本发明涉及钢铁冶金，具体涉及一种多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法。

背景技术：

1、热轧带肋钢筋广泛应用于建筑工程领域，其强度、塑性及组织稳定性直接影响建筑结构的承载能力和使用安全。为使钢筋的化学成分、金相组织和力学性能满足相应国家标准，现有生产工艺通常在钢水冶炼过程中加入锰、硅、钛、铌、钒等合金元素，通过固溶强化、析出强化和细化晶粒等方式提高钢筋的屈服强度和综合性能。

2、其中，钛、铌等微合金元素能够与钢中的碳、氮结合形成氮化物或碳氮化物析出相，从而抑制奥氏体晶粒长大并提高钢材强度。然而，钢中氮含量及氮的利用状态会直接影响微合金元素的强化效果。当钢中有效氮含量不足或者含氮物料在加入过程中损失较大时，为保证钢筋达到规定的强度要求，通常需要增加锰、钛等合金元素的加入量，由此造成合金单耗和吨钢生产成本增加。

3、现有增氮工艺通常在钢水出钢、精炼或钢包处理过程中加入氮化硅、氮化硅锰等含氮材料，但含氮材料的加入时序、钢渣状态以及其与其他合金物料之间的相互影响，均会影响氮元素进入钢水的效果。当含氮材料与合金及碳粉同时加入，或者在合金和碳粉已经开始加入后再加入时，含氮组分可能难以在钢水和钢渣体系中充分分散，并可能发生氧化、逸散或随炉渣损失，导致钢中氮含量波动，难以充分发挥氮与钛、铌等微合金元素之间的配合强化作用。

4、此外，现有钢筋生产工艺通常将合金成分控制和轧制温度控制分别进行考虑，缺少针对增氮强化剂加入顺序、钢中氮含量、低锰低钛成分以及轧制温度制度的协同控制。在保证hrb400级热轧带肋钢筋屈服强度的情况下，如何提高含氮组分的利用效果，降低锰合金和钛合金的加入量，并保持现有生产线和主要工艺基本不变，仍是钢筋生产过程中需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，在保证hrb400级热轧带肋钢筋屈服强度的情况下，能够提高含氮组分的利用效果，降低锰合金和钛合金的加入量，并保持现有生产线和主要工艺基本不变。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、一种多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，包括以下步骤：

4、s1、在钢水出钢过程中，向钢包内加入多元增氮强化剂，并使多元增氮强化剂在合金和碳粉加入之前加入完毕；

5、s2、在多元增氮强化剂加入完毕后，向钢水中加入合金和碳粉，对钢水进行成分调整；

6、s3、将成分调整后的钢水进行连铸，得到钢坯，并对钢坯进行加热和轧制，得到钢筋。

7、可选的，多元增氮强化剂包括造渣组分和含氮组分，造渣组分包括cao和al2o3，含氮组分包括氮化物和碳氮化物中的至少一种。

8、可选的，多元增氮强化剂按质量百分比计包括：cao 45%～50%、al2o322%～25%、氮化物和碳氮化物总量不低于20%、sio2不高于6%、h2o不高于1%，余量为不可避免的杂质。

9、可选的，氮化物包括氮化硅。

10、可选的，多元增氮强化剂的加入量为0.55kg/t钢。

11、可选的，成分调整后的钢水按质量百分比计包括：c 0.23%～0.25%、si 0.40%～0.45%、mn 1.25%～1.30%、ti 0.005%～0.010%、nb 0.010%～0.015%，n含量为130～160ppm，余量为fe和不可避免的杂质。

12、可选的，对钢坯进行加热和轧制时，钢坯在加热炉内的均热段温度为1100～1150℃，开轧温度为1020～1060℃，开轧后至轧件上冷床前不进行中间控温，上冷床温度为920～950℃。

13、可选的，cao和al2o3在出钢过程中参与造渣，以减少含氮组分在出钢过程中的损失。

14、可选的，合金包括锰合金、硅合金、钛合金和铌合金。

15、可选的，钢筋为hrb400级热轧带肋钢筋，钢筋的屈服强度不低于425mpa。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

17、（1）本发明在钢水出钢过程中加入多元增氮强化剂，并使多元增氮强化剂在合金和碳粉开始加入之前全部加入完毕，使强化剂中的造渣组分和含氮组分能够优先参与钢水和钢渣体系的形成，有利于含氮组分在钢包内分散，减少含氮组分在出钢过程中的损失，提高钢中氮含量的稳定性。

18、（2）本发明通过将钢中氮含量与ti、nb微合金元素含量进行匹配，使氮与ti、nb形成相应的氮化物或碳氮化物析出相，充分发挥析出强化和细化晶粒作用。在mn含量降低约0.10个百分点、ti含量降低约0.005个百分点的情况下，所得hrb400级热轧带肋钢筋的屈服强度仍能够达到425mpa以上，从而减少锰合金和钛合金的消耗，降低生产成本。

19、（3）本发明将多元增氮强化剂的加入时序、钢水成分控制和轧制温度制度进行协同配合，无需对现有炼钢、连铸和轧钢生产线进行较大改造，其他生产工序可以继续按照原工艺执行，因而具有工艺调整简单、实施方便且便于在现有钢筋生产线上推广应用的优点。

技术特征：

1.一种多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，其特征在于，所述多元增氮强化剂包括造渣组分和含氮组分，所述造渣组分包括cao和al2o3，所述含氮组分包括氮化物和碳氮化物中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，其特征在于，所述多元增氮强化剂按质量百分比计包括：cao 45%～50%、al2o322%～25%、氮化物和碳氮化物总量不低于20%、sio2不高于6%、h2o不高于1%，余量为不可避免的杂质。

4.根据权利要求2所述的多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，其特征在于，所述氮化物包括氮化硅。

5.根据权利要求1所述的多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，其特征在于，所述多元增氮强化剂的加入量为0.55kg/t钢。

6.根据权利要求1所述的多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，其特征在于，成分调整后的钢水按质量百分比计包括：c 0.23%～0.25%、si 0.40%～0.45%、mn 1.25%～1.30%、ti 0.005%～0.010%、nb 0.010%～0.015%，n含量为130～160ppm，余量为fe和不可避免的杂质。

7.根据权利要求1所述的多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，其特征在于，对所述钢坯进行加热和轧制时，所述钢坯在加热炉内的均热段温度为1100～1150℃，开轧温度为1020～1060℃，开轧后至轧件上冷床前不进行中间控温，上冷床温度为920～950℃。

8.根据权利要求2所述的多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，其特征在于，所述cao和al2o3在出钢过程中参与造渣，以减少所述含氮组分在出钢过程中的损失。

9.根据权利要求1所述的多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，其特征在于，所述合金包括锰合金、硅合金、钛合金和铌合金。

10.根据权利要求1所述的多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，其特征在于，所述钢筋为hrb400级热轧带肋钢筋，所述钢筋的屈服强度不低于425mpa。

技术总结
本发明公开了一种多元增氮强化剂应用于钢筋中的工艺控制方法，包括：在钢水出钢过程中向钢包内加入多元增氮强化剂，并使所述多元增氮强化剂在合金和碳粉加入之前加入完毕；随后加入合金和碳粉进行成分调整，使钢中氮含量为130～160ppm；再将钢水连铸成钢坯，并在均热段温度1100～1150℃、开轧温度1020～1060℃及上冷床温度920～950℃条件下进行轧制。所述多元增氮强化剂包括CaO、Al2O3以及氮化物和/或碳氮化物。本发明能够提高含氮组分的利用效果，促进Ti、Nb的析出强化，在降低Mn和Ti用量的情况下，使所得HRB400级热轧带肋钢筋的屈服强度达到425MPa以上，从而降低合金消耗和生产成本。
技术研发人员：刘海斌,贾来辉,王学礼
受保护的技术使用者：中天钢铁集团（南通）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2026/9/4