Si：22-26％，N：15-19％，Ti：13-16％，Cr：7-8％，B：1.5-2％，V：0.5-0.6％，Nb：0.3-0.5％，S≤0.15％，P≤0.15％，余量为铁及不可避免的杂质。


3.根据权利要求1或2所述的多元素氮化合金，其特征在于，所述多元素氮化合金的粒度为5-40mm。


4.权利要求1-3任一所述的多元素氮化合金在制备热轧带肋钢筋中的应用；
优选地，在制备热轧带肋钢筋时采用所述多元素氮化合金和钒氮合金进行强化。


5.一种热轧带肋钢筋的制备方法，其特征在于，包括：在出钢过程中且在通入惰性气体的条件下向钢水中加入合金；其中，所述合金包括权利要求1-3任一所述的多元素氮化合金；
优选地，所述多元素氮化合金的用量为每吨钢水加入0.3-0.8kg多元素氮化合金，进一步优选为0.3-0.6kg，更优选为0.3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾文军，张国新，刘福成，路丰，
申请(专利权)人：凌源钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21