專利名稱：一種Ⅲ級螺紋鋼筋生產方法
技術領域：
本發明涉及一種微合金鋼生產方法，尤其涉及一種鋼筋混凝土用20MnSi熱軋帶筋III級螺紋鋼筋的生產方法。
背景技術：
螺紋鋼筋主要用于鋼筋混凝土工程建筑領域，要求螺紋鋼筋具有良好的使用性能，如焊接性能、冷變成形性能及抗震性能等。目前生產20MnSiIII級螺紋鋼筋有如下四種典型工藝①微合金化工藝即在鋼水中添加微量合金化元素如釩(V)、鈮(Nb)等，通過鋼水微合金化以滿足其力學性能要求。此工藝技術為成熟工藝，是目前最為通用的生產20MnSiIII級螺紋鋼筋的技術，用此工藝技術生產的20MnSiIII級螺紋鋼筋性能穩定，使用性能良好，受到用戶青睞；但問題是需要使用價格波動較大和昂貴的戰略元素釩、鈮，合金成本高，資源浪費大。
②控軋控冷工藝利用軋后鋼材余熱進行熱處理，以達到III級螺紋鋼筋的力學性能要求。此工藝使用的合金元素少，幾乎不使用昂貴的戰略元素釩、鈮，合金成本低；但該工藝技術從鑄坯到軋制成品要求精確控制各工序的溫度，控制難度大，因此鋼筋的力學性能波動較大。另外，它的使用性能(如焊接性能、冷彎性能)較差。
③微合金化加控軋控冷工藝此工藝較為成熟，鋼筋生產成本較純微合金化工藝低，但此工藝沒有克服控軋控冷工藝的缺點，另外還需增加一套控軋控冷設備或系統，設備投資大。
④形變誘導相變、細晶軋制工藝。此工藝為生產III級螺紋鋼筋的新工藝，采用Q235成份控制，合金成本很低；但問題是需要采用低溫軋制，需要對現行工藝進行改造或增大軋機能力，設備投資大，生產過程中軋輥消耗高，電耗也高，生產成本高，同時存在焊接問題。
發明內容
為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種可降低生產成本、穩定螺紋鋼筋性能的20MnSiIII級螺紋鋼筋生產方法。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案是①用氧氣轉爐或電爐進行冶煉，將高爐鐵水和廢鋼兌入煉鋼爐內，吹氧或通電熔煉，并進行造渣操作，取樣分析。當鋼水中的硫、磷成份達到要求時 向爐內加入錳礦石2-10kg/t鋼、還原劑1-6kg/t鋼，轉爐繼續頂吹0-2min、底吹1-3min，取優點成份樣分析。成份合格后，擋渣出鋼。
②在轉爐出鋼過程中向鋼包鋼水中加入脫氧劑及硅錳鐵合金或錳鐵合金或硅鐵合金，同時入增氮劑如硅氮合金或錳氮合金等，將鋼中氮含量控制在0.008-0.035％之間，以及向鋼包鋼水中加入含氮化物形成元素的合金。
③出鋼過程進行擋渣操作，對鋼包中鋼水進行底吹或頂吹氬氣或氮氣，吹氣強度為0.01-0.10m3/t鋼·min，吹氣時間為2-9min。
④軋材，開軋溫度控制在1050-1300℃，軋后采用穿水冷卻，冷卻速度為1.5-2.5℃/秒。
采用如上技術方案提供的一種III級螺紋鋼筋生產方法，與現有技術相比獲得的有益效果在于①少使用或不使用昂貴的釩、鈮元素，利用自然界中的氮資源作為螺紋鋼的強化元素并輔以其他微量含氮化物形成元素的合金，生產20MnSiIII級螺紋鋼筋合金成本降低20-30％；②20MnSiIII級螺紋鋼筋力學性能均勻穩定，能滿足焊接性能與冷彎性能要求；
③不需增加設備投資工藝，操作簡單。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細描述。
所述20MnSiIII級螺紋鋼筋生產方法可以采用氧氣轉爐冶煉工藝，亦可采用電爐冶煉工藝。本發明以100噸氧氣頂底復合吹煉轉爐冶煉工藝來描述，亦可采用公稱容量大于或小于100噸的轉爐進行冶煉。
將高爐鐵水加入轉爐內，同時向爐內加入廢鋼，吹氧熔煉，加造渣劑如石灰進行冶煉，取樣分析。當鋼水的硫[S]、磷[P]成份滿足20MnSi要求時向轉爐內加入錳礦石，其加入量為2.0-10.0kg/t鋼，且錳礦石的錳含量大于20％。同時還向轉爐內加入還原劑，其加入量為1.0-6.0kg/t鋼。所述還原劑可選自碳粉、類石墨、碳化硅、硅鐵、硅鈣、碳化鈣中的一種或幾種的組合，其組合比可選自1∶1或1∶1∶1等。向轉爐內加入錳礦石和還原劑的目的在于提高爐內終點鋼水的殘錳含量和降低終點鋼水氧含量，使爐內終點鋼水中錳[Mn]含量大于0.25％、碳含量[C]大于0.1％。轉爐繼續頂吹0-2min、底吹1-3min，取優點成份樣分析，成份合格后擋渣出鋼。在出鋼過程中對鋼水進行脫氧合金化處理，即向鋼包鋼水中順次加入脫氧劑、硅錳鐵(Fe-Si-Mn)合金或與其相當的錳鐵合金(Fe-Mn)和硅鐵合金(Fe-Si)、增氮劑、含氮化物形成元素的合金。所述脫氧劑可選自碳化硅、鋁、硅鋁鐵合金、硅鈣鋇合金、硅鋁鋇合金、硅鋁鈣鋇合金中的一種或幾種的組合，其組合比可選自1∶1或1∶1∶1等。脫氧劑的加入量為0.2-1.5kg/t鋼，而硅錳鐵合金的加入量為18.0-22.0kg/t鋼，如選取錳鐵合金和硅鐵合金，其加入量與加入硅錳鐵合金后鋼水中錳、硅合金含量相當；而增氮劑可選自硅氮合金、錳氮合金、鈦氮合金、鈮氮合金、釩氮合金、硼氮合金中的一種，增氮劑的加入量為0.2-0.8kg/t鋼；使鋼中氮含量[N]為0.008-0.035％；同時向鋼包鋼水中加入含氮化物形成元素的合金，含氮化物形成元素的合金可選自硼鐵合金、鈦鐵合金、鋁、鈮鐵合金、釩鐵合金中的一種，含氮化物形成元素的合金的加入量為0.1-3.0kg/t鋼。
出鋼過程進行擋渣操作，防止轉爐內的殘渣進入鋼包引起鋼水回磷(P)或回硫(S)以及影響合金回收率。
對鋼包中的鋼水進行頂吹或底吹氬氣或氮氣操作，吹氣強度為0.01-0.10m3/t鋼·min，吹氣時間為2-9min。
根據所軋20MnSiIII級螺紋鋼筋的公稱直徑及定尺要求確定連鑄坯的斷面尺寸。
軋材，開軋溫度為1050-1300℃，軋后采用穿水冷卻，冷卻速度為1.5-2.5℃/秒。
實施例1將95噸高爐鐵水加入100噸轉爐，向爐內加入廢鋼10t，吹氧熔煉，加入造渣料如石灰進行冶煉，取樣分析。當鋼水的[S]、[P]成份滿足20MnSi冶煉標準要求時向轉爐爐內加入8.0kg/t鋼錳礦石，同時向轉爐爐內加入4.0kg/t鋼還原劑如碳粉，轉爐停止頂吹，底吹1min，取樣分析.當鋼水的成份合符冶煉標準要求且鋼水中[C]≥0.1％、[Mn]≥0.25％時出鋼。在出鋼過程中向鋼包內鋼水中順次加入0.9kg/t鋼脫氧劑如碳化硅、20.0kg/t鋼硅錳鐵合金及0.45kg/t鋼增氮劑如硅氮合金，使鋼中氮含量[N]＝0.015％。同時向鋼包鋼水內加入2.0kg/t鋼含氮化物形成元素的合金如硼鐵合金。擋渣出鋼操作，對鋼包中鋼水進行頂吹氬氣操作，吹氬氣強度為0.07m3/t鋼·min，吹氬氣時間為5min。開軋溫度為1200℃，穿水冷卻，冷卻速度為2.0℃/秒。用此工藝生產的20MnSiIII級螺紋鋼筋，鋼材成品成份為C＝0.22％，Mn＝1.31％，Si＝0.48％，N＝0.015％，其屈服強度(бs)＝455MPa，抗拉強度(бb)＝625MPa，延伸率(δ5)＝24％，與使用釩微合金化相比，綜合成本降低260元/t鋼，與使用純鈮微合金化相比，成本降低18元/t鋼。
實施例2將95噸高爐鐵水加入100噸轉爐，向爐內加入廢鋼10噸，吹氧熔煉，加入造渣料如石灰進行冶煉，取樣分析。當鋼水的[S]、[P]成份滿足20MnSi冶煉標準要求時向轉爐內加入2.0kg/t鋼錳礦石，同時向轉爐爐內加入1.0kg/t鋼還原劑如硅鐵，轉爐繼續頂吹1.0min、底吹2.0min，取優點成份樣分析，當鋼水的成份合符標準要求且鋼水中[C]≥0.1％、[Mn]≥0.25％時出鋼。在出鋼過程中，向鋼包鋼水中順次加入1.5kg/t鋼脫氧劑如硅鋁鐵合金、22.0kg/t鋼硅錳鐵合金及0.2kg/t鋼增氮劑如錳氮合金，使鋼中氮含量[N]＝0.008％。同時向鋼包鋼水內加入0.1kg/t鋼含氮化物形成元素的合金如釩鐵合金。擋渣出鋼操作，對鋼包中鋼水進行底吹氬氣操作，吹氬氣強度為0.10m3/t鋼·min，吹氬氣時間為2min。軋材，開軋溫度為1050℃，穿水冷卻冷卻速度為2.5℃/秒。用此工藝生產的20MnSiIII級螺紋鋼筋，鋼材成品成份為C＝0.17％、Mn＝1.42％、Si＝0.60％、N＝0.008％，其屈服強度(бs)＝440MPa，抗拉強度(бb)＝590MPa，延伸率(δ5)＝20％，與使用釩微合金化相比，綜合成本降低240元/t鋼，與使用純鈮微合金化相比，成本降低12元/t鋼。
實施例3將90噸高爐鐵水加入100噸轉爐，向爐內加入廢鋼15噸，吹氧熔煉，加入造渣料如石灰進行冶煉，取樣分析。當鋼水的[S]、[p]成份滿足20MnSi冶煉標準時向轉爐內加入10.0kg/t鋼錳礦石，同時向轉爐內加入6.0kg/t鋼還原劑如碳化硅，轉爐繼續頂吹2.0min、底吹3.0min。取優點成份樣分析，當鋼水中成份合符標準要求且鋼水中[C]≥0.1％、[Mn]≥0.25％時出鋼。在出鋼過程中向鋼包鋼水中順次加入0.2kg/t鋼脫氧劑如硅鋁鋇合金、18.0kg/t鋼硅錳鐵合金及0.8kg/t鋼增氮劑如錳氮合金，使鋼中氮含量[N]＝0.035％。同時向鋼包鋼水內加入3.0kg/t鋼氮化物形成元素的合金如鈦鐵合金。擋渣出鋼操作，對鋼包中鋼水進行頂吹氮氣操作，吹氮氣強度為0.01m3/t鋼·min，吹氮氣時間為9min。軋材，開軋溫度為1300℃，穿水冷卻，冷卻速度為1.5℃/秒。用此工藝生產的20MnSiIII級螺紋鋼筋，鋼材成品成份為C＝0.20％、Mn＝1.45％、Si＝0.55％、N＝0.035％，其屈服強度(бs)＝460MPa，抗拉強度(бb)＝640MPa，延伸率(δ5)＝21％，與使用釩微合金化相比，綜合成本降低200元/t鋼，與使用純鈮微合金化相比，成本降低8元/t鋼。
權利要求
1.一種III級螺紋鋼筋生產方法，將高爐鐵水和廢鋼加入轉爐內，吹氧熔煉，加造渣劑如石灰進行冶煉，取樣分析，其特征在于當鋼水的硫、磷成份滿足20MnSi冶煉標準要求時向轉爐內加入2.0-10.0kg/t鋼錳含量大于20％的錳礦石，同時向轉爐內加入1.0-6.0kg/t鋼還原劑，轉爐繼續頂吹0-2min、底吹1-3min，取優點成分樣分析，成分合格后擋渣出鋼；出鋼過程中向鋼包鋼水中順次加入0.2-1.5kg/t鋼脫氧劑、18.0-22.0kg/t鋼硅錳鐵合金或與其相當的錳鐵合金或硅鐵合金，再加入0.2-0.8kg/t鋼增氮劑，使鋼中氮含量為0.008-0.035％；同時向鋼包鋼水中加入0.1-3.0kg/t鋼含氮化物形成元素的合金；出鋼過程進行擋渣操作，防轉爐殘渣進入鋼包；對鋼包中的鋼水進行底吹或頂吹氬氣或氮氣操作，吹氣強度為0.01-0.10m3/t鋼·min，吹氣時間為2-9min；軋材，開軋溫度為1050-1300℃，穿水冷卻，冷卻速度為1.5-2.5℃/秒；其中錳礦石選自錳含量大于20％的錳礦石，還原劑選自碳粉、類石墨、碳化硅、硅鐵、硅鈣、碳化鈣中的一種，脫氧劑選自碳化硅、鋁、硅鋁鐵合金、硅鈣鋇合金、硅鋁鋇合金、硅鋁鈣鋇合金中的一種，增氮劑選自硅氮合金、鈦氮合金、錳氮合金、鈮氮合金、釩氮合金、硼氮合金中的一種，含氮化物形成元素的合金選自硼鐵合金、鈦鐵合金、鋁、鈮鐵合金、釩鐵合金中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種20MnSiIII級螺紋鋼筋生產方法，將高爐鐵水和廢鋼加入氧氣轉爐或電爐內，吹氧熔煉或供電熔化，在煉鋼后期向爐內加入錳礦石與還原劑，當鋼水中硫、磷滿足20MnSi冶煉標準要求時擋渣出鋼。出鋼時向鋼包中順次加入脫氧劑、硅錳鐵合金或錳鐵合金與硅鐵合金，再加入增氮劑，使鋼中氮含量在0.008－0.035％之間，同時加入含氮化物形成元素的合金。以吹氣強度0.01－0.10m
文檔編號C21C7/00GK1982489SQ200610031220
公開日2007年6月20日 申請日期2006年2月11日 優先權日2006年2月11日
發明者吳光亮, 李正邦 申請人:湖南華菱漣源鋼鐵有限公司