CN115612931B - 一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋及其生产方法 - Google Patents
一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋及其生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115612931B CN115612931B CN202211248729.1A CN202211248729A CN115612931B CN 115612931 B CN115612931 B CN 115612931B CN 202211248729 A CN202211248729 A CN 202211248729A CN 115612931 B CN115612931 B CN 115612931B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- equal
- less
- percent
- temperature
- low
- 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.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 84
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 33
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 28
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 25
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 12
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 12
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 6
- CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N aluminum iron Chemical compound [Al].[Fe] CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SKKMWRVAJNPLFY-UHFFFAOYSA-N azanylidynevanadium Chemical compound [V]#N SKKMWRVAJNPLFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 3
- PYLLWONICXJARP-UHFFFAOYSA-N manganese silicon Chemical compound [Si].[Mn] PYLLWONICXJARP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001199 N alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- 229910006639 Si—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-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
- B21B1/16—Metal-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 wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
- B21B1/18—Metal-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 wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0006—Adding metallic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0056—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
- C21D8/065—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
- C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/005—Ferrite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/009—Pearlite
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
本发明公开了一种400MPa级‑50℃低温抗震钢筋及其生产方法，所述400MPa级‑50℃低温抗震钢筋包括以下化学成分：C 0.20％～0.25％、Si 0.35％～0.60％、Mn 1.30％～1.60％、V 0.02％～0.04％、Alt 0.010％～0.040％、P≤0.020％、S≤0.007％、N 0.0080％～0.0120％、T.O≤0.0020％，其余为Fe和其它不可避免的杂质，且1.8≤A＝(0.27×[V]+0.52×[Alt])/[N]≤3.0；其常温力学性能为：屈服强度ReL≥420MPa，抗拉强度Rm≥590MPa，强屈比Rm/ReL≥1.40，断后伸长率A≥20.0％，最大力总延伸率Agt≥15.0％，屈屈比≤1.30；其‑50℃低温力学性能为：无缺口试样，屈服强度ReL≥460MPa，抗拉强度Rm≥620MPa，强屈比Rm/ReL≥1.35，最大力总延伸率Agt≥10.0％；缺口试样，最大力总延伸率Agt≥6.0％，缺口灵敏性指数NSR≥1.3，可满足‑50℃低温环境下使用的需求，且具有良好的抗震性能。
Description
技术领域
本发明属于抗震钢筋技术领域，具体涉及一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋及其生产方法。
背景技术
目前，钢筋混凝土中使用的热轧带肋钢筋主要是常温环境下使用，一些特殊环境下，如低温环境、腐蚀环境下应使用专用热轧带肋钢筋，《YB T 4641-2018-液化天然气储罐用低温钢筋》标准中钢筋适用于液化天然气储罐-165～-170℃设计温度，《GBT 33953-2017钢筋混凝土用耐蚀钢筋》标准中钢筋适用于工业大气腐蚀环境和氯离子腐蚀环境，但目前没有专门用于在极寒地区使用低温钢筋。
我国幅员辽阔，维度相差大，气温相差非常大，极寒地区温度能达到-40℃，还有冷库建设用的混凝土也是在-40～-50℃环境下，这些环境下普通钢筋力学性能会大大恶化，特别是塑性，极易出现脆断问题，极大影响建筑工程安全性。一些极寒地区重点工程和冷库建设迫切需要耐低温钢筋，同时要具有良好的经济性，因此，经济型400MPa级-50℃低温抗震钢筋有良好应用前景和社会效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋及其生产方法，以满足-50℃低温环境下使用的需求。
本发明采取的技术方案如下：
一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋，包括以下重量百分比的化学成分：C0.20％～0.25％、Si 0.35％～0.60％、Mn 1.30％～1.60％、V 0.02％～0.04％、Alt0.010％～0.040％、P≤0.020％、S≤0.007％、N 0.0080％～0.0120％、T.O≤0.0020％，其余为Fe和其它不可避免的杂质，且1.8≤A＝(0.27×[V]+0.52×[Alt])/[N]≤3.0。
所述400MPa级-50℃低温抗震钢筋的金相组织为铁素体+珠光体。
所述400MPa级-50℃低温抗震钢筋的常温力学性能为：屈服强度ReL≥420MPa，抗拉强度Rm≥590MPa，强屈比Rm/ReL≥1.40，断后伸长率A≥20.0％，最大力总延伸率Agt≥15.0％，屈屈比≤1.30；-50℃低温力学性能为：无缺口试样，屈服强度ReL≥460MPa，抗拉强度Rm≥620MPa，强屈比Rm/ReL≥1.35，最大力总延伸率Agt≥10.0％；缺口试样，最大力总延伸率Agt≥6.0％，缺口灵敏性指数NSR≥1.3。
所述的400MPa级-50℃低温抗震钢筋的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：转炉冶炼→LF炉精炼→小方坯连铸→加热→棒材轧制→控冷。
所述转炉冶炼步骤中，转炉终点C控制≥0.08％，P≤0.015％，控制较高的终点碳，降低终点氧含量，减少钢中夹杂物，提高钢水纯净度。控制较低的终点磷含量，以达到较低的成品磷含量目的，同时考虑到LF炉精炼工序“回磷”，因此预留一定的“回磷”量，磷显著降低钢的低温性能，因而需控制较低的磷含量。挡渣出钢，控制下渣量小于5kg/吨钢，减少LF炉精炼工序“回磷”量，达到“回磷”量小于0.004％。出钢1/3时，加入脱氧剂和合金，加入顺序为：铝铁→硅锰→钒氮→富氮合金→增碳剂，出钢结束后向钢渣面均匀抛洒铝粒，先加铝铁，在高氧位时加入铝铁，生产大直径氧化铝夹杂，容易上浮去除；然后用硅锰合金脱氧合金化，进一步降低钢中氧含量，这时加入钒氮合金，可提高钒氮合金收得率，再加入富氮合金，由于前面加入了较多的固氮元素，可提高氮收得率和收得率稳定性，最后加入增碳剂，可提高碳收得率。
所述LF炉精炼步骤中，钢包全程底吹氩，加入预熔型精炼渣、石灰造渣，碱度R2.5-4.5，白渣时间≥15分钟，控制合适的碱度，保证渣层活性和吸附夹杂物能力，较低的碱度，熔渣流动性高，但吸附夹杂物能力差，碱度过高，熔渣流动性差，吸附夹杂物能力好，但增加“回磷”量，因而控制合适的碱度，保持一定的白渣时间，使熔渣充分吸附夹杂物，是保证钢水纯净度的关键，太长的时间受生产持续性影响，因而确保足够长白渣时间。精炼结束后喂100～350m纯钙包芯线，然后进行氩气软吹，通过软吹进一步促进夹杂物上浮由渣层吸附，软吹氩气流量大小以渣层有轻微蠕动但出现“亮圈”为宜，流量过大，渣层出现“亮圈”，钢水二次氧化，增加钢中夹杂物；流量过小，不能促进钢水循环流动，夹杂物上浮动力不足，不易被熔渣吸附去除。氩气软吹时间10～20min，流量25～60L/min，保证合适长的软吹时间，保证夹杂物充分上浮去除，提高钢水纯净度。
所述小方坯连铸步骤中，采用全程保护浇铸，钢包到中间包之间采用保护套管+氩封，中间包使用钢水覆盖剂和吹氩保护，中间包到结晶器之间采用浸入式水口，二次冷却采用弱冷方式，消除铸坯中心偏析，其中一次冷却水流量105～120m3/h，二次冷却水比水量0.6～0.7l/kg，比水量如果过大，会增加铸坯表面和内部热应力，易产生裂纹缺陷，比水量如果过小，在较高拉速的情况下，冷却不足，会产生鼓肚和菱变缺陷。
所述小方坯连铸步骤中，浇铸过程液面波动小于±3mm、拉速2.1～2.6m/min、过热度15～30℃，结晶器液面波动过大会导致铸坯卷渣和表面裂纹，合适拉速和过热度可以避免铸坯产生表面裂纹，获得较好的表面和内部质量。
所述加热步骤中，为了轧制工艺的需要和使V的碳、氮化物固溶于奥氏体中，加热温度控制在1100～1200℃，均热时间20～35min，均热温度1050～1150℃，合适的均热时间和均热温度既能保证V元素充分固溶，又避免晶粒过度长大，导致成品晶粒粗大，降低力学性能。
所述棒材轧制步骤中，开轧温度1000～1100℃，轧制速度4.5～32.0m/s，在奥氏体再结晶区完成轧制实现再结晶细化，终轧温度1020～1120℃，较高的终轧温度确保成分组织的均匀性，轧后穿水冷却，轧后穿水冷却，轧后冷却速度10～25℃/s，冷却至840～900℃，合适的轧后冷却速度可以获得铁素体+珠光体组织，过高的冷却速度会在钢筋表层产生索氏体或马氏体组织，导致钢筋塑性下降，过低的冷却速度导致钢筋力学性能偏低，不能满足本发明力学性能要求。随后上冷床自然冷却至常温。
本发明提供的400MPa级-50℃低温抗震钢筋中，各成分作用及控制如下：
C：C元素是获得高的强度、硬度所必需的。为了获得400MPa级所需的高强度，且低成本，C含量须在0.20％以上，但过高的C含量会降低钢筋焊接性能。C含量宜控制为0.20％～0.25％。
Si：Si是钢中主要的脱氧元素，且作为固溶体硬化元素有助于强度的提高，但硅能显著提高钢的变形抗力，Si含量过高将使钢的塑性和韧性下降，并使得C的活性增加，使冶炼困难和易形成夹杂物，恶化钢的抗疲劳性能。因此控制Si含量为0.35％～0.60％。
Mn：Mn是脱氧和脱硫的有效元素，还可以提高钢的强度。但Mn含量过高，导致相变后残余奥氏体含量过高，导致钢的屈服强度及屈强比过低。因而控制Mn含量在1.30％～1.60％。
V：V是钢的优良脱氧剂，钢中加钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。V与钢中的N、C元素形成V(C,N)析出相，具有较强的析出强化作用，碳氮化钒具有较强的陷阱能，能够捕集氢使其均匀地分散在晶内，抑制氢的扩散和晶界偏聚，从而改善钢的耐延迟断裂性能。V含量过高成本较高，因此，V含量应控制在0.02％～0.04％。
Alt：Alt是较强脱氧元素，同时提高钢的抗氧化性能，Alt元素还能细化奥氏体晶粒，提高耐延迟断裂性能。另外本发明添加较高Alt元素，与氮结合形成AlN，减少位错的钉扎效应，同时提高冲击韧性。Alt含量控制在0.010％～0.040％。
P和S：P、S等杂质元素在晶界处偏聚，将使耐延迟断裂性能大大降低。P元素能在钢液凝固时形成微观偏析，随后在奥氏体化温度加热时偏聚在晶界，使钢的脆性显著增大，从而增加钢的延迟断裂敏感性，特别是影响低温性能；S元素形成MnS夹杂和在晶界偏析，从而增加钢的延迟断裂敏感性，因此，控制尽可能低的磷和硫含量，同时考虑经济性，P、S含量控制在P≤0.020％、S≤0.007％。
N：N在钢中析出V(C,N)、AlN等，提高V和Al析出强化和细晶强化效果，可显著提高钢的强度，同时N还会降低钢的冷加工性能。因此合适的N含量是保证高强钢筋强屈比性能的关键，根据钢轧V和Alt含量来确定N含量，需满足1.8≤A＝(0.27×[V]+0.52×[Alt])/[N]≤3.0。
O：氧在钢中形成各种氧化物夹杂。在应力的作用下，在这些氧化物夹杂处容易产生应力集中，导致微裂纹的萌生，从而恶化钢的力学性能特别是韧性和抗疲劳性能。因此，为提升钢的低温性能，控制T.O≤0.0020％。
本发明可实现φ12-32mm钢筋轧制，采用本发明生产的低温钢筋，常温力学性能：屈服强度ReL≥420MPa，抗拉强度Rm≥590MPa，强屈比Rm/ReL≥1.40，断后伸长率A≥20.0％，最大力总延伸率Agt≥15.0％，屈屈比≤1.30；-50℃低温力学性能为：无缺口试样，屈服强度ReL≥460MPa，抗拉强度Rm≥620MPa，强屈比Rm/ReL≥1.35，最大力总延伸率Agt≥10.0％；缺口试样，最大力总延伸率Agt≥6.0％，缺口灵敏性指数NSR≥1.3(NSR＝缺口试样的抗拉强度Rm/无缺口试样的屈服强度ReL)，该钢筋常温屈服和-50℃低温力学性能均达到强屈比1.25以上，满足抗震要求。
附图说明
图1为实施例1中的-50℃低温抗震钢筋的表面金相组织图；
图2为实施例1中的-50℃低温抗震钢筋的心部金相组织图。
具体实施方式
本发明提供了一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋，包括以下重量百分比的化学成分：C 0.20％～0.25％、Si 0.35％～0.60％、Mn 1.30％～1.60％、V 0.02％～0.04％、Alt0.010％～0.040％、P≤0.020％、S≤0.007％、N 0.0080％～0.0120％、T.O≤0.0020％，其余为Fe和其它不可避免的杂质，且1.8≤A＝(0.27×[V]+0.52×[Alt])/[N]≤3.0。
所述400MPa级-50℃低温抗震钢筋的生产方法，包括以下步骤：配料→转炉冶炼→LF炉精炼→小方坯连铸→加热→棒材轧机轧制→控冷→钢筋成品→打捆、入库；
所转炉冶炼步骤中，转炉终点C控制≥0.08％，P≤0.015％；挡渣出钢，下渣量小于5kg/吨钢，出钢1/3时，加入脱氧剂和合金，加入顺序为：铝铁→硅锰→钒氮→富氮合金→增碳剂，出钢结束后向钢渣面均匀抛洒铝粒；
LF炉精炼步骤中，钢包全程底吹氩，加入预熔型精炼渣、石灰造渣，碱度R2.5～4.5，白渣时间≥15分钟，根据进LF炉前成分分析结果在精炼前、中期加入合金调整Si、Mn、V、Al含量，精炼结束后喂100～350m纯钙包芯线，然后进行氩气软吹，氩气软吹时间10～20min，流量25～60L/min；
小方坯连铸步骤中，采用全程保护浇铸，钢包到中间包之间采用保护套管+氩封，中间包使用钢水覆盖剂和吹氩保护，中间包到结晶器之间采用浸入式水口，二次冷却采用弱冷方式，其中一次冷却水流量105～120m3/h，二次冷却水比水量0.6～0.7l/kg；
小方坯连铸步骤中，浇铸过程液面波动小于±3mm、拉速2.1～2.6m/min、过热度15～30℃；
加热步骤中，加热温度控制在1100～1200℃，均热时间20～35min，均热温度1050～1150℃；
棒材轧制步骤中，开轧温度1000～1100℃，轧制速度4.5～32.0m/s，终轧温度1020～1120℃，轧后穿水冷却，轧后冷却速度10～25℃/s，冷却至840～900℃，随后上冷床自然冷却至常温。
下面结合实施对本发明进行详细说明。
各实施例及对比例中的热轧钢筋的成分及重量百分比如表1所示，余量均为Fe和其它不可避免的杂质。
表1
各实施例及对比例中的热轧钢筋生产时的炼钢、连铸及方坯轧制工艺见表2。
表2
各实施例及对比例中的热轧钢筋生产时的棒材轧制工艺见表3。
表3
各实施例及对比例中的热轧钢筋的力学性能如表4所示。
表4本发明实施例力学性能
注：Agt1为无缺口试样，Agt2为有缺口试样。
从表4中可以看出，只有实施例1-5、对比例1、2生产的热轧钢筋常温力学性能才能同时满足：常温力学性能：屈服强度ReL≥420MPa，抗拉强度Rm≥590MPa，强屈比Rm/ReL≥1.40，断后伸长率A≥20.0％，最大力总延伸率Agt≥15.0％，屈屈比≤1.30。但是，只有实施例1-5生产的热轧钢筋的-50℃低温力学性能才能同时满足：无缺口试样，屈服强度ReL≥460MPa，抗拉强度Rm≥620MPa，强屈比Rm/ReL≥1.35，最大力总延伸率Agt≥10.0％；缺口试样，最大力总延伸率Agt≥6.0％，缺口灵敏性指数NSR≥1.3(NSR＝缺口试样的抗拉强度Rm/无缺口试样的屈服强度ReL)。
对比例1化学成分满足发明CN104593669中化学成分，但P含量较高，不满足本发明化学成分，即使按照本发明工艺生产，虽然常温性能能达到本发明要求，但-50℃低温延伸性能差，强屈比、无缺口和有缺口试样最大力总延伸率以及缺口灵敏性指数NSR不能满足本发明性能。
对比例2成分中Alt、S、T.O含量以及A值不满足本发明要求，即使按照本发明工艺生产，虽然常温性能能达到本发明要求，但钢的-50℃低温力学性能差，强屈比、无缺口和有缺口试样最大力总延伸率以及缺口灵敏性指数NSR不能满足本发明性能。
对比例3成分中N含量较低，A值较高，不满足本发明设计要求，即使按照本发明工艺生产，但钢的强度较低，其中常温屈服和抗拉强度达不到本发明性能，-50℃低温屈服强度达不到本发明性能。
对比例4成分中N含量较高，A值较低，不满足本发明设计要求，即使按照本发明工艺生产，常温强屈比最大力总延伸率不满足本发明性能，-50℃低温强屈比，无缺口和有缺口试样最大力总延伸率以及缺口灵敏性指数NSR不能满足本发明性能。
对比例5成分满足本发明，但轧后冷却速度不满足本发明要求，导致表层出现回火索氏体组织，钢筋常温和-50℃低温力学性能差，常温强屈比最大力总延伸率不满足本发明，-50℃低温强屈比，无缺口和有缺口试样最大力总延伸率以及缺口灵敏性指数NSR不能满足本发明性能。
上述参照实施例对一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋及其生产方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C0.20％～0.25％、Si 0.35％～0.60％、Mn 1.30％～1.60％、V 0.02％～0.04％、Alt0.010％～0.040％、P≤0.020％、S≤0.007％、N 0.0080％～0.0120％、T.O≤0.0020％，其余为Fe和其它不可避免的杂质，且1.8≤A＝(0.27×[V]+0.52×[Alt])/[N]≤3.0；
所述400MPa级-50℃低温抗震钢筋的金相组织为铁素体+珠光体；
所述400MPa级-50℃低温抗震钢筋的生产方法包括以下步骤：转炉冶炼→LF炉精炼→小方坯连铸→加热→棒材轧制→控冷；
所述转炉冶炼步骤中，转炉终点C控制≥0.08％，P≤0.015％；挡渣出钢，控制下渣量小于5kg/吨钢，出钢1/3时，加入脱氧剂和合金，加入顺序为：铝铁→硅锰→钒氮→富氮合金→增碳剂，出钢结束后向钢渣面均匀抛洒铝粒；
所述LF炉精炼步骤中，钢包全程底吹氩，加入预熔型精炼渣、石灰造渣，碱度R2.5～4.5，白渣时间≥15分钟，精炼结束后喂100～350m纯钙包芯线，然后进行氩气软吹，氩气软吹时间10～20min，流量25～60L/min；
所述小方坯连铸步骤中，二次冷却水比水量0.6～0.7l/kg；
所述棒材轧制步骤中，开轧温度1000～1100℃，轧制速度4.5～32.0m/s，终轧温度1020～1120℃。
2.根据权利要求1所述的400MPa级-50℃低温抗震钢筋，其特征在于，所述400MPa级-50℃低温抗震钢筋的常温力学性能为：屈服强度ReL≥420MPa，抗拉强度Rm≥590MPa，强屈比Rm/ReL≥1.40，断后伸长率A≥20.0％，最大力总延伸率Agt≥15.0％，屈屈比≤1.30；-50℃低温力学性能为：无缺口试样，屈服强度ReL≥460MPa，抗拉强度Rm≥620MPa，强屈比Rm/ReL≥1.35，最大力总延伸率Agt≥10.0％；缺口试样，最大力总延伸率Agt≥6.0％，缺口灵敏性指数NSR≥1.3。
3.如权利要求1或2所述的400MPa级-50℃低温抗震钢筋的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：转炉冶炼→LF炉精炼→小方坯连铸→加热→棒材轧制→控冷。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述小方坯连铸步骤中，采用全程保护浇铸，钢包到中间包之间采用保护套管+氩封，中间包使用钢水覆盖剂和吹氩保护，中间包到结晶器之间采用浸入式水口，二次冷却采用弱冷方式，其中一次冷却水流量105～120m3/h。
5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述小方坯连铸步骤中，浇铸过程液面波动小于±3mm、拉速2.1～2.6m/min、过热度15～30℃。
6.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述加热步骤中，加热温度控制在1100～1200℃，均热时间20～35min，均热温度1050～1150℃。
7.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述棒材轧制步骤中，轧后穿水冷却，轧后冷却速度10～25℃/s，冷却至840～900℃，随后上冷床自然冷却至常温。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211248729.1A CN115612931B (zh) | 2022-10-12 | 2022-10-12 | 一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋及其生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211248729.1A CN115612931B (zh) | 2022-10-12 | 2022-10-12 | 一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋及其生产方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115612931A CN115612931A (zh) | 2023-01-17 |
| CN115612931B true CN115612931B (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=84863450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211248729.1A Active CN115612931B (zh) | 2022-10-12 | 2022-10-12 | 一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋及其生产方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115612931B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0995734A (ja) * | 1995-10-04 | 1997-04-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法 |
| CN104178697A (zh) * | 2014-08-26 | 2014-12-03 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种耐高温抗震钢筋及其生产方法 |
| CN104593669A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-05-06 | 马钢(集团)控股有限公司 | 一种钢筋用钢及其生产方法 |
| CN104831165A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-08-12 | 武汉钢铁(集团)公司 | 具有良好的低温高韧性正火型高强度压力容器钢板及其制造方法 |
| WO2021139505A1 (zh) * | 2020-01-11 | 2021-07-15 | 武钢集团昆明钢铁股份有限公司 | 一种600MPa级细晶抗震钢筋的制备方法 |
-
2022
- 2022-10-12 CN CN202211248729.1A patent/CN115612931B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0995734A (ja) * | 1995-10-04 | 1997-04-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐震性に優れる鉄筋用鋼材の製造方法 |
| CN104178697A (zh) * | 2014-08-26 | 2014-12-03 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种耐高温抗震钢筋及其生产方法 |
| CN104593669A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-05-06 | 马钢(集团)控股有限公司 | 一种钢筋用钢及其生产方法 |
| CN104831165A (zh) * | 2015-04-15 | 2015-08-12 | 武汉钢铁(集团)公司 | 具有良好的低温高韧性正火型高强度压力容器钢板及其制造方法 |
| WO2021139505A1 (zh) * | 2020-01-11 | 2021-07-15 | 武钢集团昆明钢铁股份有限公司 | 一种600MPa级细晶抗震钢筋的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115612931A (zh) | 2023-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111676425B (zh) | 一种极限低温下韧性优疲劳性强的桥梁钢及其制造方法 | |
| JP7219882B2 (ja) | 圧力容器用鋼材及びその製造方法 | |
| CN109136738A (zh) | 一种高强度耐低温船体结构钢板及其制备方法 | |
| CN104593669A (zh) | 一种钢筋用钢及其生产方法 | |
| CN109825661A (zh) | 一种大压下量轧制生产压力容器钢板的工艺 | |
| WO2024016543A1 (zh) | 一种高强韧建筑用热轧h型钢及其制备方法 | |
| CN106834944A (zh) | 一种海洋工程用耐低温高韧性热轧角钢及其制造方法 | |
| CN111926236B (zh) | 一种小压缩比条件下采用连铸坯生产z向性能优异的焊接结构用钢板的方法 | |
| WO2023097979A1 (zh) | 一种耐腐蚀大线能量焊接海洋工程用高强度钢板及其制备方法 | |
| CN108677084B (zh) | 一种低夹杂洁净钢的生产方法 | |
| CN114134408A (zh) | 一种460MPa级桥梁钢板及其制造方法 | |
| KR960009175B1 (ko) | 내화성 형강 재료 및 그 재료의 압연 형강을 제조하는 방법 | |
| CN114196884A (zh) | 一种400MPa级微合金化耐腐蚀钢筋及其生产方法 | |
| CN102605246A (zh) | 一种低应变时效敏感性焊接结构用钢及其生产方法 | |
| CN114107822B (zh) | 一种15.9级高强度螺栓用钢及其生产方法和热处理方法 | |
| CN111411304A (zh) | 一种q460级热轧角钢及其制备方法 | |
| CN113604747B (zh) | 一种-80℃低温韧性优异的高性能耐蚀耐火钢及其生产方法 | |
| JP2007284712A (ja) | 靭性に優れた厚手高強度鋼板の製造方法及び靭性に優れた厚手高強度鋼板 | |
| CN115717214B (zh) | 一种沿海大气环境炼化管道用钢及其制备方法 | |
| CN116716544A (zh) | 一种海洋工程用圆钢及其制备方法 | |
| CN114411052B (zh) | 一种低成本高强韧性的v-n微合金钢板及其制备方法 | |
| CN115612931B (zh) | 一种400MPa级-50℃低温抗震钢筋及其生产方法 | |
| CN113186466B (zh) | 低温钢筋及其生产方法 | |
| EP4394074A1 (en) | Steel plate for advanced nuclear power unit evaporator, and manufacturing method for steel plate | |
| CN110747390B (zh) | 一种高强度耐腐蚀船舶用钢及其制备方法 |
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 |