一种钒铬微合金化大规格超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钒铬微合金化大规格超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法，本方法在炼钢出钢钢包加入一定量含钒生铁替代昂贵的钒合金，增加了钢水V含量，降低了钒合金加入量；炼钢脱氧合金化过程中加入硅氮合金，钢水通过LF炉精炼吹氮处理，增加了钢水中氮含量，降低了钢中V/N配比值，增加了V(C，N)沉淀析出的驱动力，促进了轧制过程V从固溶状态向碳氮化物析出相的转移，细小弥散的V(C，N)析出相大量形成和析出，使钢的析出强化效果明显改善；本方法工艺具有生产成本低、工艺适用性及控制性强等特点，大幅降低了GB/T 1499.2‑2018实施后HRB600钢筋生产成本，改善了抗震性能和耐蚀性能，提高了产品市场竞争力，具有显著的经济和社会效益。

A preparation method of V-Cr microalloyed large size ultrafine grain high strength, toughness, corrosion resistance and earthquake resistant steel bar

【技术实现步骤摘要】
一种钒铬微合金化大规格超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法
本专利技术涉及一种钒铬微合金化大规格超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法，具体涉及一种钒铬微合金化大规格600MPa超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋及一种钒铬微合金化大规格500MPa超细晶耐蚀抗震钢筋的制备方法，还涉及一种铌钒微合金化400MPa级超细晶高强韧抗震钢筋的制备方法。
技术介绍
随着我国建筑向高层、大跨度及抗震结构方向的不断发展，开发高强韧、综合性能优异的500MPa、600MPa抗震钢筋已是钢铁行业提升技术水平和产品结构调整的重要任务之一。为促进建筑用钢升级换代，国内少数热轧带肋钢筋生产企业开始采用钒微合金化工艺生产HRB600、500MPa高强钢筋，钢中加入一定量的钒氮合金，由于钒氮合金价格昂贵，导致生产成本较高，此外，该工艺生产钢筋抗震性能匹配性不好，HRB600高强钢筋生产成本的降低和产品市场竞争力的提升。目前国内针对GB/T1499.2-2018标准实施后大规格HRB600高强钢筋的生产，主要采用钒氮微合金化工艺，钢中V含量控制≥0.150wt%，通过热轧工艺得到宏观金相、截面维氏硬度、微观组织满足GB/T1499.2-2018标准的大规格HRB600高强钢筋，钢筋显微组织晶粒度大多控制在9.5-10.5级。国内针对500MPa高强抗震钢筋的相关研究也是采用钒氮微合金化工艺，钢中V含量控制≥0.085wt%，通过适当控轧工艺得到宏观金相、截面维氏硬度、微观组织满足GB/T1499.2-2018标准的500MPa高强钢筋，钢筋显微组织铁素体晶粒度控制在9.5-11.0级。目前国内尚无本专利技术采用的制备方法制备钒铬微合金化大规格600MPa及500MPa的超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的研究报道。另外，目前国内针对GB/T1499.2-2018标准实施后HRB400E直条抗震钢筋的生产，主要采用钒氮微合金化工艺，钢中V含量控制为0.025-0.035wt%，通过适当控轧控冷工艺得到宏观金相、截面维氏硬度、微观组织满足GB/T1499.2-2018标准的HRB400E钢筋，钢筋显微组织晶粒度大多控制在9.5-10.5级；目前国内也无本专利技术采用的制备方法制备铌钒微合金化400MPa级超细晶高强韧抗震钢筋的研究报道。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的第一目的在于提供一种钒铬微合金化大规格600MPa超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法，本专利技术的第二目的在于提供一种钒铬微合金化大规格500MPa超细晶耐蚀抗震钢筋的制备方法，本专利技术的第三目的是提供一种铌钒微合金化400MPa级超细晶高强韧抗震钢筋的制备方法。本专利技术的第一目的是这样实现的：一种钒铬微合金化大规格600MPa超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法，具体包括以下步骤：A、钢水冶炼：将废钢、生铁及铁水分别按80-110kg/t钢、30kg/t钢、930-960kg/t钢的配比加入LD转炉，之后进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为20-24kg/t钢，轻烧白云石加入量为15-20kg/t钢，菱镁球加入量为1.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.07wt%，出钢温度≤1640℃；出钢前钢包按8.0kg/t钢的量，加入下列质量比的含钒生铁：成分C3.5wt%、Si0.35wt%、Mn0.60wt%、V1.05wt%、P0.235wt%、S0.070wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，含钒生铁加入钢包后烘烤3分钟；出钢前向加入含钒生铁并烘烤过的钢包底部按2.0kg/t钢的量，加入下列质量比的渣洗脱硫剂进行渣洗：Al2O321.5wt%，SiO25.2wt%，CaO46.5wt%，Al9.2wt%，MgO6.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为15～20NL/min；所述废钢化学成分C0.20-0.25wt%，Si0.40-0.65wt%，Mn1.25-1.50wt%，P0.028-0.045wt%，S0.020-0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述生铁化学成分C3.2-3.5wt%、Si0.25-0.45wt%、Mn0.50-0.75wt%、P0.075-0.095wt%、S0.020-0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述铁水化学成分C4.2-4.8wt%、Si0.20-0.45wt%、Mn0.45-0.65wt%、P0.080-0.110wt%、S≤0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述铁水温度≥1280℃。B、脱氧合金化：将冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅铝钙块状脱氧剂→硅铁→硅锰合金→高碳锰铁→高碳铬铁→硅氮合金→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铝钙脱氧剂：Si32.5wt%，Ca15.5wt%，Al10.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.5～7.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按7.4kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn65.3wt%，Si17.2wt%，C1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按9.5～11.5kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn74.6wt%，C7.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.3～7.3kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr54.2wt%，C7.8wt%，P0.085wt%，S0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30-0.40kg/t钢的量，加入下列质量比的硅氮合金：Si46.5wt%，N35.2wt%，C0.95wt%，P0.045wt%，S0.024wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.60～1.75kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V77.8wt%，N15.7wt%，C3.45wt%，P0.085wt%，S0.067wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉进行精炼处理；C、钢水LF炉精炼：将钢水吊到LF炉精炼工位接好氮气带，开启氮气采用流量为15～20NL/min的氮气对钢水进行吹氮处理，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电化渣3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况；若渣样偏稀和颜色偏黑，补加石灰3.0～4.0kg/t钢调渣，反之加预熔型精炼渣1.0～2.0kg/t钢调整；之后测温、取样，根据钢样和温度检测结果，加入合金调整钢液成分和下电极升温，确保成分和温度合格；精炼结束后对钢水进行小流量软吹氮，吹氮时间3分钟，氮气流量控制为15～20NL/min；吹氮结束后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；D、钢水浇铸：在中间包温度为1528～1543℃，拉速为2.5～2.7m/min，结晶器冷却水流量为130～140m3/h，二冷比水量为1.8～2.0L/kg的条件下，采用R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钒铬微合金化大规格600MPa超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法，所述钒铬微合金化大规格600MPa超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋具有下列重量份的化学成分：C 0.23～0.26wt%、Si 0.40～0.55wt%、Mn 1.20～1.35wt%、Cr 0.37～0.42wt%、V 0.125～0.135wt%、S≤0.040wt%、P≤0.045wt%、O≤0.0055wt%、N 0.0225～0.0240wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其特征在于，具体包括以下步骤：/nA、钢水冶炼：将废钢、生铁及铁水分别按80-110kg/t

【技术特征摘要】
1.一种钒铬微合金化大规格600MPa超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法，所述钒铬微合金化大规格600MPa超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋具有下列重量份的化学成分：C0.23～0.26wt%、Si0.40～0.55wt%、Mn1.20～1.35wt%、Cr0.37～0.42wt%、V0.125～0.135wt%、S≤0.040wt%、P≤0.045wt%、O≤0.0055wt%、N0.0225～0.0240wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其特征在于，具体包括以下步骤：
A、钢水冶炼：将废钢、生铁及铁水分别按80-110kg/t钢、30kg/t钢、930-960kg/t钢的配比加入LD转炉，之后进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为20-24kg/t钢，轻烧白云石加入量为15-20kg/t钢，菱镁球加入量为1.0kg/t钢，控制终点碳含量≥0.07wt%，出钢温度≤1640℃；出钢前钢包按8.0kg/t钢的量，加入下列质量比的含钒生铁：成分C3.5wt%、Si0.35wt%、Mn0.60wt%、V1.05wt%、P0.235wt%、S0.070wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，含钒生铁加入钢包后烘烤3分钟；出钢前向加入含钒生铁并烘烤过的钢包底部按2.0kg/t钢的量，加入下列质量比的渣洗脱硫剂进行渣洗：Al2O321.5wt%，SiO25.2wt%，CaO46.5wt%，Al9.2wt%，MgO6.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为15～20NL/min；所述废钢化学成分C0.20-0.25wt%，Si0.40-0.65wt%，Mn1.25-1.50wt%，P0.028-0.045wt%，S0.020-0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述生铁化学成分C3.2-3.5wt%、Si0.25-0.45wt%、Mn0.50-0.75wt%、P0.075-0.095wt%、S0.020-0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述铁水化学成分C4.2-4.8wt%、Si0.20-0.45wt%、Mn0.45-0.65wt%、P0.080-0.110wt%、S≤0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述铁水温度≥1280℃；
B、脱氧合金化：将冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅铝钙块状脱氧剂→硅铁→硅锰合金→高碳锰铁→高碳铬铁→硅氮合金→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铝钙脱氧剂：Si32.5wt%，Ca15.5wt%，Al10.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.5～7.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅铁：Si73.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按7.4kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn65.3wt%，Si17.2wt%，C1.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按9.5～11.5kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn74.6wt%，C7.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.3～7.3kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr54.2wt%，C7.8wt%，P0.085wt%，S0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.30-0.40kg/t钢的量，加入下列质量比的硅氮合金：Si46.5wt%，N35.2wt%，C0.95wt%，P0.045wt%，S0.024wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.60～1.75kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V77.8wt%，N15.7wt%，C3.45wt%，P0.085wt%，S0.067wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉进行精炼处理；
C、钢水LF炉精炼：将钢水吊到LF炉精炼工位接好氮气带，开启氮气采用流量为15～20NL/min的氮气对钢水进行吹氮处理，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电化渣3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况；若渣样偏稀和颜色偏黑，补加石灰3.0～4.0kg/t钢调渣，反之加预熔型精炼渣1.0～2.0kg/t钢调整；之后测温、取样，根据钢样和温度检测结果，加入合金调整钢液成分和下电极升温，确保成分和温度合格；精炼结束后对钢水进行小流量软吹氮，吹氮时间3分钟，氮气流量控制为15～20NL/min；吹氮结束后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
D、钢水浇铸：在中间包温度为1528～1543℃，拉速为2.5～2.7m/min，结晶器冷却水流量为130～140m3/h，二冷比水量为1.8～2.0L/kg的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将C步骤的钢水浇铸成断面150mm×150mm的钢坯；
E、钢坯加热：将D步骤钢坯送入均热段炉温为1070～1100℃的加热炉中，加热60分钟，钢坯出钢之后推送至全连续式棒材轧机进行轧制；
F、钢坯控轧控冷：将E步骤钢坯在速度为0.4～0.5m/s的轧制条件下粗轧6个道次；之后在速度为2.5～3.0m/s的轧制条件下中轧4个道次；之后进入精轧前预水冷装置进行精轧前控冷，冷却水量为60～80m3/h，预水冷后钢筋进精轧温度控制为950～980℃；最后在速度为8.0～9.0m/s的轧制条件下精轧2个道次；将精轧后钢材通过0.5个长4.0米的长管水冷段装置和1～2个长800mm的短管水冷段装置进行多段分级控冷，长管水冷段和短管水冷段间隔200mm，短管水冷段间隔100mm，长管水冷段水泵压力为1.3～1.5MPa,短管水冷段水泵压力为1.0～1.1MPa；控冷后钢筋在冷床自然空冷至室温，即获得目标物。


2.根据权利要求1所述的一种钒铬微合金化大规格600MPa超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法，其特征在于，步骤D中，铸坯出拉矫机矫直温度控制为960～980℃。


3.根据权利要求1所述的一种钒铬微合金化大规格600MPa超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法，其特征在于，步骤E中，钢坯出钢温度为1030～1050℃。


4.根据权利要求1所述的一种钒铬微合金化大规格600MPa超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法，其特征在于，F步骤中，控冷后钢筋上冷床温度控制为920～940℃。


5.一种钒铬微合金化大规格500MPa超细晶耐蚀抗震钢筋的制备方法，所述钒铬微合金化大规格500MPa超细晶耐蚀抗震钢筋具有下列重量份的化学成分：C0.21～0.25wt%、Si0.45～0.55wt%、Mn1.25～1.40wt%、Cr0.30～0.35wt%、V0.065～0.080wt%、S≤0.040wt%、P≤0.045wt%、O≤0.0070wt%、N0.0165～0.0200wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其特征在于具体包括以下步骤：
a、钢水冶炼：将废钢、生铁及铁水分别按160-180kg/t钢、30-40kg/t钢、850-880kg/t钢配比，加入LD转炉，之后进行常规顶底复合吹炼，加入常规石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为20-25kg/t钢，轻烧白云石加入量为15-18kg/t钢，菱镁球加入量为0.5kg/t钢，控制终点碳含量≥0.07wt%，出钢温度≤1625℃；出钢前钢包按4.0kg/t钢的量，加入下列质量比的含钒生铁：成分C3.5wt%、Si0.40wt%、Mn0.65wt%、V1.50wt%、P0.205wt%、S0.075wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；出钢前向加入含钒生铁的钢包底部按1.0kg/t钢的量，加入渣洗料进行渣洗，出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量控制为15～20/NL/min；所述废钢化学成分C0.20-0.25wt%，Si0.35-0.60wt%，Mn1.25-1.50wt%，P0.032-0.050wt%，S0.028-0.050wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述生铁化学成分C3.2-3.4wt%、Si0.20-0.40wt%、Mn0.40-0.60wt%、P0.080-0.100wt%、S0.020-0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述铁水化学成分C4.2-4.6wt%、Si0.25-0.45wt%、Mn0.40-0.70wt%、P0.085-0.110wt%、S≤0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，所述铁水温度≥1290℃；所述渣洗料化学成分Al2O321.5wt%，SiO25.2wt%，CaO46.5wt%，Al9.2wt%，MgO6.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；
b、脱氧合金化：将a步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：硅铝钙脱氧剂→硅铁→硅锰合金→高碳锰铁→高碳铬铁→硅氮合金→高氮钒合金，依次向钢包中加入下...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，赵宇，张卫强，王卫东，邓家木，刘林刚，张瑜，张红斌，王文锋，赵亮，刘红兵，李金柱，吴光耀，曹重，苏灿东，高连坤，陈必胜，武天寿，曹云，杨冠龙，陈爱林，
申请(专利权)人：武钢集团昆明钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53