CN114231839A - 一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法 - Google Patents

一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114231839A
CN114231839A CN202111393893.7A CN202111393893A CN114231839A CN 114231839 A CN114231839 A CN 114231839A CN 202111393893 A CN202111393893 A CN 202111393893A CN 114231839 A CN114231839 A CN 114231839A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
content
percent
controlled
anchor rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111393893.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114231839B (zh
Inventor
关春立
尚冰
王晓春
朱金禄
修井明
张朋
刘伟俊
刘雪娜
孙媛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TONGHUA STEEL LLC
Original Assignee
TONGHUA STEEL LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TONGHUA STEEL LLC filed Critical TONGHUA STEEL LLC
Priority to CN202111393893.7A priority Critical patent/CN114231839B/zh
Publication of CN114231839A publication Critical patent/CN114231839A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114231839B publication Critical patent/CN114231839B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/111Treating the molten metal by using protecting powders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0006Adding metallic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0025Adding carbon material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/06Deoxidising, e.g. killing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/064Dephosphorising; Desulfurising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/04Making ferrous alloys by melting
    • C22C33/06Making ferrous alloys by melting using master alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

本发明属于钢铁生产技术领域,具体涉及一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法,按质量百分比计,包括如下成分:C:0.19‑0.23%,Mn:1.45‑1.53%,Si:0.40‑0.50%,P≤0.035%,S≤0.035%,V:0.06‑0.07%,N:120‑180ppm,其余为Fe。生产方法步骤如下:将原料按重量百分比加入到钢水中经过转炉冶炼、钢包底吹氩气精炼、LF炉精炼制成合格钢水,钢水经连铸工序浇注形成铸坯,铸坯经轧制工序轧制成性能合格的锚杆钢筋。将钢中C控制在0.19~0.23%,V控制在0.06‑0.07%,N控制在120‑180ppm,从而促进钒氮在加热及轧制过程的固溶析出,达到细化晶粒效果,500MPa级的强度获得稳定保障,锚杆钢深加工性能稳定,脆断率为零。

Description

一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法
技术领域
本发明属于钢铁生产技术领域,具体涉及一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法。
背景技术
在现有技术中,矿用锚杆钢主要用于煤炭巷道支护使用,随着煤炭开采深度的不断增加,巷道断面尺寸逐渐扩大,使得巷道支护承受的压力增加,采煤安全生产保障问题越来越突出,因此煤炭企业对矿用锚杆的强度及深加工性能要求日益严格。锚杆钢深加工是指将锚杆钢筋经过缩颈、滚丝、旋螺母加工,使其成为满足煤炭巷道支护用途的矿用锚杆钢制品。目前锚杆钢筋经缩颈、滚丝加工后进行拉伸试验,存在抗拉强度不稳定、易脆断的问题,钢材经深加工后抗拉强度对应拉力范围180-220KN,脆断发生率为38.46%,对于锚杆钢在煤炭巷道的安全使用造成不利影响。常规工艺生产的500MPa级矿用锚杆钢化学成分控制范围较宽泛,碳(C)含量≤0.30%,钒(V)含量≤0.08%,氮(N)含量范围100-220ppm,这种成分范围的锚杆钢虽然原始材料性能可以满足国家标准,但是用户经过深加工制成煤炭巷道支护制品后强度波动范围过大,存在部分深加工产品性能偏低问题和深加工后易脆断问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法,冶炼过程中对钢中成分碳、氮、钒含量实现窄区间精准控制,在满足锚杆钢产品原始材料性能国家标准的基础上,进一步提高锚杆钢经过深加工制成煤炭巷道支护制品后的机械性能,实现抗拉强度稳定达标,脆断发生率为零。
本发明是这样实现的,提供一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢,按质量百分比计,包括如下成分:C:0.19-0.23%,Mn:1.45-1.53%,Si:0.40-0.50%,P≤0.035%,S≤0.035%,V:0.06-0.07%,N:120-180ppm,其余为Fe。
优选地,按质量百分比计,包括如下成分:C:0.205%,Mn:1.45%,Si:0.44%,P:0.030%,S:0.014%,V:0.061%,N:152ppm,其余为Fe。
进一步优选,按质量百分比计,包括如下成分:C:0.197%,Mn:1.45%,Si:0.40%,P:0.028%,S:0.023%,V:0.062%,N:165ppm,其余为Fe。
进一步优选,按质量百分比计,包括如下成分:C:0.21%,Mn:1.46%,Si:0.47%,P:0.024%,S:0.022%,V:0.06%,N:17 3ppm,其余为Fe。
本发明还提供上述适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢的生产方法,将原料按质量百分比加入到钢水中经过转炉冶炼、钢包底吹氩气精炼、LF炉精炼制成合格钢水,钢水经连铸工序浇注形成铸坯,铸坯经轧制工序轧制成性能合格的锚杆钢,具体包括如下步骤:
1)按质量百分比称取原料,在转炉出钢过程加入到钢水中,并将钢水装入钢包,出钢过程中避免下渣回磷;将转炉终点碳控制在0.07-0.1%之间,出钢温度控制在1670-1700℃之间,钢中P含量控制在0.035%以内,钢中V含量控制在0.06-0.07%之间;
2)用钢车将步骤1)的装满钢水的钢包平移到钢包底吹氩气精炼,对钢水进行脱氧操作,将钢中O含量控制在40ppm以内,钢中C含量控制在0.19-0.23%之间,钢中Mn含量控制在1.45-1.53%之间,钢中Si含量控制在0.40-0.50%之间;
3)用天车将步骤2)处理后的钢水吊运到LF炉精炼,对钢水进行成分微调、钢水脱硫处理、钢渣脱氧操作,将钢中S含量控制在0.035%以内,渣中TFe+MnO含量控制在1%以内;
4)用天车将步骤3)处理后的钢水吊运到连铸工序进行浇注,将钢水铸成钢坯,将中包温度控制在1520-1540℃之间,过热度控制在15-35℃之间,拉速控制在2.2-2.5m/min之间,铸坯N含量控制在120-180ppm之间;
5)将步骤4)连铸坯经轧制工序制成性能稳定的深加工500MPa级矿用锚杆钢。
优选地,对碳含量的控制,具体方法如下:
步骤1)转炉生产过程中,使用硫含量≤0.06%的铁水,采用80%氮气+20%氩气底吹模式,转炉吹炼前期底吹流量按15-20N.m3/h控制,转炉吹炼后期底吹流量按20-30N.m3/h控制,达到优化底吹工艺目的,使熔池内成分和温度的不均匀得到有效改善,转炉工序通过高拉碳操作,使终点碳含量控制在0.07-0.1%之间,减少补吹次数,降低终点渣样中TFe含量,出钢过程中加入碳含量≥96%、氮含量≤0.03%微氮增碳剂180-230kg,确保钢中碳含量一次合格率;
步骤3)LF炉精炼过程中,加入碳含量≥96%、氮含量≤0.03%微氮增碳剂90-110kg对钢中碳含量进行微调,使钢中碳含量控制在0.19-0.23%范围内。
进一步优选,对氮含量的控制,具体方法如下:
步骤1)转炉、步骤2)和步骤3)的精炼工序中,使用碳含量≥96%、氮含量≤0.03%微氮增碳剂90-110kg,降低原料氮含量带入钢水过度增氮,提高碳含量控制精度,减少不必要的增碳剂加入,控制增氮;LF炉精炼操作时,炉盖落至下限位,保证微正压操作,精炼过程中,禁止底吹大氩气搅拌,升温操作氩气流量不得超过300NL/min,渣层厚度大于80mm,做到全程埋弧操作;
步骤4)中,连铸大包采用长水口保护浇注,中间包覆盖剂渣层厚度大于50mm,隔绝空气,减少中间包换水口次数,避免钢水流入中包时造成钢水二次氧化,防止钢水增氮,使钢中氮含量控制在120-180ppm范围内。
进一步优选,对钒含量的控制,具体方法如下:
步骤1)中,制定合理脱氧合金化加入时间、顺序,出钢1/4时加入合金,先加入硅铝钙进行脱氧,加入量视终点氧含量而定,再加入硅锰合金2500-2800kg、硅铁200-350kg,最后加入钒氮合金130kg,充分预脱氧,确保钢中V的回收率≥95%。
进一步优选,对磷、硫含量的控制,具体方法如下:
步骤1)中,转炉工序在冶炼期间加入石灰4-5吨,加入烧结矿或者球团矿1-2吨,提高渣中CaO含量、炉渣中的氧化铁含量、渣量,有利于脱磷反应的进行和脱磷效果的稳定,保证炼钢转炉终点碱度控制在2.8-3.2,转炉工序采用滑板档渣,并要求出钢操作人员要严格执行工艺要求,控制好转炉倾动速度与角度,出钢过程中,快速通过前、后下渣区,消除带渣出钢,控制钢水回磷量≤0.005%;
步骤3)LF炉精炼工序通过控制好初期炉渣碱度≥3.0,渣中TFe+MnO≤1%,来提高炉渣吸附夹杂物的能力,提高钢水脱氧效果,满足产品低硫含量的要求。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
通过对钢中C、N、P、S、V含量的窄成分区间精准控制,特别是N含量的精准控制,对转炉、精炼、连铸各个环节实施有效的控氮措施,使钢中N含量控制在120-180ppm,有效促进钒氮在加热及轧制过程中固溶析出,达到细化晶粒,强度获得提高,使锚杆钢各项性能指标稳定达到标准要求,同时又避免了氮含量偏高导致的钢材深加工产生的脆断问题,明显提高了锚杆钢的深加工性能。使用该方法生产的锚杆钢各项性能指标稳定达到标准要求,深加工性能得到明显改善,深加工合格率由改进前61.54%提高到100%。锚杆钢深加工性能稳定,脆断率为零。使用该工艺生产的锚杆钢煤炭巷道支护制品,巷道支护的安全性得到可靠保障。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明中,主要通过对碳、氮、钒、磷、硫含量的控制,以提升锚杆钢最终的性能,具体的:
碳的窄成分控制:碳对钢材的屈服强度和抗拉强度影响最大,是最有效的强化元素,又是成本最低的化学元素,但是碳含量偏高,又会对钢的韧性和焊接性能造成不利影响。根据生产和检测数据,碳含量低于0.19%,钢材存在屈服强度偏低问题,检测钢材屈服强度平均值为495MPa。碳含量高于0.23%,钢材存在延伸率偏低问题,检测钢材断后伸长率平均值为18,因此控制钢中碳含量在0.19-0.23%范围内。
氮的控制:氮在钢中通过析出V(C,N)钉轧奥氏体-铁素体晶界、促进晶内铁素体的形成,提高了奥氏体-铁素体相变率,细化了铁素体组织。在含钒钢中,氮能促进V(C,N)析出,细化钢的组织,提高或改善钢的综合性能,研究表面高氮钢,70%的钒以V(C,N)形式析出,只有20%的钒固溶于基体。与低氮钢相比,高氮钢中由于具有较大的析出化学驱动力,其析出相的密度更大。应使固溶钒尽可能少,析出钒尽可能多,以尽可能发挥钒的析出强化作用。氮含量偏高,会导致钢材产生时效,使其塑性、韧性下降,对钢材的深加工性能产生不利影响。根据生产和检测数据,氮含量低于120ppm,钢材存在抗拉强度偏低问题,检测钢材抗拉强度平均值为638MPa。氮含量高于180ppm,钢材存在深加工后易脆断问题,因此控制钢中氮含量在120-180ppm范围内。
钒含量的控制:钒主要通过形成碳氮化物来影响钢的组织结构和性能,钒能促进珠光体的形成,还能细化铁素体的板条,同时碳化钒能在珠光体中铁素体板条内析出沉淀,充分利用钒的析出强化作用,提高钢材的硬度和强度。为提高锚杆钢强度和韧性,充分考虑到性能富余量,控制钢中钒含量在0.06-0.07%范围内。根据生产和检测数据,钒含量低于0.06%,钢材存在冲击韧性偏低问题,检测钢材冲击功平均值为38KV2/J。钒含量高于0.07%,钢材硬度较高,且不利于炼钢成本控制,因此控制钢中钒含量在0.06-0.07%范围内。
磷、硫控制:磷、硫是钢中有害元素,磷含量过高会降低钢材的塑性、焊接性以及冲击韧性。磷容易在晶界偏析,造成钢材“冷脆”,显著降低钢材的低温冲击韧性。硫会造成钢材“热脆”,会降低钢材的韧性和强度。磷含量高于0.035%,钢材会产生P偏析,降低其韧性,硫含量高于0.035%钢材会产生S偏析,发生“热脆”,因此控制钢中磷、硫含量在0.035%以内。
实施例1、
一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢,化学成分以质量百分比计为:C:0.205%,Mn:1.45%,Si:0.44%,P:0.030%,S:0.014%,V:0.061%,N:152ppm,其余为Fe。
上述适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢的生产方法,其步骤如下:
步骤1:依据上述化学成分组成,按质量百分比称取原料在转炉出钢过程中加入钢水中,并将钢水装入钢包,出钢过程中避免下渣回磷。
转炉工艺控制:终点C含量为0.08%,出钢温度1675℃,钢中P含量为0.03%,钢中V含量为0.061%。
步骤2:用钢车将步骤1的装满钢水的钢包平移到钢包底吹氩气精炼,对钢水进行脱氧操作。
钢包底吹氩气工艺控制:钢中O含量为33ppm,钢中C含量为0.205%,钢中Mn含量为1.45%,钢中Si含量为0.44%。
步骤3:用天车将步骤2处理的钢水吊运到LF炉精炼,对钢水进行成分微调、钢水脱硫处理、钢渣脱氧操作。
精炼工艺控制:出站S含量为0.014%,渣中TFe+MnO含量为0.07%。
步骤4:用天车将步骤3处理的钢水吊运到连铸工序进行浇注,将钢水铸成钢坯。
连铸工艺控制:连铸中包温度控制为1522-1532℃,过热度控制为17-30℃,拉速控制为2.5m/min,铸坯N含量为152ppm。
步骤5:将步骤4连铸坯经轧制工序制成性能稳定的深加工500MPa级矿用锚杆钢筋。
对碳含量的控制,具体方法如下:
步骤1转炉生产过程中,使用硫含量≤0.06%的铁水,采用80%氮气+20%氩气底吹模式,转炉吹炼前期底吹流量按15-20N.m3/h控制,转炉吹炼后期底吹流量按20-30N.m3/h控制,达到优化底吹工艺目的,使熔池内成分和温度的不均匀得到有效改善,转炉工序通过高拉碳操作,使终点碳含量控制在0.07-0.1%之间,减少补吹次数,降低终点渣样中TFe含量,出钢过程中加入碳含量≥96%、氮含量≤0.03%微氮增碳剂180-230kg,确保钢中碳含量一次合格率;
步骤3LF炉精炼过程中,加入碳含量≥96%、氮含量≤0.03%微氮增碳剂90-110kg对钢中碳含量进行微调,使钢中碳含量控制在0.19-0.23%范围内。
对氮含量的控制,具体方法如下:
步骤1转炉、步骤2和步骤3的精炼工序中,使用碳含量≥96%、氮含量≤0.03%微氮增碳剂90-110kg,降低原料氮含量带入钢水过度增氮,提高碳含量控制精度,减少不必要的增碳剂加入,控制增氮;LF炉精炼操作时,炉盖落至下限位,保证微正压操作,精炼过程中,禁止底吹大氩气搅拌,升温操作氩气流量不得超过300NL/min,渣层厚度大于80mm,做到全程埋弧操作;
步骤4中,连铸大包采用长水口保护浇注,中间包覆盖剂渣层厚度大于50mm,隔绝空气,减少中间包换水口次数,避免钢水流入中包时造成钢水二次氧化,防止钢水增氮,使钢中氮含量控制在120-180ppm范围内。
对钒含量的控制,具体方法如下:
步骤1中,制定合理脱氧合金化加入时间、顺序,出钢1/4时加入合金,先加入硅铝钙进行脱氧,加入量视终点氧含量而定,再加入硅锰合金2500-2800kg、硅铁200-350kg,最后加入钒氮合金130kg,充分预脱氧,确保钢中V的回收率≥95%。
对磷、硫含量的控制,具体方法如下:
步骤1中,转炉工序在冶炼期间加入石灰4-5吨,加入烧结矿或者球团矿1-2吨,提高渣中CaO含量、炉渣中的氧化铁含量、渣量,有利于脱磷反应的进行和脱磷效果的稳定,保证炼钢转炉终点碱度控制在2.8-3.2,转炉工序采用滑板档渣,并要求出钢操作人员要严格执行工艺要求,控制好转炉倾动速度与角度,出钢过程中,快速通过前、后下渣区,消除带渣出钢,控制钢水回磷量≤0.005%;
步骤3中,LF炉精炼工序通过控制好初期炉渣碱度≥3.0,渣中TFe+MnO≤1%,来提高炉渣吸附夹杂物的能力,提高钢水脱氧效果,满足产品低硫含量的要求。
实施例2、
一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢,化学成分以质量百分比计为:C:0.197%,Mn:1.45%,Si:0.40%,P:0.028%,S:0.023%,V:0.062%,N:165ppm,其余为Fe。
一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢生产方法,其步骤如下:
步骤1:依据上述化学成分组成,按质量百分比称取原料在转炉出钢过程中加入钢水中,并将钢水装入钢包,出钢过程中避免下渣回磷。
转炉工艺控制:终点C含量为0.1%,出钢温度1670℃,钢中P含量为0.028%,钢中V含量为0.062%。
步骤2:用钢车将步骤1的装满钢水的钢包平移到钢包底吹氩气精炼,对钢水进行脱氧操作。
钢包底吹氩气工艺控制:钢中O含量为40ppm,钢中C含量为0.197%,钢中Mn含量为1.45%,钢中Si含量为0.40%。
步骤3:用天车将步骤2处理的钢水吊运到LF炉精炼,对钢水进行成分微调、钢水脱硫处理、钢渣脱氧操作。
精炼工艺控制:出站S含量为0.023%,渣中TFe+MnO含量为0.09%。
步骤4:用天车将步骤3处理的钢水吊运到连铸工序进行浇注,将钢水铸成钢坯。
连铸工艺控制:连铸中包温度控制为1520-1530℃,过热度控制为15-25℃,拉速控制为2.4m/min,铸坯N含量为165ppm。
步骤5:将步骤4连铸坯经轧制工序制成性能稳定的深加工500MPa级矿用锚杆钢筋。
对碳、氮、钒、磷、硫含量的控制与实施例1相同。
实施例3、
一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢,化学成分以质量百分比计为:C:0.21%,Mn:1.46%,Si:0.47%,P:0.024%,S:0.022%,V:0.06%,N:173ppm,其余为Fe。
一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢生产方法,其步骤如下:
步骤1:依据上述化学成分组成,按质量百分比称取原料在转炉出钢过程中加入钢水中,并将钢水装入钢包,出钢过程中避免下渣回磷。
转炉工艺控制:终点C含量为0.07%,出钢温度1679℃,钢中P含量为0.02%,钢中V含量为0.060%。
步骤2:用钢车将步骤1的装满钢水的钢包平移到钢包底吹氩气精炼,对钢水进行脱氧操作。
钢包底吹氩气工艺控制:钢中O含量为43ppm,钢中C含量为0.210%,钢中Mn含量为1.46%,钢中Si含量为0.47%。
步骤3:用天车将步骤2处理的钢水吊运到LF炉精炼,对钢水进行成分微调、钢水脱硫处理、钢渣脱氧操作。
精炼工艺控制:出站S含量为0.022%,渣中TFe+MnO含量为0.07%。
步骤4:用天车将步骤3处理的钢水吊运到连铸工序进行浇注,将钢水铸成钢坯。
连铸工艺控制:连铸中包温度控制为1523-1537℃,过热度控制为18-32℃,拉速控制为2.4m/min,铸坯N含量为173ppm。
步骤5:将步骤4连铸坯经轧制工序制成性能稳定的深加工500MPa级矿用锚杆钢筋。
对碳、氮、钒、磷、硫含量的控制与实施例1相同。
实验例、
将实施例1-3运用到实际生产中得到深加工500MPa级矿用锚杆钢钢材性能见下表1:
表1:
Figure BDA0003369255790000101
上表所示,通过采用实施例1、实施例2、实施例3三种方案,得到深加工500MPa级矿用锚杆钢各项性能满足煤炭巷道支护使用。
改进前MG500成分控制如表2:
表2:
Figure BDA0003369255790000102
Figure BDA0003369255790000111
改进前(表2产品)MG500锚杆钢性能指标如表3:
表3:
Figure BDA0003369255790000112
Figure BDA0003369255790000121
见表2,表3所示,改进前MG500锚杆钢成分对应性能存在抗拉强度、屈服强度、延伸率不合格问题,部分钢材低于标准要求,其中6-10因母材抗拉、屈服强度均未达到标准要求,无需再进行深加工拉伸试验,其中1-5部分钢材深加工性能也低于标准要求,脆断发生率控制在32.55-42.78%之间,严重影响煤炭巷道支护安全。
上面描述,只是本发明的具体实施方式,各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制。

Claims (9)

1.一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢,其特征在于,按质量百分比计,包括如下成分:C:0.19-0.23%,Mn:1.45-1.53%,Si:0.40-0.50%,P≤0.035%,S≤0.035%,V:0.06-0.07%,N:120-180ppm,其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢,其特征在于,按质量百分比计,包括如下成分:C:0.205%,Mn:1.45%,Si:0.44%,P:0.030%,S:0.014%,V:0.061%,N:152ppm,其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢,其特征在于,按质量百分比计,包括如下成分:C:0.197%,Mn:1.45%,Si:0.40%,P:0.028%,S:0.023%,V:0.062%,N:165ppm,其余为Fe。
4.根据权利要求1所述的适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢,其特征在于,按质量百分比计,包括如下成分:C:0.21%,Mn:1.46%,Si:0.47%,P:0.024%,S:0.022%,V:0.06%,N:17 3ppm,其余为Fe。
5.一种权利要求1或2或3或4所述的适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢的生产方法,其特征在于,将原料按质量百分比加入到钢水中经过转炉冶炼、钢包底吹氩气精炼、LF炉精炼制成合格钢水,钢水经连铸工序浇注形成铸坯,铸坯经轧制工序轧制成性能合格的锚杆钢,具体包括如下步骤:
1)按质量百分比称取原料,在转炉出钢过程加入到钢水中,并将钢水装入钢包,出钢过程中避免下渣回磷;将转炉终点碳控制在0.07-0.1%之间,出钢温度控制在1670-1700℃之间,钢中P含量控制在0.035%以内,钢中V含量控制在0.06-0.07%之间;
2)用钢车将步骤1)的装满钢水的钢包平移到钢包底吹氩气精炼,对钢水进行脱氧操作,将钢中O含量控制在40ppm以内,钢中C含量控制在0.19-0.23%之间,钢中Mn含量控制在1.45-1.53%之间,钢中Si含量控制在0.40-0.50%之间;
3)用天车将步骤2)处理后的钢水吊运到LF炉精炼,对钢水进行成分微调、钢水脱硫处理、钢渣脱氧操作,将钢中S含量控制在0.035%以内,渣中TFe+MnO含量控制在1%以内;
4)用天车将步骤3)处理后的钢水吊运到连铸工序进行浇注,将钢水铸成钢坯,将中包温度控制在1520-1540℃之间,过热度控制在15-35℃之间,拉速控制在2.2-2.5m/min之间,铸坯N含量控制在120-180ppm之间;
5)将步骤4)连铸坯经轧制工序制成性能稳定的深加工500MPa级矿用锚杆钢。
6.根据权利要求5所述的适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢的生产方法,其特征在于,对碳含量的控制,具体方法如下:
步骤1)转炉生产过程中,使用硫含量≤0.06%的铁水,采用80%氮气+20%氩气底吹模式,转炉吹炼前期底吹流量按15-20N.m3/h控制,转炉吹炼后期底吹流量按20-30N.m3/h控制,达到优化底吹工艺目的,使熔池内成分和温度的不均匀得到有效改善,转炉工序通过高拉碳操作,使终点碳含量控制在0.07-0.1%之间,减少补吹次数,降低终点渣样中TFe含量,出钢过程中加入碳含量≥96%、氮含量≤0.03%微氮增碳剂180-230kg,确保钢中碳含量一次合格率;
步骤3)LF炉精炼过程中,加入碳含量≥96%、氮含量≤0.03%微氮增碳剂90-110kg对钢中碳含量进行微调,使钢中碳含量控制在0.19-0.23%范围内。
7.根据权利要求5所述的适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢的生产方法,其特征在于,对氮含量的控制,具体方法如下:
步骤1)转炉、步骤2)和步骤3)的精炼工序中,使用碳含量≥96%、氮含量≤0.03%微氮增碳剂90-110kg,降低原料氮含量带入钢水过度增氮,提高碳含量控制精度,减少不必要的增碳剂加入,控制增氮;LF炉精炼操作时,炉盖落至下限位,保证微正压操作,精炼过程中,禁止底吹大氩气搅拌,升温操作氩气流量不得超过300NL/min,渣层厚度大于80mm,做到全程埋弧操作;
步骤4)中,连铸大包采用长水口保护浇注,中间包覆盖剂渣层厚度大于50mm,隔绝空气,减少中间包换水口次数,避免钢水流入中包时造成钢水二次氧化,防止钢水增氮,使钢中氮含量控制在120-180ppm范围内。
8.根据权利要求5所述的适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢的生产方法,其特征在于,对钒含量的控制,具体方法如下:
步骤1)中,制定合理脱氧合金化加入时间、顺序,出钢1/4时加入合金,先加入硅铝钙进行脱氧,加入量视终点氧含量而定,再加入硅锰合金2500-2800kg、硅铁200-350kg,最后加入钒氮合金130kg,充分预脱氧,确保钢中V的回收率≥95%。
9.根据权利要求5所述的适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢的生产方法,其特征在于,对磷、硫含量的控制,具体方法如下:
步骤1)中,转炉工序在冶炼期间加入石灰4-5吨,加入烧结矿或者球团矿1-2吨,提高渣中CaO含量、炉渣中的氧化铁含量、渣量,有利于脱磷反应的进行和脱磷效果的稳定,保证炼钢转炉终点碱度控制在2.8-3.2,转炉工序采用滑板档渣,并要求出钢操作人员要严格执行工艺要求,控制好转炉倾动速度与角度,出钢过程中,快速通过前、后下渣区,消除带渣出钢,控制钢水回磷量≤0.005%;
步骤3)LF炉精炼工序通过控制好初期炉渣碱度≥3.0,渣中TFe+MnO≤1%,来提高炉渣吸附夹杂物的能力,提高钢水脱氧效果,满足产品低硫含量的要求。
CN202111393893.7A 2021-11-23 2021-11-23 一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法 Active CN114231839B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111393893.7A CN114231839B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111393893.7A CN114231839B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114231839A true CN114231839A (zh) 2022-03-25
CN114231839B CN114231839B (zh) 2023-06-06

Family

ID=80750591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111393893.7A Active CN114231839B (zh) 2021-11-23 2021-11-23 一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114231839B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5100613A (en) * 1990-10-16 1992-03-31 Bethlehem Steel Co. Hot-rolled microalloyed steel and its use in variable-thickness sections
JPH04157117A (ja) * 1990-10-20 1992-05-29 Nippon Steel Corp 母材および溶接部靭性の優れた圧延形鋼の製造方法
CN102383033A (zh) * 2011-11-08 2012-03-21 河北钢铁股份有限公司承德分公司 一种600MPa级含钒高强热轧钢筋及其生产方法
CN102899558A (zh) * 2012-11-16 2013-01-30 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种500 Mpa级建筑用抗震钢筋
CN103469117A (zh) * 2013-08-12 2013-12-25 武汉钢铁(集团)公司 一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋及其生产方法
CN103898403A (zh) * 2014-04-09 2014-07-02 武汉钢铁(集团)公司 Hrb500级热轧带肋抗震钢筋及其制备方法
CN104451443A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 芜湖新兴铸管有限责任公司 一种煤矿用锚杆钢及其生产方法
CN105908091A (zh) * 2016-04-29 2016-08-31 河北钢铁股份有限公司承德分公司 高冲击韧性500MPa锚杆用热轧带肋钢筋及生产方法
WO2019100881A1 (zh) * 2017-11-24 2019-05-31 南京钢铁股份有限公司 一种含钒含氮微合金化包晶钢的方坯连铸生产方法
CN111286674A (zh) * 2020-03-31 2020-06-16 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 一种高强锚杆钢筋的生产方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5100613A (en) * 1990-10-16 1992-03-31 Bethlehem Steel Co. Hot-rolled microalloyed steel and its use in variable-thickness sections
JPH04157117A (ja) * 1990-10-20 1992-05-29 Nippon Steel Corp 母材および溶接部靭性の優れた圧延形鋼の製造方法
CN102383033A (zh) * 2011-11-08 2012-03-21 河北钢铁股份有限公司承德分公司 一种600MPa级含钒高强热轧钢筋及其生产方法
CN102899558A (zh) * 2012-11-16 2013-01-30 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种500 Mpa级建筑用抗震钢筋
CN103469117A (zh) * 2013-08-12 2013-12-25 武汉钢铁(集团)公司 一种强屈比≥1.25的热轧带肋钢筋及其生产方法
CN103898403A (zh) * 2014-04-09 2014-07-02 武汉钢铁(集团)公司 Hrb500级热轧带肋抗震钢筋及其制备方法
CN104451443A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 芜湖新兴铸管有限责任公司 一种煤矿用锚杆钢及其生产方法
CN105908091A (zh) * 2016-04-29 2016-08-31 河北钢铁股份有限公司承德分公司 高冲击韧性500MPa锚杆用热轧带肋钢筋及生产方法
WO2019100881A1 (zh) * 2017-11-24 2019-05-31 南京钢铁股份有限公司 一种含钒含氮微合金化包晶钢的方坯连铸生产方法
CN111286674A (zh) * 2020-03-31 2020-06-16 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 一种高强锚杆钢筋的生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114231839B (zh) 2023-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101550475B (zh) 一种用于超低碳钢生产的方法
KR20130025383A (ko) 초저 탄소 AlSi-킬드 강에서 Ti를 매우 낮게 제어하는 방법
CN108823346B (zh) 一种低成本生产二级探伤q345r中厚钢板的方法
CN108568503B (zh) 精确控制600MPa双相钢中间包钢水碳含量的方法
CN108893682B (zh) 模具钢钢坯及其制备方法
CN107354269A (zh) Rh复合脱氧生产超低碳钢的方法
CN111020096B (zh) 一种双相汽车钢dp590的单lf工艺低氮控制方法
CN114606357A (zh) 一种转炉实现中高碳钢去磷留碳的方法
CN112708720A (zh) 一种提高低碳低硅含铌钢铌收得率的冶炼方法
CN114480987A (zh) 一种含稀土的nm600耐磨钢板及其制备方法
CN107974528B (zh) 一种降低转炉终点钢水氮含量的方法
CN104988270A (zh) 一种低成本冶炼管线钢的方法
CN114231839B (zh) 一种适用于深加工500MPa级矿用锚杆钢及生产方法
CN111926137B (zh) 一种采用高磷高砷高硫铁水生产船板的制备方法
CN113201683A (zh) 一种钒钛铁水加入高钒生铁生产hrb400e抗震钢筋用铸坯的方法
CN113005353A (zh) 一种提高14~30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法
CN117604194B (zh) 一种300M钢用真空自耗电极及其无Al脱氧精炼方法
KR101412554B1 (ko) 극저탄소강 제조방법
CN114381661B (zh) 一种eh36级钢板及其制备方法
CN117947239B (zh) 低温钢的低磷转炉冶炼方法及生产方法
CN111910116B (zh) 抑制氧化钼挥发和喷溅的含钼不锈钢冶炼方法
CN111334639B (zh) 一种利用co促进提钒保碳的方法
CN115747621B (zh) 一种高铝或高硅电工钢的超低钛冶炼方法
CN113789425B (zh) 一种转炉冶炼回炉高硅钢水的方法
CN113930682A (zh) 一种降低抗震钢筋生产成本的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant