專利名稱：富氮鈮釩微合金化500MPa、550MPa高強度抗震鋼筋及冶煉方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冶煉方法，尤其是一種富氮鈮釩微合金化500MPa、550MPa高強度 抗震鋼筋的冶煉方法，屬于煉鋼技術領域。
背景技術：
500MI^及以上級別的高強度抗震鋼筋具有強度高、安全儲備量大、抗震性能好、節(jié) 省鋼材用量、施工方便等優(yōu)越性，適合應用在高層、大跨度和抗震建筑中，是一種更節(jié)約、更 高效的新型建筑材料。目前歐盟、美國、新西蘭、澳大利亞等國普遍采用500MI^及以上級別 鋼筋作為其建筑主力級別鋼筋。為了適應建筑業(yè)飛速發(fā)展的需求，加快建筑用鋼材的更新 換代，近年來中國及地方相關部門相繼出臺了一系列文件促進500MI^高強度抗震鋼筋的 研制和推廣應用，國內一些鋼廠積極開展了 500MPa高強度抗震鋼筋的生產。目前國內500MI^及以上級別高強度抗震鋼筋主要采用釩氮微合金化工藝進行冶 煉，主要依靠微合金V(CN)第二相析出強化作用來提高鋼筋強度。上述鋼筋原料的煉鋼生 產通常是在轉爐上完成的，其鋼水中N含量偏低(只有40 50ppm)，盡管采用了釩氮微合 金化工藝，但由于合金中V/N比不理想，合金化后鋼水中的N含量仍偏低，V、N化合物的過 飽和度不夠，造成鋼中V/N比明顯高于理想化學配比，部份釩以固溶形式存在，V(CN)第二 相析出量相對較少，V的強化效果未得到充分發(fā)揮，最終導致了部份V資源的浪費和生產成 本增高，擠占了企業(yè)的利潤空間，不利于500MI^及以上級別高強度抗震鋼筋的生產和推廣 應用。

發(fā)明內容
為降低500MI^及以上級別高強度抗震鋼筋生產成本，充分利用有限的V資源，并 充分發(fā)揮V的強化效果，本發(fā)明提供一種富氮鈮釩微合金化500MPa、550MPa高強度抗震鋼 筋的冶煉方法。本發(fā)明通過在轉爐冶煉脫氧合金化過程中，加入增氮劑、鈮鐵、釩氮合金，以適當 提高鋼水中的N含量，降低鋼中的V/N、Nb/N比，增加細小彌散的V(CN)、Nb (CN)析出相，充 分發(fā)揮微合金第二相析出強化作用，通過鋼中增N和降低V、Nb含量，進而降低微合金鈮鐵 及釩氮合金加入量，最終達到降低生產成本的目的。本發(fā)明提供的是這樣一種富氮鈮釩微合金化500MPa、550MPa高強度抗震鋼筋，具 有下列質量分數的化學成分C :0· 20 0. 25wt%， Si 0. 35 0. 55wt%，Mn :1· 35 1. 58wt%，V :0. 013 0. 025wt%，Nb 0. 019 0. 032wt%, N :0. 065 0. 085wt%,S 彡 0. 040wt%,P 彡 0. 040wt%，其余為!^e及不可避免的不純物。
本發(fā)明提供的富氮鈮釩微合金化500MPa、550MPa高強度抗震鋼筋的冶煉方法，經 過下列步驟A、將溫度> 1250°C的鐵水、廢鋼及生鐵按常規(guī)加入LD氧氣轉爐中，進行頂底復合 吹煉，同時按常規(guī)加入活性石灰、輕燒白云石、菱鎂球、化渣劑進行造渣，控制渣量為60 70kg/t鋼；B、冶煉至終點并控制終點碳含量彡0.05%，出鋼溫度為1670 1700°C，終渣 Σ FeO%^ 25% ；C、在吹氮及攪拌條件下出鋼，同時先按0. 60 0. 85kg/t鋼的量，將Si含量為28. 6wt%, Ca含量為12. 3wt%，Ba含 量為9. 的復合脫氧劑投入鋼包底；出鋼至1/4 1/3時，按18. 9 19. 6kg/t鋼的量，加入Mn含量為75. 0 77. 5wt % 的錳鐵，以及按7. 8 8. 2kg/t鋼的量，加入Si含量為72. 0 74. Owt %的硅鐵，并在出鋼至 3/4前加完；在最后出鋼過程中，按0. 30 0. 50kg/t鋼的量，加入Nb含量為65. 0 67. 5wt% 的鈮鐵，以及按0. 17 0. 30kg/t鋼的量，加入粒度為15 20mm，V含量為77. 5 79. 5%， N含量為12. 0 15. 0%，C含量為3. 0 3. 5%,P≤0. 15%, S ≤ 0. 040%，余量為!^e的釩 氮合金，再按0. 70 1. 10kg/t鋼的量，加入粒度為15 25mm，N含量為9. 0 11.5%，C含 量為 2. 0 2. 5%,Mn 含量為 42 44%，Si 含量為 21 23%，P ≤ 0. 20%,S ≤ 0. 045%, 余量為Fe的增氮劑；D、出鋼完畢，向鋼包中的鋼水中吹入常規(guī)量的氮200 400秒，之后按常規(guī)加入鋼 包覆蓋劑，再按常規(guī)進行澆鑄，得化學成分如下的鋼坯C :0· 20 0. 25wt%， Si 0. 35 0. 55wt%，Mn :1· 35 1. 58wt%，V :0. 013 0. 025wt%，Nb 0. 019 0. 032wt%, N :0. 065 0. 085wt%,S ≤ 0. 040wt%,P ≤ 0. 040wt%，其余為!^e及不可避免的不純物。本發(fā)明具有下列優(yōu)點和效果煉鋼過程采用增氮劑、鈮鐵、釩氮合金微合金化工 藝，操作簡單，鋼中Nb、V、N含量穩(wěn)定；由于鋼水中加入了增氮劑，生成了足夠的N，增加了 Nb、V、N化合物的過飽和度，提高了鋼中Nb(CN)、V(CN)細小析出相的數量和比例，充分發(fā)揮 了微合金元素Nb、V的析出強化作用；增N和降V、Nb工藝使微合金元素Nb、V的強化效果 得到充分發(fā)揮，鋼中Nb、V含量減少，節(jié)約了微合金鈮鐵、釩氮合金加入量；該工藝冶煉和傳 統釩氮微合金化500MPa高強度鋼筋相比，合金化成本降低65 75元/tffl，經濟效益顯著， 有利于我國高強度鋼筋的生產和推廣應用。本發(fā)明工藝具有生產成本低、工藝適應性及控制性強等優(yōu)點，生產的500MPa、 550MPa高強度鋼筋廣泛適應于高層、大型建筑工程，其抗震性和焊接性能良好。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步描述。實施例1
A、將溫度為1275°C的鐵水、廢鋼及生鐵按常規(guī)加入50噸LD氧氣轉爐后進行頂 底復合吹煉，同時按常規(guī)加入活性石灰、輕燒白云石、菱鎂球、化渣劑進行造渣，渣量控制為 60kg/tffl，采用雙渣法吹煉；B、冶煉至終點并控制終點碳含量為0.05%，出鋼溫度為1670°C，終渣 (Σ FeO% )彡22%，出鋼采用擋渣錐擋渣出鋼，鋼包渣層厚度彡45mm；C、在吹氮及攪拌條件下出鋼，同時先按0. 60kg/t鋼的量，將Si含量為^.6wt%，Ca含量為12.3wt%，Ba含量為 9. ^t%的復合脫氧劑投入鋼包底；出鋼至1/4時，按18. 9kg/t鋼的量，加入Mn含量為75. Owt %的錳鐵，以及按7. 8kg/ t鋼的量，加入Si含量為72. Owt%的硅鐵，并在出鋼至3/4前加完；在最后出鋼過程中，按0. 30kg/t鋼的量，加入Nb含量為65. 的球狀鈮鐵，以及 按0. 17kg/t鋼的量，加入粒度為15mm，V含量為77. 5%，N含量為12. 0%，C含量為3.0%， P^O. 15%, S^O. 040%，余量為狗的球狀釩氮合金，再按0. 70kg/t鋼的量，加入粒度 為15mm，N含量為9. 05%，C含量為2. 0%，Mn含量為42%，Si含量為21%，P彡0. 20%， S彡0. 045%，余量為Fe的球狀增氮劑；D、出鋼完畢，向鋼包中的鋼水吹入常規(guī)量的氮200秒，之后加鋼包覆蓋劑，將鋼水 吊至連鑄平臺在R9m 5機5流小方坯鑄機上澆鑄成150mmX 150mm小方坯，中間包溫度控制 為1535°C，采用典型拉速澆鑄，拉速控制為2. 3m/min，二冷采用中冷控制，得化學成分(質 量分數)如下的鋼坯C 0. 20%, Si 0. 35% Mn 1. 35%,N 0. 066%,V 0. 014%,Nb 0. 019%, S 0. 019%,P 0. 033%,其余為狗以及不可避免的不純物。實施例2A、將溫度為1285°C的鐵水、廢鋼及生鐵按常規(guī)加入50噸LD氧氣轉爐后進行頂 底復合吹煉，同時按常規(guī)加入活性石灰、輕燒白云石、菱鎂球、化渣劑進行造渣，渣量控制為 70kg/tffl，采用單渣法吹煉；B、冶煉至終點并控制終點碳含量為0.07%，出鋼溫度為1685 °C，終渣 (Σ FeO% )彡25%，出鋼采用擋渣錐擋渣出鋼，鋼包渣層厚度彡50mm；C、在吹氮及攪拌條件下出鋼，同時先按0. 85kg/t鋼的量，將Si含為沘.6wt%，Ca含量為12. 3wt%，Ba含量為9. 4wt% 的復合脫氧劑投入鋼包底；出鋼至1/3時，按19. 6kg/t鋼的量，加入Mn含量為77. 5襯％的錳鐵，以及按8. 2kg/ t鋼的量，加入Si含量為74. Owt%的硅鐵，并在出鋼至3/4前加完；在最后出鋼過程中，按0. 50kg/t鋼的量，加入Nb含量為67. 5wt%的球狀鈮鐵，以及 按0. 30kg/t鋼的量，加入粒度為20mm，V含量為79. 5 %，N含量為15. 0 %，C含量為3.5%， P彡0. 15%, S彡0.040%，余量為狗的球狀釩氮合金，再按1. 10kg/t鋼的量，加入粒度 為25mm，N含量為11. 5%, C含量為2. 5%, Mn含量為44%，Si含量為23%，P彡0. 20%, S彡0. 045%，余量為Fe的球狀增氮劑；D、出鋼完畢，向鋼包中的鋼水吹入常規(guī)量的氮400秒，之后加鋼包覆蓋劑，將鋼水吊至連鑄平臺在R9m 5機5流小方坯鑄機上澆鑄成150mmX 150mm小方坯，中間包溫度控制 為1535°C，采用典型拉速澆鑄，拉速控制為2. 3m/min, 二冷采用中冷控制，得化學成分(質 量分數)如下的鋼坯C 0. 25%, Si 0. 54% Mn 1. 55%,N 0. 085%,V 0. 025%, Nb 0. 032%, S 0. 024%, P 0. 031%,其余為狗以及不可避免的不純物。實施例3A、將溫度為1250°C的鐵水、廢鋼及生鐵按常規(guī)加入50噸LD氧氣轉爐后進行頂 底復合吹煉，同時按常規(guī)加入活性石灰、輕燒白云石、菱鎂球、化渣劑進行造渣，渣量控制為 65kg/tffl，采用單渣法吹煉；B、冶煉至終點并控制終點碳含量為0.06%，出鋼溫度為1700°C，終渣 (Σ FeO% )彡25%，出鋼采用擋渣錐擋渣出鋼，鋼包渣層厚度彡50mm。；C、脫氧合金化先按0. 75kg/t鋼的量，將Si含量為^.6wt%，Ca含量為12.3wt%，Ba含量為 9. ^t%的復合脫氧劑投入鋼包底；出鋼至1/4時，按19. 11^八鋼的量，加入胞含量為76.5襯％的錳鐵，以及按8.01^/ t鋼的量，加入Si含量為73. Owt%的硅鐵，并在出鋼至3/4前加完；在最后出鋼過程中，按0. 40kg/t鋼的量，加入Nb含量為66. 5wt%的球狀鈮鐵，以及 按0. 20kg/t鋼的量，加入粒度為180mm，V含量為78. 4%，N含量為13. 9 %，C含量為3.2%， P彡0. 15%, S彡0.040%，余量為狗的球狀釩氮合金，再按0.90kg/t鋼的量，加入粒度 為20mm，N含量為10. 3%, C含量為2. 2%, Mn含量為43%，Si含量為22%，P彡0. 20%, S彡0. 045%，余量為Fe的球狀增氮劑；D、出鋼完畢，向鋼包中的鋼水吹入常規(guī)量的氮300秒，之后加鋼包覆蓋劑，將鋼水 吊至連鑄平臺在R9m 5機5流小方坯鑄機上澆鑄成150mmX 150mm小方坯，中間包溫度控制 為1535°C，采用典型拉速澆鑄，拉速控制為2. 3m/min，二冷采用中冷控制，得化學成分(質 量分數)如下的鋼坯C 0. 23%, Si 0. 46%,Mn 1. 47%,N 0. 0075%,V 0. 019%,Nb 0. 028%, S 0. 034%,P 0. 037%,其余為狗以及不可避免的不純物。用上述實施例1、實施例2、實施例3得到的鋼坯，在不同的軋制條件下分別軋制， 即可得到富氮鈮釩微合金化的500MPa和550MPa兩個級別的高強度抗震鋼筋，各鋼筋的力 學性能見表1。表1為富氮鈮釩微合金化500MPa、550MPa高強度抗震鋼筋力學性能指標。
權利要求
1.一種富氮鈮釩微合金化500MPa、550MPa高強度抗震鋼筋，具有下列質量分數的化學 成分C :0. 20 0. 25wt%， Si :0. 35 0. 55wt%， Mn :1. 35 1. 58wt%, V :0. 013 0. 025wt%, Nb :0. 019 0. 032wt%, N :0. 065 0. 085wt%, S ≤ 0. 040wt%, P ≤ 0. 040wt%, 其余為Fe及不可避免的不純物。
2.一種如權利要求1所述富氮鈮釩微合金化500MPa、550MPa高強度抗震鋼筋的冶煉方 法，其特征在于經過下列工藝步驟A、將溫度>1250°C的鐵水、廢鋼及生鐵按常規(guī)加入LD氧氣轉爐中，按常規(guī)進行頂底復 合吹煉，同時加入活性石灰、輕燒白云石、菱鎂球、化渣劑進行造渣，控制渣量為60 70kg/t鋼；B、冶煉至終點并控制終點碳含量彡0.05 %，出鋼溫度為1670 1700 V，終渣中的 Σ FeO%^ 25% ；C、在吹氮及攪拌條件下出鋼，同時先按0. 60 0. 85kg/t鋼的量，將Si含為28. 6wt%, Ca含量為12. 3wt%, Ba含量為 9. ^t%的復合脫氧劑投入鋼包底；出鋼至1/4 1/3時，按18. 9 19. 6kg/t鋼的量，加入Mn含量為75. 0 77. 錳鐵，以及按7. 8 8. 2kg/t鋼的量，加入Si含量為72. 0 74. Owt %的硅鐵，并在出鋼至 3/4前加完；在最后出鋼過程中，按0. 30 0. 50kg/t鋼的量，加入Nb含量為65. 0 67. 5wt%的鈮 鐵，以及按0. 17 0. 30kg/t鋼的量，加入粒度為15 20mm，V含量為77. 5 79. 5%，N含 量為12. 0 15. 0%, C含量為3. 0 3. 5%，P≤0. 15%, S≤0. 040%，余量為Fe的釩氮 合金，再按0. 70 1. 10kg/t鋼的量，加入粒度為15 25mm，N含量為9. 0 11. 5%，C含量 為 2. 0 2. 5%，Mn 含量為 42 44%，Si 含量為 21 23%，P < 0. 20%，S < 0. 045%，余 量為Fe的增氮劑；D、出鋼完畢，向鋼包中的鋼水吹入常規(guī)量的氮200 400秒，之后加鋼包覆蓋劑，按常 規(guī)進行澆鑄，得化學成分如下的鋼坯C :0. 20 0. 25wt%， Si :0. 35 0. 55wt%， Mn :1. 35 1. 58wt%, V :0. 013 0. 025wt%, Nb :0. 019 0. 032wt%, N :0. 065 0. 085wt%, S^O. 040wt%,P ^ 0. 040wt%,其余為1 及不可避免的不純物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種富氮鈮釩微合金化500MPa、550MPa高強度抗震鋼筋及冶煉方法，所述高強度抗震鋼筋具有下列質量分數的化學成分C0.20～0.25wt％，Si0.35～0.55wt％，Mn1.35～1.58wt％，V0.013～0.025wt％，Nb0.019～0.032wt％，N0.065～0.085wt％，S≤0.040wt％，P≤0.040wt％，其余為Fe及不可避免的不純物。通過增N和降V、Nb，使微合金V、Nb的強化效果得到充分發(fā)揮，鈮鐵、釩氮合金加入量減少，節(jié)約了貴重合金加入量；和傳統釩氮合金微合金化500MPa高強度鋼筋相比，該工藝合金化成本同比降低65～75元/t鋼，經濟效益顯著，工藝生產成本低、適應性及控制性強，生產的500MPa、550MPa高強度鋼筋廣泛適應于高層、大型建筑工程，其抗震性和焊接性能良好。
文檔編號C22C38/12GK102071357SQ201110000979
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權日2011年1月5日
發(fā)明者嚴錫九, 張衛(wèi)強, 李金柱, 陳偉, 黃載富 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司