专利名称：：一种低碳微细夹杂物强化螺纹钢及其制造方法
技术领域：
：本发明属于钢铁冶炼
技术领域：
，具体涉及一种低碳微细夹杂物强化螺纹钢及其制造方法。
背景技术：
：众所周知，钢材中的夹杂物是造成钢材断裂、裂纹、疲劳特性恶化、强度降低的重要原因之一，同时，析出强化已经成为大幅度提高钢的强度、韧性、焊接、时效等性能、降低生产成本、提高经济效益的最重要的方式之一，微合金元素通过细化晶粒以及微细析出来达到强化钢的目的，对热轧过程中Nb、V、Ti、Cu、P、N、Al、Ni、Mo、0等元素形成的纳米析出物的控制是微合金化钢的核心技术。在新产品开发方面，以减少合金用量，降低轧制力，提高钢的强韧性为目的的微合金纳米析出物控制更是应用广泛，此技术为基础的管线钢的开发(X80、XIOO、X120),高强度船板钢的开发(D32、E32、D36、E36、E40、F32、F36、F40)以及高性能汽车用钢的开发IF钢、双相钢(DP)、复相钢(CP)、相变诱导塑性钢(TRIP)等的开发已经实用化；高强度螺纹钢、H型钢的开发也是以微合金化纳米析出物的控制为基础。纳米夹杂物的析出强化代替Ni、V、Ti等微合金元素降低成本也是冶金前沿发展的主要方向，应用钢中的氮、氧、锰、硫、磷等的平衡控制后续轧制过程中的微细析出，从而达到微合金元素的作用，同时，夹杂物析出强化可以降低对夹杂物的去除成本，还可以代替部分锰合金，这对钢铁dk业降低产品的成本具有重要意义。目前，对于钢中的夹杂物的处理普遍的做法是一方面，通过对钢水底吹氩去除钢中的大型夹杂物，另一方面，在钢中加入一定量的钙，对夹杂物进行变性无害化处理。对夹杂物处理的最新技术是新日本制铁株式会社专利(申请号94190610.8)"氧化物类夹杂物超细分散钢"，该发明涉及"使氧化物类夹杂物细微分散的钢，该发明的基本概念在于，使氧化物类夹杂物尽可能细微地分散在钢中，以避免夹杂物对钢材质量带来的不利影响。也就是，钢材中氧化物类夹杂物的大小越大，相应于该部分的应力越容易集中，越容易产生缺陷，因此，希望尽可能小地细微地分散，结果发现含有入A1的实用碳钢中，相应于总氧(T.o)含量，添加适宜量Mg的氧化物类夹杂物能够细微分散于钢中。该方法的基本点是通过添加Mg，将氧化物的组成从AlA变换成MgO.Al203或MgO，由此防止氧化物的凝聚，谋求细微分散"。以上方法的缺点在于一方两，镁是非常活泼的金属，密度小，易燃，难以加入钢中，及时加入钢中也难以均匀。另一方面，该方法仅限于对Al203的无害化处理，对于硫化物、氮化物、铁碳化物、其它氧化物没有涉及；另外，目前建筑用螺纹钢普遍的碳含量为O.17_0.28%，强度指标在500Mpa以下，若通过微细夹杂物进一步提高其强度，则塑性指标需要相应的提高，焊接性能需要提高才能应用，本发明采用了低碳成分设计并相应提高锰的含量。CN1529762公开了防止钢水中夹杂物的凝集体，通过使夹杂物微细分散于钢板和钢铸坯中，能够可靠地防止表面瑕疵的低碳薄钢板，低碳钢铸坯及其制造方法。所述制造方法为将钢水的碳浓度脱碳到0.01质量％以下后，向该钢水添加A1进行预脱氧处理，使钢水中的溶解氧浓度为0.01质量％以上、0.04质量％以下，接着添加Ti和至少La、Ce，对此钢水进行铸造。由此方法得到钢板和铸坯。
发明内容本发明提供了一种低碳微细夹杂物强化钢及其制造方法，要解决的技术问题是利用钢中夹杂物强化钢的性能。发明概述在钢的冶炼过程中采用夹杂物上浮动力学原理、夹杂物生成热力学原理，控制外来夹杂与内生夹杂的粒度、种类，使夹杂物作为强化钢的性能的有益物质，降低夹杂物的处理成本，节省合金用量，实现减量化生产，节约资源保护环境，同时降低碳含量提高材料的焊接性能和塑性。发明详述本发明的技术方案如下一种低碳微细夹杂物强化钢,钢的化学成分重量百分比如下C:0.0050.1%，Si:0.20.7%，Mm1.01.8%，N:0.0050.007%,P:0.04—0.1%，S《0.015%，其余为Fe和微量杂质。以上钢的化学成分的确定主要考虑C可提高钢的强度和脆性降低钢的塑性、韧性和焊接性能，采用0.0050.1%的低含碳量可以提高钢的塑性、韧性和焊接性能。Si可以提高钢的强度和脆性降低钢的塑性、韧性，采用0.20.7%的Si可以较大的提高钢的强度。Mn能提高钢的强度,锰含量在《1.0时，可k提高钢的韧性,锰含量在1.01.8%时,对钢的韧性影响不明显。添加1.01.8%的锰既可以提高钢的强度又不会明显降低钢的韧性。N:微量的氮对钢是有益的，氮含量多时会对钢产生时效现象和使钢中产生气泡和疏松，添加0.0050.007%的微量氮，氮以氮化物质点形式存在于钢中，能阻碍奥氏体晶粒长大，细化钢的晶粒，从而提高钢的强度和韧性。P:P有强烈的固溶强化作用，使钢的强度硬度提高，而韧性塑性降低，添加0.04—0.W的P是为了提高钢的强度。S:硫能对钢产生热脆和偏析现象，是有害元素，所以S的含量越少越好，综合考虑成本因素选择控制S《0.015%。进一步优选的，钢的化学成分重量百分比含量为C:0.07%、Si:0.4-0.5%、Mn:1.4%、N:0,006%,P《0.050%、S《0.01%、其余为Fe和微量杂质。一种低碳微细夹杂物强化钢的制造方法，包括铁水预处理、复吹转炉冶炼、LF钢包精炼、软吹氩、板坯连铸，热轧制，其特征在于，控制钢的化学成分重量百分比含量为C:0.0050.1%，Si:0.20.7%，Mm1.01.8%，N:0.0050.007%，P:0.04—0.1%，S《0.015%，其余为Fe和微量杂质。上述的软吹氩是在钢包底吹氩吹气强度0.l—O.15m3/t.min、吹气时间10—15min。上述板坯连铸，通过精炼处理保证在连铸中间包位置溶解氧[O]0.002—0.006%wt。热轧制过程中，控制精轧终轧温度控制在75085CTC。精轧后对钢采用穿水冷却方式，冷却速度控制在100—20(TC/秒。控制穿水后、空冷前温度为560—660°C。采用高强度冷却手段，目的在于使硫化物、氧化物、氮化物、碳化物、铁碳化物等纳米析出物发挥沉淀作用，增加钢的强度。以上方法，本发明没有特别限定的部分均可采用普通螺纹钢生产工艺。本发明克服了以上新日本制铁株式会社的(申请号94190610.8)"氧化物类夹杂物超细分散钢"的缺点，提供了一种应用特定的低碳微细夹杂物强化螺纹钢的生产方法，其特点是在钢的冶炼过程中采用夹杂物上浮动力学原理、夹杂物生成热力学原理，控制外来夹杂与内生夹杂的粒度、种类，使夹杂物作为强化钢的性能的有益物质，降低夹杂物的处理成本，节省合金用量，实现减量化生产，节约资源保护环境。本发明尤其应用于螺纹钢与中厚板的生产。有益效果本发明以控制钢水成分、反应平衡、轧制参数、冷却强度为手段，使硫化物、氧化物、氮化物、碳化物、铁碳化物等纳米析出物发挥沉淀强化作用，代替部分合金元素，不用铌、钒等昂贵的稀有金属，降低合金用量，成本降低，通过低碳、微细夹杂物控制提高了强度，增加了塑性性能，经过试验，成本比微合金化三级螺纹钢降低成本20—50元/吨，强度达到600MPa以上。本发明的低碳高强度螺纹钢的强度高，韧性好，可焊性能优良，增加了钢材的使用安全性能。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例l:螺纹钢，规格①181、成分s<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2、制备方法，步骤如下(1)通过铁水预处理进行脱硫；(2)采用顶底复吹转炉冶炼钢水，控制P、C、Si、Mn含量；(3)通过LF精练炉脱硫调整钢水C、Si、Mn、S含量，并底吹氩气，吹氩吹气强度为0.12mVt.min、吹气时间12min，控制夹杂物粒度种类；(4)经连铸机把钢水铸成方坯，在连铸中间包位置溶解氧[O]0.005%wt;(5)把方坯轧成螺纹钢，并穿水控制冷却，冷却速度控制在100—20(TC/秒，精轧后温度850。C，穿水后温度66(TC。3、产品性能检测方法及数据用拉伸方法测量螺纹钢的强度和延伸率，列于下表0sob焊接性能MpaMPa%51062017好实施例2:螺纹钢，规格(D251、成分5化学成分(wt%)CSiMnNPs<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2、制备方法，步骤如下(1)通过铁水预处理进行脱硫；(2)采用顶底复吹转炉冶炼钢水,控制P、C、Si、Mn含量。(3)通过LF精练炉脱硫调整钢水CSiMnS含量，并底吹氩气，吹氩吹气强度0.10m3/t.min、吹气时间15min，控制夹杂物粒度种类；(4)经连铸机把钢水铸成方坯，在连铸中间包位置溶解氧[O]0.004%wt;(5)把方坯轧成螺纹钢，并穿水控制冷却，冷却速度控制在100—20(TC/秒，精轧后温度83(TC,穿水后温度620'C。3、产品性能检测方法及数据用拉伸方法测量螺纹钢的强度和延伸率，测试结果列于下表-<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例3:螺纹钢，规格①351、成分s化学成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2、制备方法同实施例l，所不同的是(5)把方坯轧成螺纹钢，精轧后温度80(TC，穿水后温度59(TC3、产品性能检测方法及数据用拉伸方法测量螺纹钢的强度和延伸率，测试结果列于下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1.一种低碳微细夹杂物强化钢，其特征在于钢的化学成分重量百分比如下C0.005～0.1％，Si0.2～0.7％，Mn1.0～1.8％，N0.005～0.007％，P0.04～0.1％，S≤0.015％，其余为Fe和微量杂质。2.如权利要求l所述的低碳微细夹杂物强化钢，其特征在于钢的化学成分重量百分比含量为C:0.07%、Si:0.40.5%、Mm1.4%、N:0.006%,P《0.050%、S《0.01%、其余为Fe和微量杂质。3.—种低碳微细夹杂物强化钢的制造方法，包括铁水预处理、复吹转炉冶炼、LF钢包精炼、软吹氩、板坯连铸，热轧制，其特征在于，控制钢的化学成分重量百分比含量为C:0.0050.1%，Si:0.20.7%，Mn:1.01.8%，N:0.0050.007%，P:0.040.1%，S《0.015%，其余为Fe和微量杂质;所述的软吹氩是在钢包底吹氩吹气强度0.10.15m3/t.min、吹气时间1015min。4.如权利要求3所述的低碳微细夹杂物强化钢的制造方法,其特征在于通过精炼处理使在连铸中间包位置溶解氧[O]0.0020.006%wt。5.如权利要求3所述的低碳微细夹杂物强化钢的制造方法，其特征在于热轧制过程中，控制精轧终轧温度控制在75085(TC;精轧后对钢采用穿水冷却方式，冷却速度控制在10020(TC/秒；控制穿水后、空冷前温度为560660°C。全文摘要本发明提供一种低碳微细夹杂物强化螺纹钢及其制造方法，其成分为C/0.005～0.1％，Si/0.2～0.7％，Mn/1.0～1.8％，N/0.005～0.007％，P/0.04～0.1％，S≤0.015％。在钢的冶炼过程中控制外来夹杂与内生夹杂的粒度、种类，使夹杂物作为强化钢的性能的有益物质，降低夹杂物的处理成本，节省合金用量，实现减量化生产，节约资源保护环境。本发明尤其应用于螺纹钢与中厚板的生产。优点是提高强度，增加韧性，提高了可焊性能，增加了钢材的使用安全性能。文档编号C22C38/04GK101215667SQ20081001380公开日2008年7月9日申请日期2008年1月4日优先权日2008年1月4日发明者丛玉伟,张君法,蒋鲤平,许荣昌申请人:莱芜钢铁股份有限公司