CN110923399A - 一种400MPa级螺纹钢的两步复合微合金化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶炼合金技术领域，具体涉及一种400MPa级螺纹钢的两步复合微合金化方法，通过在精炼过程后期加入V‑N合金完成V微合金化，在连铸过程中向结晶器中喂入含Ti的包芯线完成螺纹钢的Ti微合金强化。通过两步强化工艺，在满足螺纹钢性能的条件下，将Ti合金收得率由精炼喂入工艺的40‑60%提升至82‑88%，实现Ti成分的稳定控制，避免采用单一Ti微合金化生产的螺纹钢产品性能波动较大、无屈服平台的问题，降低了螺纹钢的生产成本。

Description

一种400MPa级螺纹钢的两步复合微合金化方法
技术领域
本发明属于冶炼合金技术领域，具体涉及一种400MPa级螺纹钢的两步复合微合金化方法。
背景技术
微合金工艺是在普通高强度低合金钢中添加了微量合金元素(如Nb、V、Ti等)，这些元素在钢中以固溶和碳化物的形式存在，起到细化晶粒、相变强化、沉淀强化的重要作用，使螺纹钢的机械性能得到提高，获得高强度、高韧性的微合金化螺纹钢产品。在常用微合金化的元素中，V金属性不活泼，生产过程收得率稳定，成分波动小，生产的螺纹钢性能稳定，同时具有应变时效敏感性低、焊接性优良等特点，而被众多钢厂广泛使用，导致V合金价格居高不下，增加了螺纹钢的生产成本，如何替代V完成400MPa级螺纹钢微合金化就成为螺纹钢生产关注的热点。
研究表明，Ti也是一种优良的微合金化合金，具有V合金相同的强化效果。Ti含量在0.08%以下时可以通过细化晶粒强化基体，使螺纹钢强度增加，同时改善材料塑性和韧性性能，另外Ti合金目前的价格仅是V-N合金价格的六分之一，如果用Ti替代V来完成螺纹钢的微合金化，无疑会降低螺纹钢的生产成本。
但由于钛具有很强的金属性，在高温钢水中极易氧化，目前大多数钢厂采用Ti微合金化的工艺是在精炼过程后期钢水完全脱氧后，喂入含Ti的包芯线进行Ti微合金化，尽管如此Ti合金的收得率仅仅维持40-60%，Ti合金成分在钢水中波动较大且难以准确控制。另外，钢水中Ti二次氧化形成高熔点的氧化物或氮化物，形成的氧化物在钢水中难以上浮，钢水粘度增加，钢水的可浇性变差，甚至造成水口结瘤引起浇注过程中断，生产组织难度大。更加重要的是，使用单一Ti微合金化生产的螺纹钢产品性能波动较大，在未充分时效情况下出现无屈服平台的问题，不能很好的满足螺纹钢新国标的要求。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题及不足，本发明提供一种400MPa级螺纹钢的两步复合微合金化方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种400MPa级螺纹钢的两步复合微合金化方法，该方法按照下述步骤进行：
步骤1：转炉冶炼结束，出钢过程中将V-N合金随钢流加入钢包内，完成初步的脱氧合金化，钢水完成转炉冶炼后进入LF精炼炉进行精炼处理；
步骤2：精炼进站加入钢渣脱氧剂40kg进行渣面脱氧，升温10min后观察渣面，加入渣料已完全融化，流动性好；
步骤3：钢包进入LF精炼炉进行配加V-N合金进行成分调整，进行第一步微合金化过程，所使用V-N合金V含量为77-81%，N含量为14-18%，粒度为10-50mm；
步骤:4：在二次升温过程中加入V-N合金20kg完成V微合金化；
步骤5：成分调整完成后喂入硅钙线120m，调整底吹氩流量至5m3/h进入弱吹阶段，弱吹6min后钢水出站；
步骤6：浇注过程中包温度控制在1525-1545℃，铸坯断面150mm×150mm，浇注过程结晶器液面自动控制，拉速2.8m/min，在结晶器中喂入Ti包芯线，喂入Ti包芯线直径2-6mm，钛含量为66.2-71.3%，浇注过程按照实际拉速将Ti包芯线沿保护水口外壁喂入结晶器，喂线速度0.5-5m/min，完成Ti合金的第二步微合金化过程，实现钢水的Ti微合金化；
步骤7：轧制过程控制，一加温度控制在970℃-1000℃，二加温度控制在1140℃-1160℃，均热温度控制在1160℃-1180℃，终轧温度控制在950℃-1000℃，上冷床温度控制在900±20℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在精炼过程后期加入V-N合金完成V微合金化，在连铸过程中向结晶器中喂入含Ti包芯线完成螺纹钢的Ti微合金强化。通过两步强化工艺，在满足螺纹钢性能的条件下，将Ti合金收得率由精炼喂入工艺的40-60%提升至82-88%，实现Ti成分的稳定控制，避免采用单一Ti微合金化生产的螺纹钢产品性能波动较大、无屈服平台的问题，降低了螺纹钢的生产成本。
具体实施方式
下面具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
步骤1：转炉冶炼结束，出钢过程中将V-N合金随钢流加入钢包内，完成初步的脱氧合金化，钢水完成转炉冶炼后进入LF精炼炉进行精炼处理；
步骤2：精炼进站加入钢渣脱氧剂30kg进行渣面脱氧，升温10min后观察渣面，加入渣料已完全融化，流动性好；
步骤3：钢包进入LF精炼炉进行配加V-N合金进行成分调整，进行第一步微合金化过程，所使用V-N合金V含量为77%，N含量为14%，粒度为10mm；
步骤4：在二次升温过程中加入V-N合金20kg完成V微合金化；
步骤5：成分调整完成后喂入硅钙线120m，调整底吹氩流量至3m3/h进入弱吹阶段，弱吹6min后钢水出站，钢水精炼出站成分见下表1；
表1精炼成分控制（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE002
步骤6：浇注过程中钢包温度控制在1525℃，铸坯断面150mm×150mm，浇注过程结晶器液面自动控制，拉速2.8m/min，在结晶器中喂入Ti包芯线，Ti包芯线直径2mm，喂线速度2.5m/min，产品最终成分见下表2。
表2产品最终成分见下表（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE004
步骤7：轧制过程控制，一加温度控制在970℃，二加温度控制在1140℃，均热温度控制在1160℃，终轧温度控制在950℃，上冷床温度控制在900℃，所生产螺纹钢力学性能见下表3。
表3棒材力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE006
实施例2
步骤1：转炉冶炼结束，出钢过程中将V-N合金随钢流加入钢包内，完成初步的脱氧合金化，钢水完成转炉冶炼后进入LF精炼炉进行精炼处理；
步骤2：精炼进站加入钢渣脱氧剂35kg进行渣面脱氧，升温10min后观察渣面，加入渣料已完全融化，流动性好；
步骤3：钢包进入LF精炼炉进行配加V-N合金进行成分调整，进行第一步微合金化过程，所使用V-N合金V含量为79%，N含量为16%，粒度为40mm；
步骤4：在二次升温过程中加入V-N合金20kg完成V微合金化；
步骤5：成分调整完成后喂入硅钙线120m，调整底吹氩流量至4m3/h进入弱吹阶段，弱吹6min后钢水出站，钢水精炼出站成分见下表1；
表1精炼成分控制（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE008
步骤6：浇注过程中包温度控制在1530℃，铸坯断面150mm×150mm，浇注过程结晶器液面自动控制，拉速2.8m/min，在结晶器中喂入Ti包芯线，Ti包芯线直径5mm，喂线速度3.5m/min，产品最终成分见下表2。
表2产品最终成分见下表（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE010
步骤7：轧制过程控制，一加温度控制在980℃，二加温度控制在1150℃，均热温度控制在1170℃，终轧温度控制在980℃，上冷床温度控制在920℃，所生产螺纹钢力学性能见下表3。
表3棒材力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE012
实施例3
步骤1：转炉冶炼结束，出钢过程中将V-N合金随钢流加入钢包内，完成初步的脱氧合金化，钢水完成转炉冶炼后进入LF精炼炉进行精炼处理；
步骤2：精炼进站加入钢渣脱氧剂40kg进行渣面脱氧，升温10min后观察渣面，加入渣料已完全融化，流动性好；
步骤3：钢包进入LF精炼炉进行配加V-N合金进行成分调整，进行第一步微合金化过程，所使用V-N合金V含量为81%，N含量为18%，粒度为50mm；
步骤4：在二次升温过程中加入V-N合金20kg完成V微合金化；
步骤5：成分调整完成后喂入硅钙线120m，调整底吹氩流量至5m3/h进入弱吹阶段，弱吹6min后钢水出站，钢水精炼出站成分见下表1；
表1精炼成分控制（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE014
步骤6：浇注过程中包温度控制在1545℃，铸坯断面150mm×150mm，浇注过程结晶器液面自动控制，拉速2.8m/min，在结晶器中喂入Ti包芯线，Ti包芯线直径6mm，喂线速度4.5m/min，产品最终成分见下表2。
表2产品最终成分见下表（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE016
步骤7：轧制过程控制，一加温度控制在1000℃，二加温度控制在1160℃，均热温度控制在1180℃，终轧温度控制在1000℃，上冷床温度控制在880℃，所生产螺纹钢力学性能见下表3。
表3棒材力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE018

Claims (1)

1.一种400MPa级螺纹钢的两步复合微合金化方法，其特征在于，该方法按照下述步骤进行：
步骤1：转炉冶炼结束，出钢过程中将V-N合金随钢流加入钢包内，完成初步的脱氧合金化，钢水完成转炉冶炼后进入LF精炼炉进行精炼处理；
步骤2：精炼进站加入钢渣脱氧剂40kg进行渣面脱氧，升温10min后观察渣面，加入渣料已完全融化，流动性好；
步骤3：钢包进入LF精炼炉进行配加V-N合金进行成分调整，进行第一步微合金化过程，所使用V-N合金V含量为77-81%，N含量为14-18%，粒度为10-50mm；
步骤:4：在二次升温过程中加入V-N合金20kg完成V微合金化；
步骤5：成分调整完成后喂入硅钙线120m，调整底吹氩流量至5m3/h进入弱吹阶段，弱吹6min后钢水出站；
步骤6：浇注过程中包温度控制在1525-1545℃，铸坯断面150mm×150mm，浇注过程结晶器液面自动控制，拉速2.8m/min，在结晶器中喂入Ti包芯线，喂入Ti包芯线直径2-6mm，钛含量为66.2-71.3%，浇注过程按照实际拉速将Ti包芯线沿保护水口外壁喂入结晶器，喂线速度0.5-5m/min，完成Ti合金的第二步微合金化过程，实现钢水的Ti微合金化；
步骤7：轧制过程控制，一加温度控制在970℃-1000℃，二加温度控制在1140℃-1160℃，均热温度控制在1160℃-1180℃，终轧温度控制在950℃-1000℃，上冷床温度控制在900±20℃。
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