专利名称：高强钢的复合强化生产方法
技术领域：
本发明属于冶炼技术领域，具体来说涉及一种高强钢的复合强化生产方法。
背景技术：
高强钢系列是以C、Mn、Si强化分级而建立的。由于珠光体的原因，以C为主导的强化机制系列高强钢(包括热轧、冷轧)由于强度的发展，出现了严重的强度与延性失调，主要表现为韧性指标低下，抗应变时效性能差，其次是施工现场的工艺性能焊接、冷弯、调直等性能差。第三是冷加工钢筋的延性差。上述质量问题表现在各类高强钢中为强度与延性不匹配，材料缺口敏感性强，抗应变时效性差，加工硬化率大，加工软化等。
目前高强钢的生产方法主要有两大类，即微合金化和轧后余热处理，此两种工艺，前者生产成本较高，后者由于钢中碳、锰等元素较高，焊接性能差。此外，高强钢生产还存在以下缺点第一，高强钢生产对自由氮含量缺乏有效控制措施。一般说转炉钢的自由氮含量在40-80ppm而且化学成分中没有足够数量的固定氮元素。自由氮Nf对钢筋的应变时效性能、钢的韧脆转变温度以及钢筋的冷弯、调直、焊接等均产生非常不良的影响。
第二，晶粒度不均匀。高强钢生产缺少细化晶粒措施。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种钢筋韧性好、焊接及抗震性能佳、生产成本低，组织均匀强度高，综合性能好的高强钢的复合强化生产方法。
本发明高强钢的复合强化生产方法主要采取以下措施来实现本发明目的1、细化组织，晶粒细化强化是钢中最重要的强化方式之一，晶粒越细，强度越高。钢中的强化元素会提高奥氏体未再结晶终止温度，从而扩大奥氏体未再结晶区，通过在未再结晶区的累积形变，得到“压扁”的奥氏体晶粒并在晶内形成大量形变带从而增加γ-α相变形核点，达到细化晶粒的目的。2、沉淀强化促进钢的基体内分布微细弥散的第二相质点，如碳化物、氮化物、氧化物、金属间化合物、亚稳中间相等，第二相质点的强化，只有当溶质粒子由基体中脱溶析出时才对强化有所贡献。在高温奥氏体再结晶析出，成为再结晶晶粒长大抑制剂；在α区析出，抑制铁素体晶粒长大。但如果微合金钢不采用其它强化手段，钢材性能将会变坏。由于以上原因的存在，导致采用单一强化技术进行钢材强化较为困难，因此采用复合强化技术。
本发明的高强钢的复合强化生产方法，包括投料、冶炼、挡渣出钢、脱氧合金化、吹氩、连铸、精整、加热、轧制、冷却、打捆、检验、入库，其特征在于(1)炼钢所需铁水、废钢、生铁等原材料均按常规工艺组织；(2)冶炼采用氧气转炉冶炼，终点碳含量控制在0.08～0.12％；产品化学成分按表1要求控制；表1 高强钢化学成分控制要求
(3)脱氧合金化SiMnFe→MnFe→SiFe→SiAlCaBa→NbFe；(4)吹氩钢包底吹氩，吹氩时间不小于4分钟，吹氩时采用弱搅拌。
(5)连铸中间包采用AlC质水口保护浇注，严禁低液面浇注，中包液面不得低于500mm；下一炉大包开浇前，中包的液面控制在400mm以上。开浇前对喷嘴进行严格对中，连铸矫直温度控制1020-1060℃，以避免连铸坯裂纹的产生。
(6)轧制采用奥氏体完全再结晶区轧制，轧制温度控制按表2进行控制表2 轧制温度控制
(7)冷却轧后冷却控制参数冷却水水温＜35℃，其它参数见表3。
表3 轧后冷却制度
本发明与现有技术相比，主要采用微处理技术优化产品成份、提高钢的纯净度，同时优化连铸冷却工艺、控制合理的轧制温度及变形参数，在钢的加热和冷却过程中通过溶解-析出行为对钢的力学性能发挥作用。充分发挥复合强化作用细化晶粒、沉淀强化，固定氮消除自由氮，改善韧性，消除应变时效，满足建筑物的持久安全性要求。其优点个包括1)节约有限的合金资源，如高强钢代替HRB335钢筋，在相同承载条件下，可比HRB335钢筋节约用钢量10-15％，节省资金约4-5％。而少用的钢筋将进一步减少电力、运输方面的压力，对环境污染减少。同时生产力学性能合格的高强钢钢筋，吨钢需加入钒铁合金1.36kg，而采用强化元素复合强化技术生产只需吨钢加入0.45kg强化元素，加入量只为钒铁合金的1/3。2)从钢材使用量计算，使用高强钢比使用II级钢筋减少14-15％，可以缩短工期以及减少用工工时等，相关链降低建筑施工成本。3)由于使用钢筋量减少，可以减轻建筑自重，提高抗震性能，因此广泛应用于高层建筑、高架、桥梁、码头等建筑。
具体实施例方式
实施例1φ28、φ25钢筋所需复合强化高强钢的生产(1)铁水917kg/t、废钢52kg/t、生铁107kg/t；(2)冶炼采用氧气转炉冶炼，终点碳含量控制在0.08～0.12％；产品化学成分按表1要求控制；表1 高强钢化学成分控制要求
冶炼完成后，挡渣出钢；(3)脱氧合金化SiMnFe→MnFe→SiFe→SiAlCaBa→NbFe；(4)吹氩钢包底吹氩，吹氩时间不小于4分钟，吹氩时采用弱搅拌。
(5)连铸中间包采用AlC质水口保护浇注，严禁低液面浇注，中包液面不得低于500mm；下一炉大包开浇前，中包的液面控制在400mm以上。开浇前对喷嘴进行严格对中，连铸矫直温度控制1020-1060℃，以避免连铸坯裂纹的产生。
(6)轧制采用奥氏体完全再结晶区轧制，轧制温度控制按表2进行控制表2 轧制温度控制
(7)冷却轧后冷却控制参数冷却水水温＜35℃，其它参数见表3。
表3 轧后冷却制度
打捆、检验、入库。
实施例2φ22、φ20钢筋所需复合强化高强钢的生产(1)铁水 917kg/t、废钢 52kg/t、生铁 107kg/t；(2)冶炼采用氧气转炉冶炼，终点碳含量控制在0.08～0.12％；产品化学成分按表1要求控制；表1 高强钢化学成分控制要求
冶炼完成后，挡渣出钢；(3)脱氧合金化SiMnFe→MnFe→SiFe→SiAlCaBa→NbFe；(4)吹氩钢包底吹氩，吹氩时间不小于4分钟，吹氩时采用弱搅拌。
(5)连铸中间包采用AlC质水口保护浇注，严禁低液面浇注，中包液面不得低于500mm；下一炉大包开浇前，中包的液面控制在400mm以上。开浇前对喷嘴进行严格对中，连铸矫直温度控制1020-1060℃，以避免连铸坯裂纹的产生。
(6)轧制采用奥氏体完全再结晶区轧制，轧制温度控制按表2进行控制表2 轧制温度控制
(7)冷却轧后冷却控制参数冷却水水温＜35℃，其它参数见表3。
表3 轧后冷却制度
打捆、检验、入库。
实施例3φ18、φ16钢筋所需复合强化高强钢的生产(1)铁水917kg/t、废钢52kg/t、生铁107kg/t；(2)冶炼采用氧气转炉冶炼，终点碳含量控制在0.08～0.12％；产品化学成分按表1要求控制；表1 高强钢化学成分控制要求
冶炼完成后，挡渣出钢；(3)脱氧合金化SiMnFe→MnFe→SiFe→SiAlCaBa→NbFe；(4)吹氩钢包底吹氩，吹氩时间不小于4分钟，吹氩时采用弱搅拌。
(5)连铸中间包采用AlC质水口保护浇注，严禁低液面浇注，中包液面不得低于500mm；下一炉大包开浇前，中包的液面控制在400mm以上。开浇前对喷嘴进行严格对中，连铸矫直温度控制1020-1060℃，以避免连铸坯裂纹的产生。
(6)轧制采用奥氏体完全再结晶区轧制，轧制温度控制按表2进行控制表2 轧制温度控制
(7)冷却轧后冷却控制参数冷却水水温＜35℃，其它参数见表3。
表3 轧后冷却制度
打捆、检验、入库。
权利要求
1.一种高强钢的复合强化生产方法，高强钢的复合强化生产方法，包括投料、冶炼、挡渣出钢、脱氧合金化、吹氩、连铸、精整、加热、轧制、冷却、打捆、检验、入库，其特征在于(1)炼钢所需铁水、废钢、生铁等原材料均按常规工艺组织；(2)冶炼采用氧气转炉冶炼，终点碳含量控制在0.08～0.12％；控制产品化学成分为C0.20％-0.24％，Si0.50％-0.65％，Mn1.26％-1.43％，Nb0.025％-0.035％，P≤0.040％，S≤0.040％，Ceq≤0.54％；(3)脱氧合金化SiMnFe→MnFe→SiFe→SiAlCaBa→NbFe；(4)吹氩钢包底吹氩，吹氩时间不小于4分钟，吹氩时采用弱搅拌；(5)连铸中间包采用AlC质水口保护浇注，中包液面不得低于500mm；下一炉大包开浇前，中包的液面控制在400mm以上；开浇前对喷嘴进行严格对中，连铸矫直温度控制1020-1060℃；(6)轧制采用奥氏体完全再结晶区轧制，轧制温度控制如下加热段温度1180-1250℃，均热段温度1160-1200℃，出炉温度1140-1200℃；(7)冷却轧后冷却控制参数冷却水水温＜35℃，穿水后温度800-870℃，上冷床温度820-900℃。
全文摘要
本发明公开了一种高强钢的复合强化生产方法，包括投料、冶炼、挡渣出钢、脱氧合金化、吹氩、连铸、精整、加热、轧制、冷却、打捆、检验、入库，其特征在于采用氧气转炉冶炼，终点碳含量控制在0.08～0.12％；控制产品化学成分；脱氧合金化SiMnFe→MnFe→SiFe→SiAlCaBa→NbFe；钢包底吹氩；连铸中间包采用AlC质水口保护浇注，连铸矫直温度控制1020－1060℃；采用奥氏体完全再结晶区轧制。本发明的方法生产的产品钢筋韧性好、焊接及抗震性能佳、生产成本低，组织均匀强度高，综合性能好。
文档编号B22D11/18GK1900325SQ20061005113
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月4日 优先权日2006年7月4日
发明者杨茂麟, 刘永林, 夏朝开, 王丽鹃, 魏福龙, 孙诚, 张芳, 李燚, 罗源, 郭武卫, 周雄 申请人:水城钢铁(集团)有限责任公司