CN117127115A - 一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震hrb640e钢筋及其制备方法 - Google Patents

一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震hrb640e钢筋及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋及其制备方法。该钢筋包括以下化学成分及其合金组成：C 0.24～0.28％、Si0.20～0.75％、Mn1.1～1.45％、V0.09～0.15％、Nb0.01～0.025％、N 0.02～0.03％和RE 0.0010～0.005％，余量为Fe及其不可避免的杂质。本发明所提供的钢筋基于各组分之间的协同作用，将锰、钒、铌氧化物矿直接合金化，采用石灰石、白云石替换石灰，无需煅烧工艺，并通过严格控制稀土和氮元素的添加过程，促使稀土碳氮化物析出，阻碍位错运动，在提高钢材的综合性能的同时还省去铁合金制备工序。经测试，采用本发明所提供方案制备得到的钢筋，其屈服强度ReL≥640MPa，抗拉强度Rm≥820MPa，最大力总延伸率Agt≥10％，断面收缩率A≥18％，强屈比Rm/ReL≥1.27，屈标比≤1.30，钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体；可满足大规模工业化生产及多领域应用。

Description

一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋及 其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度钢筋，尤其涉及一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋及其制备方法，属于钢筋生产技术领域。
背景技术
钢筋是社会发展和人类文明进步不可或缺的基础工业原材料，随着全球绿色环保、控碳的兴起，高强、抗震、经济型钢筋已经逐渐成为市场需求的必然。我国于2018年颁布的新国标GB/T1499.2～2018《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》增加了600MPa级钢筋，同时取消了335MPa级的钢筋。600MPa及以上级别的高强建筑钢筋具有节约钢材使用量并且减轻结构自重、缩短工期，节能减排和绿色环保效果显著、大幅度提升建筑结构的安全性和稳定性，在保证强度要求同时满足抗震性能要求，可广泛用于国防重点工程、地震带结构建筑和高层建筑中，将成为市场的新宠。
高强抗震HRB600E钢筋研发、生产与市场应用处于方兴未艾，现开发的600MPa级别钢筋存在主要技术问题是：钢筋的屈服强度偏低，富余量少；热轧的钢筋的Rm/Rel比值不能100％达到1.25以上，难以满足钢筋抗震性要求；钢筋最大总伸长率达到9％以上的标准要求的比例也小于100％；为了提高钢筋性能和降低合金成本，采取控轧控冷工艺，尤其进行轧后穿水冷却，这样将带来钢筋组织除了标准规定的铁素体+珠光体组织外，还存在有害的马氏体或其他组织。另外，HRB600E钢筋开发大多集中在成分设计，并沿用HRB500或HRB400的常规冶炼、精炼、连铸及轧制工艺进行生产，总的合金含量高，造成生产成本高、质量不高且性能指标值不稳定等。
沙钢钢铁研究院申请的“CN111172459 A一种600MPa级抗震螺纹钢筋及其制造方法”本申请公开了一种HRB600E钒钛微合金化高强抗震热轧钢筋，其特征在于：其化学成分以质量百分比计包括：C：0.22～0.28％，Si+Mn：1.50～3.00％，V+Ti：0.10～0.25％，V≤0.12％，P≤0.035％，S≤0.035％，N：0.02～0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质；Mn＝(1～4)×Si，V＝(1～3)×Ti，碳当量Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.56。其生产方法包括：冶炼工序；连铸工序；轧制工序；冷床冷却工序。本发明通过添加V、Ti微合金元素，在冶炼工序中喂入氮化硅铁包芯线进行增氮；轧制工序采用高温加热和低温开轧相结合的工艺以保证V的固溶并发挥TiN细晶作用；后在冷却工序形成弥散细小的Ti(C/N)+V(C/N)复合粒子析出，析出强化和细晶强化协同作用。采用上述成分和工艺生产的螺纹钢显微组织为铁素体+贝氏体，下屈服强度≥620MPa。该方法存在如下问题：(1)使用钒+钛作为微合金化元素，并对Mn/Si比、V/Ti做了限定，限制了冶炼成分控制工艺窗口，造成冶炼难度加大；(2)冶炼、轧制等工艺与HRB500E未有明显的区别，使用了钛作为微合金化主元素之一，造成钢筋冶炼、连铸及轧制工艺参数控制难度大，极易造成钢筋性能不稳定且波动大。(3)在钢包内使用氮化硅包芯线进行增氮处理，因氮化硅的熔点在1800℃上，在钢包内进行喂线处理，钢包内钢水温度在1700℃以下，造成钢水增氮效果差且钢水中氮含量不稳定，从而影响钢筋性能的稳定性；
沙钢钢铁研究院还申请了“CN 201310149509一种小规格600MPa级抗震螺纹钢筋及其制造方法”，本发明公开了一种小规格600MPa级抗震螺纹钢筋，以重量百分比计包含如下组分:C0.23～0.28％，Si0.60～0.80％，Mn1.00～1.60％，V0.12～0.14％，N0.010～0.030％，Cr0.55～0.60％，以及余量的Fe及不可避免的杂质.还包含Nb0.001～0.040％，Ti0.001～0.020％，Al0.001～0.010％，Cu0.001～0.050％中的任意一种或两种以上的组合.其制造方法为:采用转炉或电炉冶炼，小方坯连铸连轧，冷床冷却的短流程工艺.采用上述成分和方法生产的小规格螺纹钢筋具有高抗拉强度，高屈服强度，高断后伸长率，强屈比>1.25，满足抗震钢筋的要求.本发明集中于钢筋的成分设计，且与上述CN111172459 A公开成分最大区别是含有0.55～0.60％的Gr以及Nb、Al等微合金化元素，其冶炼、连铸、轧制等工艺几乎没有本质区别；存在主要问题是(1)使用0.55～0.6的Gr，其焊接碳当量偏高，造成钢筋焊接性变差，同时限制了廉价C强化元素的使用，影响钢筋生产成本和钢筋性能的提升；(2)使用钛、铝等微合金化元素，因钛、铝属极活泼元素，造成冶炼工艺过程控制难度大，也极易造成铸坯表面与内部质量(夹杂物)变差，进而影响钢筋性能的稳定性。
河北钢铁承德钢铁公司申请的“CN 106636917 A一种HRB600E含钒高强度热轧抗震钢筋及生产方法”；本发明公开了一种HRB600E含钒高强度热轧抗震钢筋及其生产方法，其化学成分及其重量百分比为：C：0.23～0.30％，Si：0.5～0.8％，Mn：1.20～1.60％，V：0.15～0.20％，P≤0.035％，S≤0.030％，N：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质；其生产方法包括转炉或电炉冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制和冷床空冷。本发明的主要特点是：(1)通过控制钢中的V、N含量，促进了V(C，N)细小颗粒的形成及析出，并对炼钢和轧钢工艺参数的严格控制，显著提高了钢筋的强度且具有一定的抗氢腐蚀能力，钢筋各项指标达到了抗震钢筋的要求，具有节能减排，安全环保的现实意义；(2)生产方法或工艺包括转炉或电炉冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制和冷床空冷，与目前HRB500E或HRB400E生产工艺没有本质区别；(3)本发明采取高钒含量设计，钒含量达0.15％以上，钒的析出强化效率偏差，依靠固溶钒对钢筋进行强化，其强化贡献不高，造成昂贵、稀缺钒资源浪费；V含量达0.15～0.20％，极高的钒含量易造成钒在钢中偏析，且造成钢筋性能不稳定。
河北钢铁承德钢铁公司也申请了“CN107365946A一种热轧600MPa级抗震螺纹钢筋及生产方法”：C：0.26～0.28％，Si：0.6～0.8％，Mn：1.40～1.60％，V：0.12～0.15％，Nb：0.015～0.030％，Mo：0.05～0.10％，P≤0.045％，S≤0.045％，Ceq≤0.58％，其余为Fe和不可避免的杂质；金化元素，这给后续轧制过程工艺参数制定带来一定难度，且硅锰等常本发明专利的特点是(1)重点设计了钢筋的化学成份，其成分体系中使用了V、Nb、Mo多种微合规合金元素同时按标准上限控制，易造成硅或锰的成分偏析；(2)仅仅对铸坯从加热炉内出炉温度进行了限制为1100～1150℃，且属高温开轧，能耗高，钢坯氧化烧损大，且使用了多种微合金化元素，尤其昂贵稀缺钼资源。
陕钢集团汉中钢铁申请的“CN 108913995 A一种HRB600E高强度抗震钢筋及其生产方法”其发明摘要是：本发明公开了一种HRB600E高强度抗震钢筋，按照重量百分比，由以下组分组成，C：0.23～0.28％，Si：0.50～0.70％，Mn：1.30～1.60％，Cr：0.20～0.50％，V：0.060～0.080％，其余为Fe，控制杂质含量：S≤0.045％，P≤0.045％，各组分的重量百分比之和为100％。本发明还公开了一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，先将各种组分熔化铸造成钢坯，加热，再依次对其进行粗轧、中轧和精轧，将轧件进行穿水冷却、回复，最后使其自然冷却至室温，即得HRB600E高强度抗震钢筋。本发明的HRB600E高强度抗震钢筋组织性能良好，制作工艺简单，成本低。本发明的特点是：(1)重点是进行了成分体系设计，且成份体系中硅锰等常规合金元素同时按标准上限控制，易造成硅或锰的成分偏析；虽然成分体系中钒含量不高，但使用了0.2～0.5％的Gr，而Gr造成钢筋焊接性变差(焊接碳当量偏高)，同时限制了廉价C强化元素的使用，影响钢筋成产成本和钢筋性能的提升；(2)采用穿水工艺对钢筋进行轧后余热处理，极易造成钢筋组织不满足国家标准要求，且影响钢筋性能稳定性。
武钢昆钢申请的“CN102796962.A铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋及其制备”其发明摘要是：本发明提供了一种铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋及其制备，经过钢水冶炼，钢水浇涛，钢坯控轧控冷，得到具有下列质量比的化学成分的铌钛硼微合金HRB600高强度抗震钢筋:C:0.14～0.18wt％，Si:0.30～0.50wt％，Mn:0.50～0.75wt％，Cr:0.50～0.70wt％，Nb:0.030～0.050wt％，B:0.0015～0.0030wt％，Ti:0.020～0.040wt％，S≤0.045wt％，P≤0.045wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。本发明的特点：(1)采用低碳、低硅、低锰成份设计，但使用了0.5～0.7％的Gr，而Gr使焊接碳当量偏高，造成钢筋焊接性变差，同时限制了廉价C强化元素的使用，影响钢筋成产成本和钢筋性能的提升；(2)使用了Nb、B、Ti作为微合金化元素，Nb含量0.03～0.05％含量较高，轧制工艺参数窗口范围窄，且需高温加热和高温轧制，才能发挥铌的强化效能；B、Ti元素的使用，使冶炼过程控制难度大，且极易造成铸坯内部质量和表面质量变差，极易造成钢筋性能不稳定；(2)该发明采取轧后穿水冷却，极易造成钢筋表层组织和中芯组织不一致，或表面与中芯硬度差超标；表层细晶组织，焊接性能变差，或表面锈蚀等缺陷；
武钢昆钢申请的“CN 111020393 A一种富氮钒微合金化大规格抗震钢筋的制备方法”其发明摘要为：本发明公开了一种富氮钒微合金化大规格抗震钢筋的制备方法，在炼钢转炉出钢过程和LF炉精炼过程加入一定量含钒生铁替代昂贵的含钒或钒氮合金，增加了钢水V含量，炼钢脱氧合金化过程中加入高氮钒合金和适量硅氮合金，钢水通过LF炉精炼吹氮处理，增加了钢水中氮含量，显著降低了钢中V/N配比值，使钢的析出强化效果明显改善。本发明通过对化学成分设计、转炉冶炼、脱氧合金化、LF炉精炼、连铸、轧钢加热制度、轧制温度及控冷工艺集成创新，所生产钢筋具有工艺力学性能优异稳定、显微组织细小均匀、塑韧性好、低应变时效性、抗震性能优异等优点，降低了生产成本，改善了抗震性能，提高了产品市场竞争力。本发明的特点是：(1)采用含钒生铁部分代替钒氮合金对钢筋进行钒微合金化，虽然可以部分替代贵重的钒氮合金使用量，但因含钒生铁的钒含量较低在3％以下，与钒氮合金中含钒75％以上相比，使钢中钒含量相同的前提下，加入含钒生铁的量是钒氮合金量的25倍以上，这需要大幅度提高出钢温度，将带来一系列不利如炉衬侵蚀严重、寿命缩短，钢水过氧化造成钢铁消耗增加、合金收得率低且不稳定，钢筋熔炼成分波动大等影响；(2)从后续工艺来看，与常规HRB500E或HRB400E相比没有本质区别，该发明仅仅是采用含钒生铁代替部分钒氮合金进行冶炼；
武钢昆钢申请的“CN 111101079 A一种大规格细晶高强抗震钢筋及其制备方法”其发明摘要为：本发明公开了一种水电站工程用Φ28～36mmHRB600高强抗震钢筋，其特征在于，钢的化学成分按重量计为：C0.23～0.26wt％、Si0.50～0.65wt％、Mn1.45～1.55wt％、S0.025～0.035wt％、P0.030～0.040wt％，Cr0.12～0.18wt％，Mo0.020～0.035wt％、V0.125～0.140wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物，本发明还公开了该大规格HRB600高强抗震钢筋的制备方法，采用钒、铬、钼复合微合金化工艺，钢中加入钒氮合金、铬铁、钼铁等微合金强化元素，轧钢工序采用预穿水控冷装置(长4.9m)控制较低的终轧温度，促进了细小弥散的微合金碳(氮)化物第二相的形成和析出，使钢强度提高的同时塑韧性显著改善。本发明制备的钢筋产品可用于金沙江水电站大坝和防洪洞施工工程及路桥工程，具有生产成本较低、工艺适用性强、操作可靠、产品稳定等优点。本发明的特点是：(1)采用硅中限，锰偏标准上限进行设计，尤其锰偏上限，其控制难度大，极易造成锰偏析；(2)采用钒、铬、钼复合微合金化，铬含量0.12～0.18％，而Gr使焊接碳当量偏高，造成钢筋焊接性变差，同时限制了廉价C强化元素的使用，影响钢筋成产成本和钢筋性能的提升；钼含量0.020～0.035wt％，因钼为稀缺贵金属，造成资源浪费，且成本增加；(3)轧制采用控冷工艺，通过精轧后强穿水的工艺，虽然性能满足要求，但一方面生产流程复杂对设备穿水能力要求较高，另一方面穿水组织控制难以保证为铁素体+珠光体。使用铬、钼淬透性强的元素和高含量的锰元素控制，在冷却过程中造成钢筋表层淬透层较深，表层组织与芯部组织差别大或表层与芯部硬度差超标，致使钢筋性能稳定性变差；同时，一方面严重影响钢筋的焊接性能，另一方面对穿水工艺参数敏感，极易形成有害组织。
山东莱钢申请的“CN102851580A HRB600E抗震钢筋及其生产方法”其发明摘要为：本发明提供了一种HRB600E抗震钢筋及其生产方法，该钢筋按重量百分比由以下元素组成:C:0.17％～0.25％；Si:0.40％～0.80％；Mn:1.10％～1.50％；V:0.07％～0.11％；P≤0.035％；S≤0.035％；N:0.017～0.023％；其余为Fe和不可避免的杂质。其生产方法包括炼钢工序、连铸工序和轧钢工序，在炼钢工序的初炼工序中，对钢包中的钢水进行脱氧合金化，以使最终获得的HRB600E高强抗震钢筋中含有以重量计0.07％～0.11％的V和0.017～0.023％的N。该钢筋具有高屈服强度、高抗拉强度、高强屈比和高延伸率，达到了抗震钢筋的要求；该专利的特点是：重点进行了成分设计，使用钒、氮作为微合金化元素，且其成分含量与HRB500E相似，主要通过采取轧后控冷手段，使钢筋性能满足HRB600E性能要求，因成分含量相对较低，HRB600E钢筋性能控制的工艺参数窗口较窄，难度较大，且极易造成性能指标如Rel、Rm或Rm/Rel值不达标，表层组织与芯部组织差别大或表层与芯部硬度差超标，致使钢筋性能稳定性变差；
山东莱钢申请的“CN102851605AHRB600E钢筋及其生产方法”其发明摘要是：本发明公开了一种HRB600E钢筋及生产方法，该钢筋按重量百分比由以下元素组成:C:0.20～0.28％，Mn:1.30～1.60％，Si:0.30～0.80％，V:0.08～0.12％，S≤0.020％，P≤0.030％，Cr:0.05～0.40％，其余为Fe和不可避免的杂质.其生产方法包括冶炼工序，连铸工序和轧钢工序，在所述冶炼工序中，对钢包中的钢水进行合金化，以使钢水中按重量百分比含有0.08～0.12％的V和0.05～0.40％的Cr。本发明钢筋的钒含量比同级别的屈服强度的钢筋中的钒的含量减少了30～40％左右，而且具有高屈服强度，高抗拉强度，高强屈比和高延伸率等优点。该专利的特点与CN102851580A几乎类似：成分体系与[012]所述相近，并重点进行了成分设计，除使用钒、氮作为微合金化元素外，还使用了0.05～0.40％的Cr，且其成分含量与HRB500E相似，主要通过采取轧后控冷手段，使钢筋性能满足HRB600E性能要求，因成分含量相对较低，HRB600E钢筋性能控制的工艺参数窗口较窄，难度较大，且极易造成性能指标如Rel、Rm或Rm/Rel值不达标，表层组织与芯部组织差别大或表层与芯部硬度差超标，致使钢筋性能稳定性变差；
广西柳州钢铁申请的“CN114836686A强屈比大于1.26的HRB600E普速热轧带肋钢筋”其发明摘要为：本发明提供了一种强屈比大于1.26的HRB600E普速热轧带肋钢筋，所述强屈比大于1.26的HRB600E普速热轧带肋钢筋的生产方法包括：以下依次进行的工艺阶段：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、LF精炼、方坯连铸、热连轧、定尺剪切以及检验；热连轧中的温度控制为：控制铸坯加热温度为1150～1200℃，钢坯加热时间60～90分钟，开轧温度1020～1080℃。普速热轧带肋钢筋采用上述生产方法。本发明的主要特点是：(1)钢筋的化学成份为：C：0.23～0.28％，Si：0.65～0.80％，Mn：1.45～1.60％，P≤0.040％，S≤0.035％，V：0.12～0.17％，Nb：0.010～0.025％，N：0.020～0.035％，B：0.0015～0.0040％；采取偏标准上限的碳、硅、锰成分含量设计，易造成C、Mn的成分偏析，给冶炼、连铸、轧制工艺参数控制带来难度；(2)使用0.0015～0.0040％的B作为微合金化元素，增加了冶炼难度；B元素极易造成裂纹等缺陷形成，B在冶炼、精炼过程中收得率不稳定带来熔炼成分波动大，因B可以形成析出物即可起到二相粒子强化效果，又可形成夹杂物造成基体结构不连续，影响钢的性能，还可起到粗化晶粒，降低钢筋性能，因而造成钢筋性能不稳定，甚至造成质量缺陷；(3)冶炼、精炼、连铸及轧制控制参数与HRB500E无太大差别，未具备创新性描述；
广西柳钢申请的“CN113388781A高速棒材生产HRB600E螺纹钢筋的方法及高速棒材生产的HRB600E螺纹钢筋”发明摘要为：本发明提供了一种高速棒材生产HRB600E螺纹钢筋的方法及高速棒材生产的HRB600E螺纹钢筋，所述高速棒材生产HRB600E螺纹钢筋的方法包括：依次进行的以下步骤：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、吹氩、LF精炼、方坯连铸、加热炉加热、粗轧、中轧、预精轧、预精轧控冷及恢复、精轧、轧后控冷及恢复；所述高速棒材生产HRB600E螺纹钢筋的成分为：C：0.23～0.28Wt％，Si：0.65～0 80Wt％，Mn：1.25～1.45Wt％，P：≤0.04Wt％，S：≤0.035Wt％，V：0.065～0.10Wt％，Nb：0.008～0.02Wt％，N：0.015～0.028Wt％，B：0.0015～0.0035Wt％，Cr：0.1～0.2Wt％。降低了生产成本，生产效率高、表面质量好。本发明主要特点是：(1)本发明依次进行的以下步骤：高炉铁水冶炼、铁水脱硫预处理、转炉钢水冶炼、吹氩、LF精炼、方坯连铸、加热炉加热、粗轧、中轧、预精轧、预精轧控冷及恢复、精轧、轧后控冷及恢复；并针对规格为10mm的高速棒材生产HRB600E螺纹钢筋，终轧轧制速度为42m/S，其适应性受到限制；(2)重点进行了成份体系设计，并采用V、B、Nb、Gr、N多种元素进行微合金化，这给冶炼、精炼、连铸及轧制工艺参数的控制带来难度，尤其是B元素极易造成裂纹等缺陷形成，B在冶炼、精炼过程中收得率不稳定带来熔炼成分波动大，因B可以形成析出物即可起到二相粒子强化效果，又可形成夹杂物造成基体结构不连续，影响钢的性能，还可起到粗化晶粒，降低钢筋性能，因而造成钢筋性能不稳定，甚至造成质量缺陷；
阳春新钢铁申请的“CN 114058770 A.一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法”发明摘要：本发明提供了一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，涉及钢筋生产技术领域，包括以下步骤；高炉冶炼、转炉加料、LF炉精炼、连铸冷却和轧制成品；本发明采用高炉铁水、转炉、LF、高拉速连铸、轧机的工艺路线，通过优化转炉冶炼工艺、微合金化工艺、LF炉精炼去夹杂物工艺、连铸电磁搅拌、自动配水工艺以及优化热轧开轧温度、轧后控制冷却等热轧工艺，未采用穿水冷却工艺，即可得到质量优良的高强度抗震钢筋，且本发明通过转炉冶炼，采用铌、钒氮微合金化工艺生产高强度抗震钢筋，与普通螺纹钢冶炼工艺相似，易操作，适用性强，便于推广，并在出钢过程加入铌铁、钒氮合金，合金收得率高，可以准确控制钢水成分，稳定控制产品性能。该发明专利的主要特点：从权利要求9.可知道：该发明主要针对线材(9.权利要求1所述的一种HRB600E高强度抗震钢筋的生产方法，其特征在于：所述步骤五中，加热炉的吐丝温度按1000±15℃控制；风冷线风机开启50％)进行的发明，采取钒、铌微合金化工艺，经过冶炼、出钢、精炼、连铸及轧制五个工艺步骤实现，其工艺控制参数与HRB500E无本质差别；且该发明主要针对线材轧线的，其使用范围受到限制；
北京交通大学申请的“CN106967928A一种650MPa级高强度抗震钢筋用钢及其制备方法”发明摘要为：本发明公开一种650MPa级高强度抗震钢筋用钢，包括如下质量百分比的组分：C：0.10～0.4wt％；Mn：1.5～3.0wt％；Si：0.00～2.0wt％；Cr：0.20～1.0wt％；Al：0.20～1.6wt％；P：0.001～0.15wt％；S：0.001～0.015wt％；其余为Fe及不可避免的杂质元素。本发明还公开一种650MPa级高强度抗震钢筋用钢的制备方法。与现有抗震钢筋相比，采用本发明的制备方法生产的抗震钢筋，可增加钢结构的强度、降低排筋密度，提高建筑物的抗震性能，增加抗震的安全余量，其显微组织为铁素体+贝氏体+马氏体复相组织，或者贝氏体+马氏体复相组织，并含有一定量的残余奥氏体。本发明的抗震钢筋屈服强度Rp0.2≥650MPa，强屈比≥1.45，最大力下的延伸率≥14.5％，强塑积≥25000MPa.％。该专利的特点：(1)C、Si、Mn的上限远远高于国家标准上限设计，这样在实际推广使用过程将面临违反国家钢筋强制执行标准的风险，给推广使用带来不可实施；(2)使用铬0.20～1.0wt％，Gr使焊接碳当量偏高，造成钢筋焊接性变差，同时限制了廉价C强化元素的使用，影响钢筋成产成本和钢筋性能的提升；(3)使用Al作为微合金化元素，且Al：0.20～1.6wt％，含量很高，这给冶炼、浇铸带来很大困难，也极易造成钢水二次氧化，连铸水口结瘤、连铸连浇炉数受限等多重困难；(4)从本发明限定的工艺来看，本发明属钢筋轧后热处理钢筋，工序环节增多，工序能耗增加，不利于节能环保，工序成本增加；(5)钢筋最终组织为铁素体+贝氏体+马氏体复相组织，或者贝氏体+马氏体复相组织，并含有一定量的残余奥氏体，与国家标准相抵触，同时钢筋使用时不能直接焊接使用，需进行套筒连接，增加了钢筋使用难度和成本。
综上所述，目前相关HRB600E钢筋的主要集中在其成分体系设计，及其采用铁合金或含合金元素的废钢作为合金元素的来源对钢水进行合金化。冶炼、精炼、连铸及轧制工艺控制参数大同小异，采取轧后控冷工艺或轧后钢筋热处理工艺，正如上述已经公开的发明，均存不同的缺陷，因此，市场亟需一种能够减少固溶合金元素使用量的同时获得性能稳定的热轧高强抗震钢筋。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋，通过添加合金元素和稀土氮化物，大幅提高钢筋的力学性能。
经测试，本发明所提供的HRB640E钢筋的屈服强度ReL≥640MPa，抗拉强度Rm≥820MPa，最大力总延伸率Agt≥10％，断面收缩率A≥18％，强屈比Rm0/R0e L≥1.27，屈标比≤1.30，钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体；冷弯无缺陷。
本发明的第二个目的在于提供一种能够减少固溶合金元素使用量的同时获得性能稳定稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋的制备方法。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋，所述钢筋包括以下化学成分及其合金组成：C 0.24～0.28％、Si 0.20～0.75％、Mn1.1～1.45％、V0.09～0.15％、Nb0.01～0.025％、N 0.02～0.03％和RE 0.0010～0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
作为一项优选的方案，所述钢筋的屈服强度≥640MPa，抗拉强度≥820MPa，最大力总延伸率Agt≥10％，断面收缩率A≥18％，强屈比Rm/Re L≥1.27，屈标比≤1.30，冷弯无缺陷，钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体。
作为一项进一步的优选的方案，所述钢筋的屈服强度ReL＝660-690MPa，抗拉强度Rm＝850-880MPa，最大力总延伸率Agt＝11％-12％，断面收缩率A＝19％-23％,，强屈比Rm/Re L＝1.28-1.29，屈标比1.03-1.07，冷弯无缺陷，钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体；
本发明还提供了一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋的制备方法，包括以下步骤：将包括铁水在内的原料加入到转炉内，转炉冶炼过程中，向转炉内加入石灰石和白云石的原矿或物理加工处理后的原矿作为碱性渣料,转炉内造渣脱磷、脱硅、脱硫和去除杂质，并吹氧脱碳和氧化铁水中的磷、硅；；经上述处理后，再分别加入占所述钢筋合金元素Mn以及V和/或Nb目标质量含量40％-60％的含合金元素的氧化物，并将转炉底吹气转换为还原性气体，底吹强度为0.10-0.15Nm3/t.min；转炉终渣碱度二元碱度控制在2.5-2.8，转炉终点钢水温度控制在1590-1650℃；出钢前期及出钢过程中，按照钢筋中目标合金元素质量含量下限进行补加含合金元素的氧化物以及调节钢筋成分含量的合金，并在出钢时加入脱氧剂，进行钢水脱氧合金化；将出钢后的钢水转运至LF精炼，加入造渣剂或还原剂，同时钢包底吹吹还原性气体进行搅拌，吹气强度0.2-0.5Nm3/t.min，控制钢包顶渣二元碱度为1.8～2.5并添加剩余的目标合金元素进行微调，使钢水成分达到钢筋所规定的目标成分要求，精炼结束后依次经连铸坯浇铸和铸坯加热轧制，即得。
本发明铁水可以在不进行预处理的条件下，直接加入转炉中。由于现有技术工艺生产中合金元素几乎全部采用铁合金产品进行合金元素的添加和合金化，铁合金制备工艺必不可少，增加了能耗和环境污染，本发明采用合金元素的氧化物矿或预还原矿，采取底吹还原性气体，如氢气和天然气进行直接合金，既可省去铁合金制备工艺，又可精确控制钢中合金元素含量，从而稳定生产高品质高强钢筋产品。因此，本发明的方法可将高炉铁水直接进入转炉，采用石灰石、白云石原矿代替石灰、轻烧白云等作为碱性造渣剂进行冶炼；在转炉冶炼过程或出钢脱氧合金化过程中添加锰矿、含钒或铌氧化矿，并在转炉或钢包底吹还原性气体氢气和/或天然气气进行直接还原与合金化，经LF造还原白渣、精确控制钢水中的合金成分与温度；LF炉精炼后期进行软吹去除夹杂处理，钢水经连铸浇铸、加热轧制和控冷处理，即得高性能HRB640E钢筋。
作为一项优选的方案，所述原料还包括废钢，废钢的添加量占Fe总装入量的0～50％。
作为一项优选的方案，所述转炉吹炼开始至1～3min内，向转炉内加入石灰石24～40kg/吨钢、白云石6～12kg/吨钢和造渣剂6～10kg/吨钢。
作为一项优选的方案，所述转炉吹炼6～8min时，加入石灰石10～12kg/吨钢和白云石8～10kg/吨钢。
作为一项优选的方案，所述还原性气体为氢气和/或天然气。
作为一项优选的方案，所述转炉吹炼过程采用低～高～低～高氧枪枪位控制。转炉吹炼结束后的终渣参数为：二元碱度R2.5～2.8，MgO的质量含量7～9％、TFe的质量含量8～12％。
作为一项优选的方案，所述转炉钢水终点成份为：C 0.12～0.18％，P≤0.035％、S≤0.035％，以质量含量计。
作为一项优选的方案，所述含合金元素Mn的氧化物中金属锰质量含量不低于40％(优选40％-55％)。可以选自含锰预还原锰矿包括内配碳锰球团、固态还原锰球团、高品位锰原矿中的一种或几种组合。
作为一项优选的方案，所述含合金元素钒的氧化物中金属钒质量含量不低于50％(优选50％-60％)。可以选自含钒预还原钒氧化物包括内配碳钒氧化物球团、固态还原钒氧化物球团、中的一种或几种组合。
作为一项优选的方案，所述含合金元素铌的氧化物中金属铌45％以上(优选45％-55％)。可以选自含铌预还原铌氧化物包括内配碳铌氧化物球团，或固态还原铌氧化物球团，中的一种或几种组合；
作为一项优选的方案，转炉内造渣脱磷、脱硅、脱硫和去除杂质过程中还添加造渣溶剂，其选自为除尘灰、污泥、氧化铁皮、铁矿石和萤石中的至少一种。
作为一项优选的方案，选自顶吹氧气采取低—高—低—高氧枪枪位控制法进行吹炼。
作为一项优选的方案，在转炉出钢过程中，根据炼钢炉终点钢水成分中终点碳或氧含量，确定在出钢前期加入脱氧剂种类与数量。
作为一项优选的方案，所述出钢初始阶段加入脱氧剂总添加量的1/3～1/2，出钢重量达总钢水重量的1/4时加入剩余的脱氧剂。
作为一项优选的方案，所述脱氧剂为铝、钢芯铝、硅铝钡合金，铝锰合金中的至少一种，或碳化硅、硅铁、硅锰、金属硅和硅钙中的至少一种，或碳、钙、碳化钙和钙铁中的一种。
作为一项优选的方案，根据终点钢水的成分，成品钢中锰、钒或铌的含量按目标值下限，以进行钢水脱氧合金化，在出钢前期直至出钢重量达总钢水重量的4/5时，含合金元素的氧化物以及调节钢筋成分含量的合金添加完毕，调节钢筋成分含量的合金是硅铁、硅锰合金、钒氮合金、铌铁合金、稀土氮合金或稀土微氮合金。
作为一项优选的方案，所述稀土氮合金和/或微氮合金，其添加量为0.65～0.75kg/吨钢。作为一项优选的方案，所述稀土氮合金和/或微氮合金中含有镧、铈、镨、钕、钐、钆、钬、铥、钪和钇中至少一种，其中稀土总的质量含量在3-12％，氮质量含量为20～38％。
作为一项优选的方案，转炉出钢过程中加入石灰、还原性造渣料和造渣溶剂，进行钢渣混冲，LF精炼造好钢包顶渣。转炉出钢过程中钢包底吹惰性或还原性气体，对钢水进行搅拌。所述的惰性气体选自氩气、氮气中的一种。所述的还原性气体选自氢气、天然气中的一种。所述的还原性造渣料为还原性单质元素的渣料。所述还原性单质可以是碳、铝和/或钙等。
作为一项优先方案，将钢水转运至LF精炼，加入造渣料或还原剂，送电，底吹还原性气体搅拌，钢包顶渣二元碱度控制在1.8-2.5之间；泡沫白渣持续5-10分钟，取样、测温，根据钢水成分添加含包括C、Si、Mn、V、Nb元素的合金，对钢水进行合金元素含量窄范围调控；精炼后期停电、顶渣全覆盖条件下，对钢包内钢水进行软吹5-8分钟，当钢水温度满足连铸要求时出钢。
作为一项优选的方案，所述LF精炼过程中，造渣料为石灰，其加入量为3.0～6.0Kg/吨钢，还加入有铝酸钙预熔渣加入量1～2Kg/吨钢，以及改渣剂加入量0.5～1.5Kg/吨钢。保持顶渣泡沫化全覆盖条件下，对钢包内钢水进行软吹氩气5～8min，精炼结束后，钢水出站温度为1560～1580℃。其中改渣剂为含有CaO、MgO及其他碱金属氧化物的渣料，用于调节炉渣的碱度与熔点和粘度。
作为一项优选的方案，所述LF精炼过程中，根据钢包顶渣发泡状况，向钢水中加入发泡渣1-3Kg/吨钢，还原性渣料1-4Kg/吨钢，采用中功率送电12-18分钟，造白泡沫渣，将泡沫白渣渣层厚度控制在100-400mm，泡沫渣持续8-16分钟，同时钢包底吹氢气和/或天然气进行搅拌，吹气强度为0.2-0.5m3/t.min。通过此操作，可很好的保证钢包顶渣二元碱度控制在1.8-2.5之间。
停电，取样、测温，根据钢水成分和成品钢的目标成分值添加含C、Si、Mn、V、Nb、N、RE元素的合金，对钢水进行合金元素含量窄范围调控；精炼后期采用低功率送电2-12分钟，保持顶渣泡沫化全覆盖条件下，对钢包内钢水进行软吹氩气5～8min，精炼结束后，钢水出站温度为1560～1580℃。
LF炉钢水出站成分C＝0.24-0.28％，Si0.20-0.75％，Mn1.10-1.45％，V0.09-0.15％，Nb0.01-0.025％，N0.022-0.030％，RE0.0010-0.0050％。
作为一项优选的方案，所述连铸坯浇铸的过程为：将钢水的过热度控制在10～15℃，浇铸拉坯速率为3.0～4.0m/min，结晶器冷却采取相对弱冷，二冷采取强冷工艺，结晶器不使用电磁搅拌，凝固末端进行电磁搅拌，铸坯在950～1000℃进行拉矫，铸坯断面尺寸为：(150～170)X(150～170)mm，热坯直接热送至轧钢加热炉。
作为一项优选的方案，所述加热轧制的过程为：将热坯送至轧钢加热炉内，铸坯入加热炉的温度为650～950℃，在50～60min内，将钢坯加热至1150～1200℃，保温50～60min，开轧温度为1070～1100℃，经14～18机架连轧后获得12～40mm的钢筋，最后2机架压下量占总压下量的20～30％，轧制结束后进行穿水强冷和弱冷气雾控制冷却；所述钢筋上冷床温度为910～950℃。
本发明所提供的制备方法采用锰、钒、铌氧化物矿直接合金化，即在实施工序的转炉内和出钢后的钢包炉内(LF炉)进行直接合金化。在转炉内利用铁水中碳、硅、磷等元素氧化的化学热，在转炉或LF炉内钢包底部吹还原性气体氢气和/或天然气，作为还原剂，同时氢气和/或天然气在搅拌过程中改善了熔池的动力学条件，且由于同时采用石灰石或白云石代替石灰或轻烧白云石造渣操作，与常规使用石灰和轻烧白云石相比，可省去石灰石或白云石煅烧工序。传统制备过程中，石灰石和白云石与石灰和轻烧白云石相比，活性差，杂质含量多，冶炼能耗高等不利，而本发明利用转炉冶炼的化学加热在炼钢过程中分解成CaO和MgO及CO2，炼钢过程中生成的CaO和MgO较炉外煅烧生产的CaO和MgO能耗更低、活性更高，冶金效果更好，同时生成的CO2从熔池内部搅拌钢液，改善了冶炼动力学条件，有利提高冶金效果，克服了技术缺陷；通过锰、钒、铌氧化物和石灰石及白云石加入量，以及铁水成分、转炉终点炉渣碱度、转炉终点钢水成分、转炉终点温度，它们构成相互制约的模型，与转炉或钢包底吹H2或天然气工艺参数共同实现锰、钒、铌氧化物矿直接合金化，和高效实现低能耗减量化生产稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋。
本发明还通过在出钢过程中使用稀土氮化合金进行氮和稀土微合金化处理，同时与钒、铌等微合计化元素的协同处理，在钢水凝固、加热、轧制及轧后控冷过程中，形成不同种类、弥散分布、细小颗粒的稀土碳氮化物，阻碍位错运动和晶粒长大，从而减量化、低排放获得一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋。
相对于现有技术，本发明的有益技术效果为：
1)本发明所提供的HRB640E钢筋基于各组分之间的协同作用，该钢筋基于各组分之间的协同作用，通过添加合金元素和稀土氮化物，大幅提高钢筋的力学性能，经测试，本发明所提供的HRB640E钢筋的屈服强度ReL≥640MPa，抗拉强度Rm≥820MPa，最大力总延伸率Agt≥10％，断面收缩率A≥18％，强屈比Rm0/R0e L≥1.27，屈标比≤1.30，冷弯无缺陷。组织为：铁素体+珠光体。
2)本发明所提供的HRB640E钢筋制备方法，在满足640MPa级别高强度钢筋力学性能的同时，可有效解决640MPa级别高强度钢筋强屈比偏低难题，同时提高材料的力学性能和抗震性能，通过采用锰、钒、铌氧化物矿直接合金化，底吹氢气或天然气对钢水进行搅拌和氧化物进行直接还原，采用石灰石或白云石代替石灰或轻烧白云石造渣操作；添加含有多种稀土元素的稀土氮合金或微氮合金，对钢水进行稀土微合金化处理，利用多种稀土碳氮化物析出，阻碍位错运动，提高钢材的综合性能，可省去铁合金制备工序，节能减排，稳定高质量生产高强度热轧抗震钢筋HRB640E。
3)本发明所提供的技术方案中，通过底吹氢气或天然气，在进行搅拌钢液的同时对锰、钒、铌等氧化物进行直接还原合金化，大幅度节约了上述铁合金生产能耗，进一步的，使用钒、铌、稀土氮微合金化工艺，通过铸坯加热、轧制变形、轧后冷却温度控制稀土碳氮化物析出物对钢筋基体进行强化，可大幅度减少固溶合金元素的使用量。
具体实施方式
以下实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但并非限制本发明；以下实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
在公称容量为100吨的转炉进行冶炼，将115吨高炉铁水直接兑入公称容量为100吨的转炉内，铁水占总装入量的100％，铁水成分为：C4.2％，Si0.45％，Mn0.50％，P0.12％，S0.045％，温度1320℃，在转炉开始吹炼2分30秒内，加入31Kg/吨钢的石灰石块矿，12Kg/吨钢的白云石细粒度矿，8Kg/吨钢的污泥球团，低枪位操作，迅速提温并促使石灰石和白云石快速分解，熔化成渣；然后提高枪位，增加渣中氧化亚铁含量，增强炉渣流动性和脱磷能力，转炉吹炼6min时，再加入12Kg/吨钢的石灰石和8Kg/吨钢的白云石，并压低枪位，促进碳的氧化；在吹炼8min时，根据稀土碳氮化物析出高强度抗震钢筋HRB640E中Mn目标含量的50％添加含锰为42.1％，内配碳量为8％的预处理锰氧化球团(锰矿中锰还原进入钢水按85％计算回收率)，按V、Nb目标含量的值的40％添加含V、Nb预还原矿(V或Nb还原进入钢水按95％计算回收率)，其中，钒预还原矿为钒含量为51.8％，内配碳量为6.6％的钒氧化物球团，铌预还原矿为铌含量为52.1％，内配碳量为6.2％的铌氧化物球团；并将转炉底吹气切换成氢气，底吹强度为0.10Nm3/t.min；采取低—高—低—高氧枪枪位控制法进行吹炼，转炉吹炼0～5分钟先低枪位操作2～3分钟，再提高枪位2～3分钟；转炉吹炼5～12分钟先低枪位控制3～4分钟，再提高枪位2～3分钟；控制终渣参数：终渣二元碱度R＝2.56、MgO＝7.3％、TFe＝8.9％，转炉钢水终点成份为：C＝0.125％、P＝0.031％、S＝0.032％，钢水温度为：1647℃出钢，出钢量为110吨。
在转炉出钢过程中，根据炼钢炉终点钢水成分尤其是终点碳或氧含量，确定在出钢前期加入金属铝饼和铝锰为脱氧剂，出钢时见钢流加入脱氧剂总量的1/2，出钢1/4时加入剩余的脱氧剂；根据终点钢水的成分，成品钢中锰、钒或铌的含量按目标值下限，在出钢前期加入含锰为42.1％，内配碳量为8％的预处理锰氧化球团；加入钒含量为51.8％，内配碳量为6.6％的钒氧化物球团；加入铌含量为52.1％，内配碳量为6.2％的铌氧化物球团；以及硅铁、硅锰合金、金属硅和金属锰调节钢中的硅、锰含量；钒氮合金、铌铁合金、稀土氮合金等直至出钢4/5时加完，以调节钢水中的钒、铌、稀土和氮的含量，其中稀土氮合金按0.68Kg/吨钢定量加入，含镧、镨、钕、钪和钇稀土元素，稀土元素总含量为3.16％，氮含量28.2％；出钢过程中加入石灰，加入量1.5Kg/吨钢，还原造渣料SiC量1.3Kg/吨钢，溶剂萤石0.8Kg/吨，进行钢渣混冲，形成LF精炼钢包顶渣。出钢过程中前期钢包底吹氩气对钢水进行搅拌。
在LF精炼过程中，加入石灰3.5Kg/吨钢，铝酸钙预熔渣1.2Kg/吨钢，改渣剂0.5Kg/吨钢，采用高功率送电3分钟使顶渣熔化均匀，确保钢包顶渣二元碱度控制在1.8～2.0之间，同时钢包底吹吹氢气进行搅拌，吹气强度0.25m3/t.min；根据钢包顶渣发泡状况，向钢水中加入发泡渣1.2～1.5Kg/吨钢，还原渣系1.2Kg/吨钢，采用中功率送电15～16分钟，造白泡沫渣，将泡沫白渣渣层厚度控制在100～150mm，泡沫渣持续8～9分钟，同时钢包底吹氢气进行搅拌，吹气强度为0.2～0.25m3/t.min；停电，取样、测温，根据钢水成分和成品钢的目标成分值添加含C、Si、Mn、V、Nb、N和RE元素的合金，对钢水进行合金元素含量窄范围调控；精炼后期采用低功率送电2～4分钟，保持顶渣泡沫化全覆盖条件下，对钢包内钢水进行软吹氩气5～6分钟，钢水温度出站温度1568℃，成分C0.245％，Si0.73％，Mn1.32％，V0.091％，Nb0.021％，N0.028％，RE0.0018％。
连铸开浇时，中间包钢水温度为1513℃，钢水的过热度在13℃，浇铸拉坯速率为3.8m/min，结晶器冷却采取相对弱冷，二冷采取强冷工艺，结晶器不使用电磁搅拌，凝固末端进行电磁搅拌，铸坯在950～960℃之间进行拉矫，铸坯断面尺寸为：150X150mm，热坯直接热送至轧钢加热炉。
将热坯送至轧钢加热炉内，铸坯入加热炉的温度为650～670℃；在50～60min内，将钢坯加热至1150～1160℃；在1180～1190℃之间，保温50～60min,开轧温度1070～1080℃之间；根据铸坯断面尺寸，合理分配各道次的压下量，经18机架连轧后获得12mm的钢筋，并确保在最后2机架采取大压下量轧制，占总压下量的22％；钢筋出最后一机架后，进行穿水(强冷)+气雾控制冷却(弱冷回复)，确保钢筋上冷床温度在940～950℃，钢筋直径为12mm。所述钢筋经30天自然时效后，钢筋性能指标为：屈服强度ReL＝682MPa，抗拉强度Rm＝878MPa，最大力总延伸率Agt＝11.1％，断面收缩率A＝19.2％,强屈比Rm/Re L＝1.287，屈标比1.066，满足≤1.30要求，冷弯无缺陷，钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体；
对比例1
与实施实例1相比，除转炉或LF精炼过程中，底吹气体不进行切换底吹氢气或天然气操作外，其他步骤和工艺控制参数均相近的条件下，所获得的钢筋成分为：C 0.245％，Si0.73％，Mn1.26％，V0.078％，Nb0.016％，N0.028％，RE0.0017％。所述钢筋经30天自然时效后，钢筋性能指标为：屈服强度ReL＝596MPa，抗拉强度Rm＝766MPa，最大力总延伸率Agt＝12.3％，断面收缩率A＝22.6％,强屈比Rm/Re L＝1.285，屈标比0.931，满足≤1.30要求，冷弯无缺陷。明显Rel达不到Rel≥640Mpa标准要求。
实施例2
本实施例的制备过程与实施例1完全相同，其不同之处在于：
1)公称容量为120吨的转炉进行冶炼，将20吨废钢和110吨高炉铁水分别兑入公称容量为120吨的转炉内，铁水占总装入量的84.62％，铁水成分为：C4.0％，Si0.38％，Mn0.42％，P0.116％，S0.042％，温度1340℃，在转炉开始吹炼3分内，加入39Kg/吨钢的石灰石细粒度矿，8.5Kg/吨钢的白云石小粒度块矿，8Kg/吨钢的除尘灰；转炉吹炼8分钟时，再加入10Kg/吨钢的石灰石细粒度矿和10Kg/吨钢的白云石块矿，并压低枪位，促进碳的氧化；在吹炼10分钟时，根据稀土氮化物析出高强度抗震钢筋HRB640E中Mn目标含量的50％添加含锰为44.5％，内配碳量为7.5％的预处理锰氧化球团，按V、Nb目标含量的值的50％添加含V、Nb预还原矿，其中，钒预还原矿为钒含量为54.6％，内配碳量为6.0％的钒氧化物球团，铌预还原矿为铌含量为54.3％，内配碳量为5.8％的铌氧化物球团；转炉底吹气切换成氢气，底吹强度为0.12Nm3/t.min；控制终渣参数：终渣二元碱度R＝2.75、MgO＝8.2％、TFe＝8.1％，转炉钢水终点成份为：C＝0.14％、P＝0.035％、S＝0.035％，钢水温度为：1641℃出钢。出钢量125吨。
2)脱氧剂为硅铝钡和金属钙，根据终点钢水的成分，成品钢中锰、钒或铌的含量按目标值下限，含锰为44.5％，内配碳量为7.5％的预处理锰氧化球团；加入钒含量为54.6％，内配碳量为6.0％的钒氧化物球团；加入铌含量为54.3％，内配碳量为5.8％的铌氧化物球团；微氮合金按0.73Kg/吨钢定量加入，含铈、钕、钐和钬多种稀土元素，稀土元素总含量为7.36％，氮含量37.32％；出钢过程中加入石灰，加入量2.0Kg/吨钢，还原造渣料SiC量1.0Kg/吨钢，溶剂萤石1.0Kg/吨，进行钢渣混冲，形成LF精炼钢包顶渣。
3)在LF精炼过程中，加入石灰3.0Kg/吨钢，铝酸钙预熔渣1.5Kg/吨钢，改渣剂1.5Kg/吨钢，采用高功率送电4分钟使顶渣熔化均匀，确保钢包顶渣二元碱度控制在2.2～2.4之间，同时钢包底吹吹氢气进行搅拌，吹气强度0.20m3/t.min；根据钢包顶渣发泡状况，向钢水中加入发泡渣1.5～2.0Kg/吨钢，还原渣系1.5Kg/吨钢，采用中功率送电16～18分钟，造白泡沫渣，将泡沫白渣渣层厚度控制在200～300mm，泡沫渣持续8～9分钟，同时钢包底吹氢气进行搅拌，吹气强度为0.2～0.25m3/t.min；停电，取样、测温，根据钢水成分和成品钢的目标成分添加含C、Si、Mn、V、Nb、N、RE等元素的合金，对钢水进行合金元素含量窄范围调控；精炼后期采用低功率送电2～4分钟，保持顶渣泡沫化全覆盖条件下，对钢包内钢水进行软吹氩气5～6分钟，钢水温度出站温度1568℃，成分C0.245％，Si0.73％，Mn1.32％，V0.091％，Nb0.021％，N0.028％，RE0.0018％。
4)连铸开浇时，中间包钢水温度在1518℃，钢水的过热度在18℃，浇铸拉坯速率为3.5m/min，结晶器冷却采取相对弱冷，二冷采取强冷工艺，结晶器不使用电磁搅拌，凝固末端进行电磁搅拌，铸坯在970～980℃之间进行拉矫，铸坯断面尺寸为：150X150mm，热坯直接热送至轧钢加热炉。
将热坯送至轧钢加热炉内，铸坯入加热炉的温度为930～950℃；在50～60min内，将钢坯加热至1180～1200℃；在1180～1190℃之间，保温50～60min，开轧温度1080～1100℃之间；根据铸坯断面尺寸，合理分配各道次的压下量，经16机架连轧后获得40mm的钢筋，并确保在最后2机架采取大压下量轧制，占总压下量的27％；钢筋出最后一机架后，进行穿水(强冷)+气雾控制冷却(弱冷回复)，确保钢筋上冷床温度在910～930℃，钢筋直径为40mm。所述钢筋经30天自然时效后，钢筋性能指标为：屈服强度ReL＝676MPa，抗拉强度Rm＝869MPa，最大力总延伸率Agt＝10.8％，强屈比Rm/Re L＝1.286，屈标比1.056，满足≤1.30要求，冷弯无缺陷。钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体。
对比例2
与实施实例2相比，除不添加稀土氮合金以外，其他步骤和工艺控制参数均相近的条件下，所获得的钢筋成分为：成分C 0.243％，Si0.75％，Mn1.31％，V0.092％，Nb0.020％，N0.0151％，RE痕迹，几乎为零。所述钢筋经30天自然时效后，钢筋性能指标为：屈服强度ReL＝603MPa，抗拉强度Rm＝761MPa，最大力总延伸率Agt＝11.7％，断面收缩率A＝23.1％,强屈比Rm/Re L＝1.262，屈标比0.942，满足≤1.30要求，冷弯无缺陷。明显Rel达不到Rel≥640Mpa标准要求。其原因是：同样物资消耗和相近工艺参数条件下，未加入稀土氮合金元素，氮含量偏低，稀土合金元素含量痕迹，造成在轧制及轧后冷却过程中稀土碳氮化物析出物几乎不存在，致使钢筋性能大幅降低打不到钢筋的性能指标要求。
实施例3
在公称容量为150吨的转炉进行冶炼，将35吨废钢和140吨高炉铁水分别兑入公称容量为150吨的转炉内，铁水占总装入量的80％，铁水成分为：C4.30％，Si0.37％，Mn0.45％，P0.121％，S0.045％，温度1350℃，在转炉开始吹炼1.5分时，加入30Kg/吨钢的石灰石粉成型的小球矿，6Kg/吨钢的白云石块矿，8Kg/吨钢的氧化铁皮，低枪位操作，迅速提温并促使石灰石和白云石快速分解，熔化成渣；然后提高枪位，增加渣中氧化亚铁含量，增强炉渣流动性和脱磷能力，转炉吹炼8分钟内，再加入9Kg/吨钢的石灰石粉成型的小球矿和9Kg/吨钢的白云石块矿，并压低枪位，促进碳的氧化；在吹炼9分钟时，根据稀土氮化物析出高强度抗震钢筋HRB640E中Mn目标含量的50％添加含锰为48.2％，固态预还锰氧化球团，按V、Nb目标含量的值的40％添加钒含量为56.12％，固态预还原钒氧化物球团和铌含量为57.43％，固态预还原铌氧化物球团；将转炉底吹气切换成天然气，底吹强度为0.11Nm3/t.min；采取低—高—低—高氧枪枪位控制法进行吹炼，转炉吹炼0～5分钟先低枪位操作1.5～2分钟，提高枪位3～4分钟；转炉吹炼5～12分钟低枪位控制3.5～5分钟，然后适当提高枪位2.5～3.5分钟；控制终渣参数：终渣二元碱度R＝2.80、MgO＝7.8％、TFe＝8.5％，转炉钢水终点成份为：C＝0.16％、P＝0.032％、S＝0.033％，钢水温度为：1645℃出钢，出钢量为168吨。
在出钢前期加入钢芯铝和碳粉为脱氧剂，出钢时见钢流加入脱氧剂总量的1/2，出钢1/4时加入剩余的脱氧剂；根据终点钢水的成分，成品钢中锰、钒或铌的含量按目标值下限，在出钢前期加入含锰为48.2％，固态预还锰氧化球团，加入钒含量为56.12％，固态预还原钒氧化物球团，加入铌含量为57.43％，固态预还原铌氧化物球团；以及硅铁、硅锰合金、硅钙、金属硅和金属锰调节钢中的硅、锰含量，钒氮合金、铌铁合金、微氮合金等直至出钢4/5时加完；其中稀土氮合金按0.66Kg/吨钢定量加入，含镨、钕、钆、钬和钪多种稀土元素，稀土元素总含量为11.47％，氮含量32.18％；出钢过程中加入石灰，加入量1.8Kg/吨钢，还原造渣料SiC量1.5Kg/吨钢，溶剂萤石1.2Kg/吨，进行钢渣混冲，形成LF精炼钢包顶渣。出钢过程中钢包底吹天然气等对钢水进行搅拌。
在LF精炼过程中，加入石灰4.0Kg/吨钢，铝酸钙预熔渣1.0Kg/吨钢，改渣剂1.0Kg/吨钢，采用高功率送电5分钟使顶渣熔化均匀，确保钢包顶渣二元碱度控制在2.0～2.2之间，同时钢包底吹吹天然气进行搅拌，吹气强度0.30m3/t.min；根据钢包顶渣发泡状况，向钢水中加入发泡渣1.5Kg/吨钢，还原渣系2Kg/吨钢，采用中功率送电15～17分钟，造白泡沫渣，将泡沫白渣渣层厚度控制在240～280mm，泡沫渣持续10～12分钟，同时钢包底吹氢气进行搅拌，吹气强度为0.30～0.35m3/t.min；停电，取样、测温，根据钢水成分和成品钢的目标成分添加含C、Si、Mn、V、Nb、N和RE元素的合金，对钢水进行合金元素含量窄范围调控；精炼后期采用低功率送电10～12分钟，保持顶渣泡沫化全覆盖条件下，对钢包内钢水进行软吹氩气7～8分钟，钢水温度出站温度1579℃，中间包开浇第1炉，成分C＝0.271％，Si0.63％，Mn1.15％，V0.11％，Nb0.018％，N0.0298％，RE0.0012％。
连铸开浇时，中间包钢水温度在1525℃，钢水的过热度在25℃，浇铸拉坯速率为3.2m/min，结晶器冷却采取相对弱冷，二冷采取强冷工艺，结晶器不使用电磁搅拌，凝固末端进行电磁搅拌，铸坯在960～970℃之间进行拉矫，铸坯断面尺寸为：150X150mm，热坯直接热送至轧钢加热炉。
将热坯送至轧钢加热炉内，铸坯入加热炉的温度为810～830℃；在50～60min内，将钢坯加热至1160～1180℃；在1180～1190℃之间，保温50～60min,开轧温度1070～1090℃之间；根据铸坯断面尺寸，合理分配各道次的压下量，经18机架连轧后获得20mm的钢筋，并确保在最后2机架采取大压下量轧制，占总压下量的28％；钢筋出最后一机架后，进行穿水(强冷)+气雾控制冷却(弱冷回复)，确保钢筋上冷床温度在920～940℃，钢筋直径为20mm，所述钢筋三切分轧制，经30天自然时效后，钢筋性能指标为：屈服强度ReL＝668MPa，抗拉强度Rm＝858MPa，最大力总延伸率Agt＝11.6％，强屈比Rm/Re L＝1.284，断面收缩率A＝22.3％，屈标比1.044，满足≤1.30要求，冷弯无缺陷。钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体；
对比例3：与实施3相比，除转炉底吹气切换成天然气，底吹强度为0.05Nm3/t.min(本发明转炉底吹范围0.10-0.15Nm3/t.min),同时钢包底吹氢气进行搅拌，吹气强度为0.12m3/t.min外(本发明钢包底吹范围0.20-0.5Nm3/t.min)，其他步骤和工艺控制参数均相近的条件下，所获得的钢筋成分为：成分C 0.270％，Si0.61％，Mn1.08％，V0.091％，Nb0.015％，N0.0278％，RE0.0011。所述钢筋经30天自然时效后，钢筋性能指标为：屈服强度ReL＝621MPa，抗拉强度Rm＝778MPa，最大力总延伸率Agt＝11.8％，强屈比Rm/Re L＝1.252，断面收缩率A＝21.3％屈标比0.97，满足≤1.30要求，冷弯无缺陷。钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体；显然钢筋性能因底吹强度降低致使Mn、V、Nb的氧化物未充分还原，造成Mn、V、Nb合金元素在钢中含量降低，且未完全还原的氧化物带来钢中夹杂物含量升高，致使钢筋性能偏低，未达到标准要求。
实施例4
在公称容量为100吨的转炉进行冶炼，将50吨废钢和50吨高炉铁水分别兑入公称容量为100吨的转炉内，铁水占总装入量的50％，铁水成分为：C4.50％，Si0.51％，Mn0.48％，P0.171％，S0.042％，温度1410℃，在转炉开始吹炼1.0分内，加入25Kg/吨钢的石灰石粉成型的小球矿，6Kg/吨钢的白云石块矿，6Kg/吨钢的铁矿石，低枪位操作，迅速提温并促使石灰石和白云石快速分解，熔化成渣；然后提高枪位，增加渣中氧化亚铁含量，增强炉渣流动性和脱磷能力，转炉吹炼7分钟内，再加入10Kg/吨钢的石灰石粉成型的小球矿和10Kg/吨钢的白云石块矿，并压低枪位，促进碳的氧化；在吹炼10分钟时，根据稀土氮化物析出高强度抗震钢筋HRB640E中Mn目标含量的50％添加含锰为47.9％，固态预还锰氧化球团，按V、Nb目标含量的值的40％添加钒含量为57.7％，固态预还原钒氧化物球团和铌含量为58.2％，固态预还原铌氧化物球团；将转炉底吹气切换成天然气，底吹强度为0.15Nm3/t.min；采取低—高—低—高氧枪枪位控制法进行吹炼，转炉吹炼0～5分钟先低枪位操作1～2.5分钟，提高枪位3.5～4分钟；转炉吹炼5～12分钟低枪位控制4～5分钟，然后适当提高枪位3～3.5分钟；控制终渣参数：终渣二元碱度R＝2.68、MgO＝7.3％、TFe＝8.8％，转炉钢水终点成份为：C＝0.175％、P＝0.035％、S＝0.036％，钢水温度为：1635℃出钢，出钢量为95吨。
在出钢前期加入钢芯铝和碳粉为脱氧剂，出钢时见钢流加入脱氧剂总量的1/2，出钢1/4时加入剩余的脱氧剂；根据终点钢水的成分，成品钢中锰、钒或铌的含量按目标值下限，在出钢前期加入含锰为47.9％，固态预还锰氧化球团，加入钒含量为57.7％，固态预还原钒氧化物球团，加入铌含量为58.2％，固态预还原铌氧化物球团；以及硅铁、硅锰合金、硅钙、金属硅和金属锰调节钢中的硅、锰含量，钒氮合金、铌铁合金、稀土氮合金等直至出钢4/5时加完；其中稀土氮合金按0.71Kg/吨钢定量加入，含镨、钕、钆、钬和钪多种稀土元素，稀土元素总含量为6.23％，氮含量26.11％；出钢过程中加入石灰，加入量1.5Kg/吨钢，还原造渣料SiC量1.0Kg/吨钢，溶剂萤石1.3Kg/吨，进行钢渣混冲，形成LF精炼钢包顶渣。出钢过程中钢包底吹天然气等对钢水进行搅拌。
在LF精炼过程中，加入石灰5.8Kg/吨钢，铝酸钙预熔渣1.0Kg/吨钢，改渣剂0.5Kg/吨钢，采用高功率送电6分钟使顶渣熔化均匀，确保钢包顶渣二元碱度控制在2.4～2.5之间，同时钢包底吹吹天然气进行搅拌，吹气强度0.50m3/t.min；根据钢包顶渣发泡状况，向钢水中加入发泡渣2.5Kg/吨钢，还原渣系2.5Kg/吨钢，采用中功率送电15～17分钟，14～15分钟，造白泡沫渣，将泡沫白渣渣层厚度控制在260～310mm，泡沫渣持续12～14分钟，同时钢包底吹氢气进行搅拌，吹气强度为0.25～0.30m3/t.min；停电，取样、测温，根据钢水成分和成品钢的目标成分添加含C、Si、Mn、V、Nb、N和RE元素的合金，对钢水进行合金元素含量窄范围调控；精炼后期采用低功率送电10～12分钟，保持顶渣泡沫化全覆盖条件下，对钢包内钢水进行软吹氩气6～8分钟，钢水温度出站温度1573℃，中间包开浇第1炉，成分C0.263％，Si0.28％，Mn1.41％，V0.146％，Nb0.011％，N0.026％，RE0.0045％。
连铸开浇时，中间包钢水温度在1520℃，钢水的过热度在20℃，浇铸拉坯速率为3.3m/min，结晶器冷却采取相对弱冷，二冷采取强冷工艺，结晶器不使用电磁搅拌，凝固末端进行电磁搅拌，铸坯在990～1000℃之间进行拉矫，铸坯断面尺寸为：150X150mm，热坯直接热送至轧钢加热炉。
将热坯送至轧钢加热炉内，铸坯入加热炉的温度为780～800℃；在50～60min内，将钢坯加热至1170～1190℃；在1180～1190℃之间，保温50～60min,开轧温度1070～1090℃之间；根据铸坯断面尺寸，合理分配各道次的压下量，经18机架连轧后获得25mm的钢筋，并确保在最后2机架采取大压下量轧制，占总压下量的29％；钢筋出最后一机架后，进行穿水(强冷)+气雾控制冷却(弱冷回复)，确保钢筋上冷床温度在930～950℃，钢筋直径为25mm，所述钢筋三切分轧制，经30天自然时效后，钢筋性能指标为：屈服强度ReL＝673MPa，抗拉强度Rm＝865MPa，最大力总延伸率Agt＝11.3％，强屈比Rm/Re L＝1.285，屈标比1.052，满足≤1.30要求，冷弯无缺陷。钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体；
实施例5
在公称容量为180吨的转炉进行冶炼，将25吨废钢和165吨高炉铁水分别兑入公称容量为180吨的转炉内，铁水占总装入量的86.8％，铁水成分为：C4.16％，Si0.49％，Mn0.40％，P0.121％，S0.047％，温度1390℃，在转炉开始吹炼2.0分内，加入35Kg/吨钢的石灰石粉成型的小球矿，8Kg/吨钢的白云石块矿，9Kg/吨钢的铁矿石，低枪位操作，迅速提温并促使石灰石和白云石快速分解，熔化成渣；然后适当提高枪位，增加渣中氧化亚铁含量，增强炉渣流动性和脱磷能力，转炉吹炼7分钟内，再加入9Kg/吨钢的石灰石粉成型的小球矿和8.5Kg/吨钢的白云石块矿，并压低枪位，促进碳的氧化；在吹炼9分钟前，根据稀土氮化物析出高强度抗震钢筋HRB640E中Mn目标含量的50％添加含锰为48.1％的锰原矿，按V、Nb目标含量的值的40％添加钒含量为55.6％，固态预还原钒氧化物球团和铌含量为55.7％，固态预还原铌氧化物球团；并将转炉底吹气切换成天然气，底吹强度为0.13Nm3/t.min；采取低—高—低—高氧枪枪位控制法进行吹炼，转炉吹炼0～5分钟先低枪位操作1.5～2.0分钟，提高枪位3.0～3.5分钟；转炉吹炼5～12分钟先低枪位控制4.5～5.5分钟，然后适当提高枪位2.5～3.0分钟；控制终渣参数：终渣二元碱度R＝2.78、MgO＝7.5％、TFe＝8.9％，转炉钢水终点成份为：C＝0.15％、P＝0.034％、S＝0.032％，钢水温度为：1590℃出钢，出钢量为182吨。
在转炉出钢过程中，根据炼钢炉终点钢水成分尤其是终点碳或氧含量，确定在出钢前期加入硅铝钡和碳化钙为脱氧剂，出钢时见钢流加入脱氧剂总量的1/2，出钢1/4时加入剩余的脱氧剂；根据终点钢水的成分，成品钢中锰、钒或铌的含量按目标值下限，在出钢前期加入含锰为加入含锰为48.1％，锰原矿；加入钒含量为55.6％，固态预还原钒氧化物球团；加入铌含量为55.7％，固态预还原铌氧化物球团；以及硅铁、硅锰、锰铁、金属硅和金属锰调节钢中的硅、锰含量，钒氮合金、铌铁合金、微氮合金等直至出钢4/5时加完，以调节钢水中的钒、铌、稀土和氮的含量；其中稀土氮合金按0.73Kg/吨钢定量加入，含铈、钕、钐、钆、钬等多种稀土，总含量为8.46％，氮含量21.23％；出钢过程中加入石灰，加入量2.1Kg/吨钢，还原造渣料金属铝粉量0.8Kg/吨钢，溶剂萤石1.0Kg/吨，进行钢渣混冲，形成LF精炼钢包顶渣。出钢过程中钢包底吹氢气气等对钢水进行搅拌。
在LF精炼过程中，加入石灰4.8Kg/吨钢，铝酸钙预熔渣2.0Kg/吨钢，改渣剂1.5Kg/吨钢，采用高功率送电5.5分钟使顶渣熔化均匀，确保钢包顶渣二元碱度控制在2.3～2.4之间，同时钢包底吹吹氢气进行搅拌，吹气强度0.40m3/t.min；根据钢包顶渣发泡状况，向钢水中加入发泡渣2.0Kg/吨钢，还原渣系3.0Kg/吨钢，采用中功率送电13～14分钟，造白泡沫渣，将泡沫白渣渣层厚度控制在340～390mm，泡沫渣持续10～12分钟，同时钢包底吹氢气进行搅拌，吹气强度为0.35～0.40m3/t.min；停电，取样、测温，根据钢水成分和成品钢的目标成分添加含C、Si、Mn、V、Nb、N和RE元素的合金，对钢水进行合金元素含量窄范围调控；精炼后期采用低功率送电6～8分钟，保持顶渣泡沫化全覆盖条件下，对钢包内钢水进行软吹氩气6～8分钟，钢水温度出站温度1569℃，成分C＝0.273％，Si0.45％，Mn1.24％，V0.116％，Nb0.015％，N0.028％，RE0.0036％。
连铸开浇时，中间包钢水温度在1516℃，钢水的过热度在16℃左右，浇铸拉坯速率为3.7m/min，结晶器冷却采取相对弱冷，二冷采取强冷工艺，结晶器不使用电磁搅拌，凝固末端进行电磁搅拌，铸坯在960～970℃之间进行拉矫，铸坯断面尺寸为：150X150mm，热坯直接热送至轧钢加热炉。
将热坯送至轧钢加热炉内，铸坯入加热炉的温度为680～700℃；在50～60min内，将钢坯加热至1170～1190℃；在1180～1190℃之间，保温50～60min,开轧温度1070～1080℃之间；根据铸坯断面尺寸，合理分配各道次的压下量，经17机架连轧后获得16mm的钢筋，并确保在最后2机架采取大压下量轧制，占总压下量的24％；钢筋出最后一机架后，进行穿水(强冷)+气雾控制冷却(弱冷回复)，确保钢筋上冷床温度在910～930℃，钢筋直径为16mm，所述钢筋三切分轧制，经30天自然时效后，钢筋性能指标为：屈服强度ReL＝672MPa，抗拉强度Rm＝861MPa，最大力总延伸率Agt＝11.9％，强屈比Rm/Re L＝1.281，屈标比1.05，满足≤1.30要求，冷弯无缺陷。钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体；
实施例6
在公称容量为200吨的转炉进行冶炼，将30吨废钢和190吨高炉铁水分别兑入公称容量为200吨的转炉内，铁水占总装入量的86.36％，铁水成分为：C4.21％，Si0.46％，Mn0.45％，P0.141％，S0.041％，温度1420℃，在转炉开始吹炼2.5分内，加入32Kg/吨钢的石灰石块矿，11Kg/吨钢的白云石小颗粒原矿，6Kg/吨钢的铁矿石和1.0Kg/吨钢萤石，低枪位操作，迅速提温并促使石灰石和白云石快速分解，熔化成渣；然后适当提高枪位，增加渣中氧化亚铁含量，增强炉渣流动性和脱磷能力，转炉吹炼8分钟内，再加入10Kg/吨钢的石灰石块矿和9Kg/吨钢的白云石小颗粒原矿，并压低枪位，促进碳的氧化；在吹炼10分钟前，根据稀土氮化物析出高强度抗震钢筋HRB640E中Mn目标含量的50％添加含锰为42.8％的锰原矿，按V、Nb目标含量的值的40％添加钒含量为56.6％，固态预还原钒氧化物球团和加入铌含量为54.3％，固态预还原铌氧化物球团；并将转炉底吹气切换成氢气，底吹强度为0.14Nm3/t.min；采取低—高—低—高氧枪枪位控制法进行吹炼，转炉吹炼0～5分钟先低枪位操作2.0～2.5分钟，提高枪位2.5～3.0分钟；转炉吹炼5～12分钟先低枪位控制4.0～5.0分钟，然后提高枪位2.0～3.0分钟；控制终渣参数：终渣二元碱度R＝2.8、MgO＝8.8％、TFe＝11.8％，转炉钢水终点成份为：C＝0.13％、P＝0.037％、S＝0.038％，钢水温度为：1621℃出钢，出钢量为212吨。
在转炉出钢过程中，根据炼钢炉终点钢水成分尤其是终点碳或氧含量，确定在出钢前期加入铝锰和金属碳为脱氧剂，出钢时见钢流加入脱氧剂总量的1/2，出钢1/4时加入剩余的脱氧剂；根据终点钢水的成分，成品钢中锰、钒或铌的含量按目标值下限，在出钢前期加入含锰为加入含锰为42.8％的锰原矿；加入钒含量为56.6％，固态预还原钒氧化物球团；加入铌含量为54.3％，固态预还原铌氧化物球团；以及碳化硅、硅锰、锰铁、金属硅或金属锰调节钢中的硅、锰含量，钒氮合金、铌铁合金、微氮合金等直至出钢4/5时加完，以调节钢水中的钒、铌、稀土和氮的含量；其中稀土氮合金按0.67Kg/吨钢定量加入，含镧、镨、钬、铥、中等多种稀土，总含量为5.38％，氮含量28.36％；。出钢过程中加入石灰，加入量1.3Kg/吨钢，还原造渣料金属铝粉量1.1Kg/吨钢，溶剂萤石0.8Kg/吨，进行钢渣混冲，形成LF精炼钢包顶渣。出钢过程中钢包底吹氢气气等对钢水进行搅拌。
在LF精炼过程中，加入石灰3.9Kg/吨钢，铝酸钙预熔渣1.3Kg/吨钢，改渣剂1.2Kg/吨钢，采用高功率送电4分钟使顶渣熔化均匀，确保钢包顶渣二元碱度控制在2.2～2.3之间，同时钢包底吹吹氢气进行搅拌，吹气强度0.38m3/t.min；根据钢包顶渣发泡状况，向钢水中加入发泡渣2.5Kg/吨钢，还原渣系2.5Kg/吨钢，采用中功率送电11～13分钟，造白泡沫渣，将泡沫白渣渣层厚度控制在180～200mm，泡沫渣持续11～13分钟，同时钢包底吹氢气进行搅拌，吹气强度为0.30～0.35m3/t.min；停电，取样、测温，根据钢水成分和成品钢的目标成分添加含C、Si、Mn、V、Nb、N、RE等元素的合金，对钢水进行合金元素含量窄范围调控；精炼后期采用低功率送电4～6分钟，保持顶渣泡沫化全覆盖条件下，对钢包内钢水进行软吹氩气7～8分钟，钢水温度出站温度1566℃，成分C＝0.268％，Si0.56％，Mn1.34％，V0.126％，Nb0.012％，N0.024％，RE0.0028％。
连铸开浇时，中间包钢水温度在1515℃，钢水的过热度在15℃，浇铸拉坯速率为3.3m/min，结晶器冷却采取相对弱冷，二冷采取强冷工艺，结晶器不使用电磁搅拌，凝固末端进行电磁搅拌，铸坯在970～980℃之间进行拉矫，铸坯断面尺寸为：150X150mm，热坯直接热送至轧钢加热炉。
将热坯送至轧钢加热炉内，铸坯入加热炉的温度为730～750℃；在50～60min内，将钢坯加热至1190～1200℃；在1180～1190℃，保温50～60min，开轧温度1080～1090℃；根据铸坯断面尺寸，合理分配各道次的压下量，经18机架连轧后获得32mm的钢筋，并确保在最后2机架采取大压下量轧制，占总压下量的22％；钢筋出最后一机架后，进行穿水(强冷)+气雾控制冷却(弱冷回复)，确保钢筋上冷床温度在910～930℃，钢筋直径为32mm，所述钢筋单线轧制，经30天自然时效后，钢筋性能指标为：屈服强度ReL＝665MPa，抗拉强度Rm＝856MPa，最大力总延伸率Agt＝11.5％，强屈比Rm/Re L＝1.287，屈标比1.039，满足≤1.30要求，冷弯无缺陷。钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体。

Claims (10)

1.一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋，其特征在于：所述钢筋包括以下化学成分及其合金组成：按质量百分比计，C 0.24～0.28％、Si0.20～0.75％、Mn1.1～1.45％、V0.09～0.15％、Nb0.01～0.025％、N 0.02～0.03％和RE 0.0010～0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋，其特征在于：所述钢筋的屈服强度≥640MPa，抗拉强度≥820MPa，最大力总延伸率Agt≥10％，断面收缩率A≥18％，强屈比Rm/ReL≥1.27，屈标比≤1.30，冷弯无缺陷，钢筋的微观组织为：铁素体+珠光体。
3.一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将包括高炉铁水在内的原料加入到转炉内，转炉冶炼过程中，向转炉内加入石灰石和白云石为原矿或物理加工处理后的原矿作为碱性渣料，转炉内脱磷、脱硅、脱硫和去除杂质处理，同时通过吹氧脱碳和氧化铁水中的磷、硅元素；经上述处理后，再分别加入占所述钢筋合金元素Mn以及V和/或Nb目标质量含量40％-60％的含合金元素的氧化物，并将转炉底吹气转换为还原性气体，底吹强度为0.10-0.15Nm3/t.min；转炉终渣碱度二元碱度控制在2.5-2.8，转炉终点钢水温度控制在1590-1650℃；出钢前期及出钢过程中，按照钢筋中目标合金元素质量含量下限进行补加含合金元素的氧化物以及调节钢筋成分含量的合金，并在出钢时加入脱氧剂，进行钢水脱氧合金化；将出钢后的钢水转运至LF精炼，加入造渣剂或还原剂，同时钢包底吹吹还原性气体进行搅拌，吹气强度0.2-0.5Nm3/t.min，控制钢包顶渣二元碱度为1.8～2.5并添加剩余的目标合金元素进行微调，使钢水成分达到钢筋所规定的目标成分要求，精炼结束后依次经连铸坯浇铸和铸坯加热轧制各种不同规格的钢筋，即得。
4.根据权利要求3所述的一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋的制备方法，其特征在于：所述原料还包括废钢，废钢的添加量占Fe总装入量的0～50％；所述的还原性气体为氢气和/或天然气；转炉送氧吹炼开始至2～3min内，向转炉内加入石灰石原矿24～40kg/吨钢、白云石原矿6～12kg/吨钢，以及造渣溶剂6～10kg/吨钢；在转炉送氧吹炼6～8min时，加入石灰石10～12kg/吨钢和白云石8～10kg/吨钢；在转炉吹炼8-10min时，再加入含合金元素的氧化物；转炉终点终渣中MgO质量含量为7～9％、TFe质量含量为8～12％；所述转炉钢水终点成份为：C 0.12～0.18％，P≤0.035％、S≤0.035％，以质量含量计；转炉终点的温度是1590-1650℃。
5.根据权利要求3或4所述的一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋的制备方法，其特征在于，所述含合金元素氧化物的锰氧化物中金属锰质量含量不低于40％：所述的锰氧化物选自含锰预还原锰矿，包括内配碳锰球团、固态还原锰球团、高品位锰原矿中的一种或几种组合；钒氧化物中金属钒质量含量不低于50％；所述的钒氧化物选自含钒预还原钒氧化物，包括内配碳钒氧化物球团、固态还原钒氧化物球团中的一种或几种组合；铌的氧化物中金属铌的质量含量不低于45％；所述的铌氧化物选自含铌预还原铌氧化物，包括内配碳铌氧化物球团、固态还原铌氧化物球团中的一种或几种组合；转炉内造渣脱磷、脱硅、脱硫和去除杂质过程中还添加造渣溶剂，选自除尘灰、污泥、氧化铁皮、铁矿石或烧结矿和萤石中的至少一种；顶吹氧气采取低—高—低—高氧枪枪位控制法进行吹炼。
6.根据权利要求3-5任一项所述的一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋的制备方法，其特征在于：转炉出钢时脱氧剂是根据炼钢炉终点钢水成分中终点碳或氧含量，确定所需添加脱氧剂的含量；所述出钢初始阶段加入脱氧剂总添加量的1/3～1/2，在出钢重量达1/4时加入剩余的脱氧剂；在转炉出钢前期直至出钢重量4/5时，将含合金元素的氧化物以及调节钢筋成分含量的合金添加完毕，调节钢筋成分含量的合金是选自硅铁、硅锰合金、钒氮合金、铌铁合金、稀土氮合金、稀土微氮合金；所述的稀土氮合金或稀土微氮合金添加量为0.65～0.75kg/吨钢。
7.根据权利要求6所述的一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋的制备方法，其特征在于：所述脱氧剂为铝、钢芯铝、硅铝钡合金，铝锰合金中的至少一种，或碳化硅、硅铁、硅锰、金属硅和硅钙中的至少一种，或碳、钙、碳化钙和钙铁中的一种；所述稀土氮合金和/或微氮合金中含有镧、铈、镨、钕、钐、钆、钬、铥、钪和钇中至少一种的氮合金，其氮含量为20～38％；出钢过程中还加入石灰、还原性造渣料和造渣溶剂，进行钢渣混冲，LF精炼造好钢包顶渣；出钢过程中钢包底吹惰性或还原性气体对钢水进行搅拌；所述惰性气体为氩气或氮气，所述的还原性气体氢气或天然气。
8.根据权利要求3所述的一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋的制备方法，其特征在于：所述LF精炼过程中，石灰的加入量为3.0～6.0Kg/吨钢，铝酸钙预熔渣加入量1～2Kg/吨钢，改渣剂加入量0.5～1.5Kg/吨钢；根据钢包顶渣发泡状况，向钢水中加入发泡渣1-3Kg/吨钢，还原性渣料1-4Kg/吨钢，采用中功率送电12-18分钟，造白泡沫渣，将泡沫白渣渣层厚度控制在100-400mm，泡沫渣持续8-16分钟，同时钢包底吹还原性气体氢气和/或天然气进行搅拌。
根据钢水成分和成品钢的目标成分值添加含C、Si、Mn、V、Nb、N、RE元素的合金，对钢水进行合金元素含量窄范围调控；精炼后期保持顶渣泡沫化全覆盖条件下，对钢包内钢水进行软吹氩气5～8min，精炼结束后，钢水出站温度为1560～1580℃，成分C＝0.24-0.28％，Si0.20-0.75％，Mn1.10-1.45％，V0.09-0.15％，Nb0.01-0.025％，N0.022-0.030％，RE0.0010-0.0050％。
9.根据权利要求3所述的一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋的制备方法，其特征在于：所述连铸坯浇铸的过程为：将钢水的过热度控制在10～15℃，浇铸拉坯速率为3.0～4.0m/min，结晶器冷却采取相对弱冷，二冷采取强冷工艺，结晶器不使用电磁搅拌，凝固末端进行电磁搅拌，铸坯在950～1000℃进行拉矫，铸坯断面尺寸为：(150～170)X(150～170)mm，热坯直接热送至轧钢加热炉。
10.根据权利要求3所述的一种稀土碳氮化物析出强化高强度热轧抗震HRB640E钢筋的制备方法，其特征在于：所述加热轧制的过程为：将热坯送至轧钢加热炉内，铸坯入加热炉的温度为650～950℃，在50～60min内，将钢坯加热至1150～1200℃，保温50～60min，开轧温度为1070～1100℃，经14～18机架连轧后获得12～40mm的钢筋，最后2机架压下量占总压下量的20～30％，轧制结束后进行穿水强冷和弱冷气雾控制冷却；所述钢筋上冷床温度为910～950℃。
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CN118186191A (zh) * 2024-05-15 2024-06-14 湖南华菱涟源钢铁有限公司 高强度螺纹钢及其轧制方法、高强度螺纹钢液的制备方法

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CN118186191A (zh) * 2024-05-15 2024-06-14 湖南华菱涟源钢铁有限公司 高强度螺纹钢及其轧制方法、高强度螺纹钢液的制备方法

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