CN115522140A - 一种高强度抗震钢筋及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度抗震钢筋及其制备方法，配方包括：碳、硅、锰、硫、磷、钒、氮、铬以及余量的铁，各组分的重量份数分别是：0.22‑0.28％的碳、0.35‑0.65％的硅、1.25‑1.55份的锰、0‑0.03％的硫、0‑0.03％的磷、0.09‑0.14％的钒、0.141‑0.146％的氮、0.10‑0.25％的铬以及余量的铁；制备方法，包括以下步骤：步骤一，原料选择；步骤二，改装；步骤三，冶炼；步骤四，铸型；步骤五，轧制；步骤六，去应力；步骤七，打捆；该发明，通过在钢水中补充氮元素，可以增加钢坯中活性氮原子的数量；在轧制过程中，活性氮原子可以有效地促进钢中V原子析出的同时，在晶界增加高密度且分布尺寸小的碳氮化物、氮化物二相粒子；该晶界的析出物可以大幅提高钢材的强度，也可以改善焊接性能和抗时效的性能。
Description
技术领域
本发明涉及钢筋生产技术领域，具体为一种高强度抗震钢筋及其制备方法。
背景技术
钢筋是我国钢材产品中消耗量最大的品种，当前应用最广的是屈服强度大于400MPa以上级高强度钢筋。
采用微合金化技术是世界各国发展高强度钢筋的主要技术路线之一。由于钢筋这类长材产品生产速度快，轧制温度高，终轧温度通常在1000℃以上，其工艺特点决定了钢筋的合金设计适宜采用钒微合金化技术。我国颁布的钢筋标准也推荐采用钒微合金化方法生产400MPa级的钢筋。
钢中的微合金化元素均通过形成微合金化碳、氮化物来起作用。由于钢中氮化物比碳化物具有更高的稳定性，析出相更细小弥散，其强化效果明显提高。
大量的研究结果已表明，氮是含钒钢中十分有效的合金元素，含钒钢中每增加10×10-6的氮可提高强度6MPa以上。
当前，国内钢铁企业生产钢筋的主要工艺是采用硅锰、硅铁、钒氮合金或氮化钒铁来生产，这种工艺生产的钢筋成本较高，利润较低，市场上的竞争较激励。大量合金的应用不符合国家绿色、低碳的发展思想。
因此，设计一种高强度抗震钢筋及其制备方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度抗震钢筋及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度抗震钢筋，配方包括：碳、硅、锰、硫、磷、钒、氮、铬以及余量的铁，各组分的重量份数分别是：0.22-0.28％的碳、0.35-0.65％的硅、1.25-1.55份的锰、0-0.03％的硫、0-0.03％的磷、0.09-0.14％的钒、0.141-0.146％的氮、0.10-0.25％的铬以及余量的铁。
一种高强度抗震钢筋的制备方法，包括以下步骤：步骤一，原料选择；步骤二，改装；步骤三，冶炼；步骤四，铸型；步骤五，轧制；步骤六，去应力；步骤七，打捆；
其中上述步骤一中，首先按照各组分的重量份数分别选取0.22-0.28％的碳、0.35-0.65％的硅、1.25-1.55份的锰、0-0.03％的硫、0-0.03％的磷、0.09-0.14％的钒、0.141-0.146％的氮、0.10-0.25％的铬以及余量的铁备用；
其中上述步骤二中，将炼钢过程中所需使用的底吹装置进行改装处理；
其中上述步骤三中，将步骤一中选择的备用原料放置在钢厂炉中进行冶炼处理，从而得到钢水，且冶炼进行的过程中，利用改装的底吹装置实现气体的自由切换，由流量计控制吹入氮气量，然后使钢材中氮不低于115ppm计算应吹入的氮气量即可；
其中上述步骤四中，将步骤三中得到的钢水进行铸型处理，从而得到钢筋棒坯，随后将得到的钢筋棒坯放置在加热炉中进行加热处理；
其中上述步骤五中，将保温完成后的钢筋棒坯采用风冷的方式冷却至1050-1100℃，随后对钢筋棒坯进行轧制处理；
其中上述步骤六中，将得到的半成品钢筋空冷至室温，并且空冷后的半成品钢筋在300-400℃的温度下进行去应力处理；
其中上述步骤七中，将去应力后的半成品钢筋放置在室温的环境下进行冷却处理，当半成品钢筋冷区至室温后，即可进行打捆处理得到成品高强度抗震钢筋。
优选的，所述步骤二中，改装结构是将底吹装置钢厂炉后设置的底吹装置中的底吹气管路由单管改装为双管，汇总后至钢包底部透气砖，实现气体的自由切换。
优选的，所述步骤三中，氮气与氩气在吹入的过程中，先利用底吹装置吹入氩气，然后再利用底吹装置吹入氮气。
优选的，所述步骤四中，加热炉中以12-15℃的速率升温至1200-1250℃，当升至所需温度后即可保温0.5-2h。
优选的，所述步骤五中，钢筋棒坯在轧制过程中，温度自然冷却至800-950℃后即可停止轧制，得到半成品钢筋。
优选的，所述步骤六中，去应力处理处理时间为2-3h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明，利用钢水在炉后吹氩过程中，通过底吹装置由吹氩切换吹氮，在满足降温、搅拌均匀成分的冶金功能情况下，氮进入钢水中与其它微合金化元素形成氮化物，起到析出沉淀强化的作用，同时在减少硅铁、锰铁、钒铁(或钒氮、氮化合金)的用量的同时，提高钢中氮含量，在保证性能的情况下，合金成本降低，经济效益明显，是一种高效、低成本生产钢筋的工业方法。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种实施例：
实施例1：
一种高强度抗震钢筋，配方包括：碳、硅、锰、硫、磷、钒、氮、铬以及余量的铁，各组分的重量份数分别是：0.22％的碳、0.35％的硅、1.25份的锰、0.03％的硫、0.03％的磷、0.09％的钒、0.141％的氮、0.10％的铬以及余量的铁。
一种高强度抗震钢筋的制备方法,包括以下步骤：步骤一，原料选择；步骤二，改装；步骤三，冶炼；步骤四，铸型；步骤五，轧制；步骤六，去应力；步骤七，打捆；
其中上述步骤一中，首先按照各组分的重量份数分别选取0.22％的碳、0.35％的硅、1.25份的锰、0.03％的硫、0.03％的磷、0.09％的钒、0.141％的氮、0.10％的铬以及余量的铁备用；
其中上述步骤二中，将炼钢过程中所需使用的底吹装置进行改装处理，且改装结构是将底吹装置钢厂炉后设置的底吹装置中的底吹气管路由单管改装为双管，汇总后至钢包底部透气砖，实现气体的自由切换；
其中上述步骤三中，将步骤一中选择的备用原料放置在钢厂炉中进行冶炼处理，从而得到钢水，且冶炼进行的过程中，利用改装的底吹装置实现气体的自由切换，由流量计控制吹入氮气量，然后使钢材中氮不低于115ppm计算应吹入的氮气量即可，且氮气与氩气在吹入的过程中，先利用底吹装置吹入氩气，然后再利用底吹装置吹入氮气；
其中上述步骤四中，将步骤三中得到的钢水进行铸型处理，从而得到钢筋棒坯，随后将得到的钢筋棒坯放置在加热炉中进行加热处理，且加热炉中以14℃的速率升温至1200℃，当升至所需温度后即可保温1h；
其中上述步骤五中，将保温完成后的钢筋棒坯采用风冷的方式冷却至1050℃，随后对钢筋棒坯进行轧制处理，当钢筋棒坯在轧制过程中，温度自然冷却至850℃后即可停止轧制，得到半成品钢筋；
其中上述步骤六中，将得到的半成品钢筋空冷至室温，并且空冷后的半成品钢筋在350℃的温度下进行去应力处理，且去应力处理处理时间为2h；
其中上述步骤七中，将去应力后的半成品钢筋放置在室温的环境下进行冷却处理，当半成品钢筋冷区至室温后，即可进行打捆处理得到成品高强度抗震钢筋。
实施例2：
一种高强度抗震钢筋，配方包括：碳、硅、锰、硫、磷、钒、氮、铬以及余量的铁，各组分的重量份数分别是：0.28％的碳、0.65％的硅、1.55份的锰、0.03％的硫、0.03％的磷、0.14％的钒、0.146％的氮、0.25％的铬以及余量的铁。
一种高强度抗震钢筋的制备方法,包括以下步骤：步骤一，原料选择；步骤二，改装；步骤三，冶炼；步骤四，铸型；步骤五，轧制；步骤六，去应力；步骤七，打捆；
其中上述步骤一中，首先按照各组分的重量份数分别选取0.28％的碳、0.65％的硅、1.55份的锰、0.03％的硫、0.03％的磷、0.14％的钒、0.146％的氮、0.25％的铬以及余量的铁备用；
其中上述步骤二中，将炼钢过程中所需使用的底吹装置进行改装处理，且改装结构是将底吹装置钢厂炉后设置的底吹装置中的底吹气管路由单管改装为双管，汇总后至钢包底部透气砖，实现气体的自由切换；
其中上述步骤三中，将步骤一中选择的备用原料放置在钢厂炉中进行冶炼处理，从而得到钢水，且冶炼进行的过程中，利用改装的底吹装置实现气体的自由切换，由流量计控制吹入氮气量，然后使钢材中氮不低于115ppm计算应吹入的氮气量即可，且氮气与氩气在吹入的过程中，先利用底吹装置吹入氩气，然后再利用底吹装置吹入氮气；
其中上述步骤四中，将步骤三中得到的钢水进行铸型处理，从而得到钢筋棒坯，随后将得到的钢筋棒坯放置在加热炉中进行加热处理，且加热炉中以14℃的速率升温至1200℃，当升至所需温度后即可保温1h；
其中上述步骤五中，将保温完成后的钢筋棒坯采用风冷的方式冷却至1050℃，随后对钢筋棒坯进行轧制处理，当钢筋棒坯在轧制过程中，温度自然冷却至850℃后即可停止轧制，得到半成品钢筋；
其中上述步骤六中，将得到的半成品钢筋空冷至室温，并且空冷后的半成品钢筋在350℃的温度下进行去应力处理，且去应力处理处理时间为2h；
其中上述步骤七中，将去应力后的半成品钢筋放置在室温的环境下进行冷却处理，当半成品钢筋冷区至室温后，即可进行打捆处理得到成品高强度抗震钢筋。
实施例3：
一种高强度抗震钢筋，配方包括：碳、硅、锰、硫、磷、钒、氮、铬以及余量的铁，各组分的重量份数分别是：0.22％的碳、0.65％的硅、1.25份的锰、0.03％的硫、0.03％的磷、0.14％的钒、0.141％的氮、0.25％的铬以及余量的铁。
一种高强度抗震钢筋的制备方法,包括以下步骤：步骤一，原料选择；步骤二，改装；步骤三，冶炼；步骤四，铸型；步骤五，轧制；步骤六，去应力；步骤七，打捆；
其中上述步骤一中，首先按照各组分的重量份数分别选取0.22％的碳、0.65％的硅、1.25份的锰、0.03％的硫、0.03％的磷、0.14％的钒、0.141％的氮、0.25％的铬以及余量的铁备用；
其中上述步骤二中，将炼钢过程中所需使用的底吹装置进行改装处理，且改装结构是将底吹装置钢厂炉后设置的底吹装置中的底吹气管路由单管改装为双管，汇总后至钢包底部透气砖，实现气体的自由切换；
其中上述步骤三中，将步骤一中选择的备用原料放置在钢厂炉中进行冶炼处理，从而得到钢水，且冶炼进行的过程中，利用改装的底吹装置实现气体的自由切换，由流量计控制吹入氮气量，然后使钢材中氮不低于115ppm计算应吹入的氮气量即可，且氮气与氩气在吹入的过程中，先利用底吹装置吹入氩气，然后再利用底吹装置吹入氮气；
其中上述步骤四中，将步骤三中得到的钢水进行铸型处理，从而得到钢筋棒坯，随后将得到的钢筋棒坯放置在加热炉中进行加热处理，且加热炉中以14℃的速率升温至1200℃，当升至所需温度后即可保温1h；
其中上述步骤五中，将保温完成后的钢筋棒坯采用风冷的方式冷却至1050℃，随后对钢筋棒坯进行轧制处理，当钢筋棒坯在轧制过程中，温度自然冷却至850℃后即可停止轧制，得到半成品钢筋；
其中上述步骤六中，将得到的半成品钢筋空冷至室温，并且空冷后的半成品钢筋在350℃的温度下进行去应力处理，且去应力处理处理时间为2h；
其中上述步骤七中，将去应力后的半成品钢筋放置在室温的环境下进行冷却处理，当半成品钢筋冷区至室温后，即可进行打捆处理得到成品高强度抗震钢筋。
实施例4：
一种高强度抗震钢筋，配方包括：碳、硅、锰、硫、磷、钒、氮、铬以及余量的铁，各组分的重量份数分别是：0.28％的碳、0.35％的硅、1.55份的锰、0.03％的硫、0.03％的磷、0.09％的钒、0.146％的氮、0.10％的铬以及余量的铁。
一种高强度抗震钢筋的制备方法,包括以下步骤：步骤一，原料选择；步骤二，改装；步骤三，冶炼；步骤四，铸型；步骤五，轧制；步骤六，去应力；步骤七，打捆；
其中上述步骤一中，首先按照各组分的重量份数分别选取0.28％的碳、0.35％的硅、1.55份的锰、0.03％的硫、0.03％的磷、0.09％的钒、0.146％的氮、0.10％的铬以及余量的铁备用；
其中上述步骤二中，将炼钢过程中所需使用的底吹装置进行改装处理，且改装结构是将底吹装置钢厂炉后设置的底吹装置中的底吹气管路由单管改装为双管，汇总后至钢包底部透气砖，实现气体的自由切换；
其中上述步骤三中，将步骤一中选择的备用原料放置在钢厂炉中进行冶炼处理，从而得到钢水，且冶炼进行的过程中，利用改装的底吹装置实现气体的自由切换，由流量计控制吹入氮气量，然后使钢材中氮不低于115ppm计算应吹入的氮气量即可，且氮气与氩气在吹入的过程中，先利用底吹装置吹入氩气，然后再利用底吹装置吹入氮气；
其中上述步骤四中，将步骤三中得到的钢水进行铸型处理，从而得到钢筋棒坯，随后将得到的钢筋棒坯放置在加热炉中进行加热处理，且加热炉中以14℃的速率升温至1200℃，当升至所需温度后即可保温1h；
其中上述步骤五中，将保温完成后的钢筋棒坯采用风冷的方式冷却至1050℃，随后对钢筋棒坯进行轧制处理，当钢筋棒坯在轧制过程中，温度自然冷却至850℃后即可停止轧制，得到半成品钢筋；
其中上述步骤六中，将得到的半成品钢筋空冷至室温，并且空冷后的半成品钢筋在350℃的温度下进行去应力处理，且去应力处理处理时间为2h；
其中上述步骤七中，将去应力后的半成品钢筋放置在室温的环境下进行冷却处理，当半成品钢筋冷区至室温后，即可进行打捆处理得到成品高强度抗震钢筋。
实施例5：
一种高强度抗震钢筋，配方包括：碳、硅、锰、硫、磷、钒、氮、铬以及余量的铁，各组分的重量份数分别是：0.25％的碳、0.39％的硅、1.29份的锰、0.02％的硫、0.02％的磷、0.10％的钒、0.144％的氮、0.18％的铬以及余量的铁。
一种高强度抗震钢筋的制备方法,包括以下步骤：步骤一，原料选择；步骤二，改装；步骤三，冶炼；步骤四，铸型；步骤五，轧制；步骤六，去应力；步骤七，打捆；
其中上述步骤一中，首先按照各组分的重量份数分别选取0.25％的碳、0.39％的硅、1.29份的锰、0.02％的硫、0.02％的磷、0.10％的钒、0.144％的氮、0.18％的铬以及余量的铁备用；
其中上述步骤二中，将炼钢过程中所需使用的底吹装置进行改装处理，且改装结构是将底吹装置钢厂炉后设置的底吹装置中的底吹气管路由单管改装为双管，汇总后至钢包底部透气砖，实现气体的自由切换；
其中上述步骤三中，将步骤一中选择的备用原料放置在钢厂炉中进行冶炼处理，从而得到钢水，且冶炼进行的过程中，利用改装的底吹装置实现气体的自由切换，由流量计控制吹入氮气量，然后使钢材中氮不低于115ppm计算应吹入的氮气量即可，且氮气与氩气在吹入的过程中，先利用底吹装置吹入氩气，然后再利用底吹装置吹入氮气；
其中上述步骤四中，将步骤三中得到的钢水进行铸型处理，从而得到钢筋棒坯，随后将得到的钢筋棒坯放置在加热炉中进行加热处理，且加热炉中以14℃的速率升温至1200℃，当升至所需温度后即可保温1h；
其中上述步骤五中，将保温完成后的钢筋棒坯采用风冷的方式冷却至1050℃，随后对钢筋棒坯进行轧制处理，当钢筋棒坯在轧制过程中，温度自然冷却至850℃后即可停止轧制，得到半成品钢筋；
其中上述步骤六中，将得到的半成品钢筋空冷至室温，并且空冷后的半成品钢筋在350℃的温度下进行去应力处理，且去应力处理处理时间为2h；
其中上述步骤七中，将去应力后的半成品钢筋放置在室温的环境下进行冷却处理，当半成品钢筋冷区至室温后，即可进行打捆处理得到成品高强度抗震钢筋。
将上述实施例所得产品分别进行检测，随后所得结果统计如下表：
基于上述，本发明的优点在于，通过减少Si、Mn、V等合金元素用量，提高钢中氮含量，在保证性能的情况下，合金成本降低，经济效益明显，是一种高效、低成本生产钢筋的工业方法。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种高强度抗震钢筋，配方包括：碳、硅、锰、硫、磷、钒、氮、铬以及余量的铁，其特征在于：各组分的重量份数分别是：0.22-0.28％的碳、0.35-0.65％的硅、1.25-1.55份的锰、0-0.03％的硫、0-0.03％的磷、0.09-0.14％的钒、0.141-0.146％的氮、0.10-0.25％的铬以及余量的铁。
2.一种高强度抗震钢筋的制备方法，包括以下步骤：步骤一，原料选择；步骤二，改装；步骤三，冶炼；步骤四，铸型；步骤五，轧制；步骤六，去应力；步骤七，打捆；其特征在于：
其中上述步骤一中，首先按照各组分的重量份数分别选取0.22-0.28％的碳、0.35-0.65％的硅、1.25-1.55份的锰、0-0.03％的硫、0-0.03％的磷、0.09-0.14％的钒、0.141-0.146％的氮、0.10-0.25％的铬以及余量的铁备用；
其中上述步骤二中，将炼钢过程中所需使用的底吹装置进行改装处理；
其中上述步骤三中，将步骤一中选择的备用原料放置在钢厂炉中进行冶炼处理，从而得到钢水，且冶炼进行的过程中，利用改装的底吹装置实现气体的自由切换，由流量计控制吹入氮气量，然后使钢材中氮不低于115ppm计算应吹入的氮气量即可；
其中上述步骤四中，将步骤三中得到的钢水进行铸型处理，从而得到钢筋棒坯，随后将得到的钢筋棒坯放置在加热炉中进行加热处理；
其中上述步骤五中，将保温完成后的钢筋棒坯采用风冷的方式冷却至1050-1100℃，随后对钢筋棒坯进行轧制处理；
其中上述步骤六中，将得到的半成品钢筋空冷至室温，并且空冷后的半成品钢筋在300-400℃的温度下进行去应力处理；
其中上述步骤七中，将去应力后的半成品钢筋放置在室温的环境下进行冷却处理，当半成品钢筋冷区至室温后，即可进行打捆处理得到成品高强度抗震钢筋。
3.根据权利要求2所述的一种高强度抗震钢筋的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，改装结构是将底吹装置钢厂炉后设置的底吹装置中的底吹气管路由单管改装为双管，汇总后至钢包底部透气砖，实现气体的自由切换。
4.根据权利要求2所述的一种高强度抗震钢筋的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，氮气与氩气在吹入的过程中，先利用底吹装置吹入氩气，然后再利用底吹装置吹入氮气。
5.根据权利要求2所述的一种高强度抗震钢筋的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，加热炉中以12-15℃的速率升温至1200-1250℃，当升至所需温度后即可保温0.5-2h。
6.根据权利要求2所述的一种高强度抗震钢筋的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，钢筋棒坯在轧制过程中，温度自然冷却至800-950℃后即可停止轧制，得到半成品钢筋。
7.根据权利要求2所述的一种高强度抗震钢筋的制备方法，其特征在于：所述步骤六中，去应力处理处理时间为2-3h。
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| CN111004980A (zh) * | 2020-01-11 | 2020-04-14 | 武钢集团昆明钢铁股份有限公司 | 一种钒铬微合金化大规格超细晶高强韧耐蚀抗震钢筋的制备方法 |
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| CN114411061A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-29 | 宝武集团鄂城钢铁有限公司 | 一种高强度抗震钢筋及其制备方法 |
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