[发明专利]富氮铌钒微合金化500MPa、550MPa高强度抗震钢筋及冶炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶炼方法，尤其是一种富氮铌钒微合金化500MPa、550MPa高强度抗震钢筋的冶炼方法，属于炼钢技术领域。

背景技术

500MPa及以上级别的高强度抗震钢筋具有强度高、安全储备量大、抗震性能好、节省钢材用量、施工方便等优越性，适合应用在高层、大跨度和抗震建筑中，是一种更节约、更高效的新型建筑材料。目前欧盟、美国、新西兰、澳大利亚等国普遍采用500MPa及以上级别钢筋作为其建筑主力级别钢筋。为了适应建筑业飞速发展的需求，加快建筑用钢材的更新换代，近年来中国及地方相关部门相继出台了一系列文件促进500MPa高强度抗震钢筋的研制和推广应用，国内一些钢厂积极开展了500MPa高强度抗震钢筋的生产。

目前国内500MPa及以上级别高强度抗震钢筋主要采用钒氮微合金化工艺进行冶炼，主要依靠微合金V(CN)第二相析出强化作用来提高钢筋强度。上述钢筋原料的炼钢生产通常是在转炉上完成的，其钢水中N含量偏低(只有40～50ppm)，尽管采用了钒氮微合金化工艺，但由于合金中V/N比不理想，合金化后钢水中的N含量仍偏低，V、N化合物的过饱和度不够，造成钢中V/N比明显高于理想化学配比，部份钒以固溶形式存在，V(CN)第二相析出量相对较少，V的强化效果未得到充分发挥，最终导致了部份V资源的浪费和生产成本增高，挤占了企业的利润空间，不利于500MPa及以上级别高强度抗震钢筋的生产和推广应用。

发明内容

为降低500MPa及以上级别高强度抗震钢筋生产成本，充分利用有限的V资源，并充分发挥V的强化效果，本发明提供一种富氮铌钒微合金化500MPa、550MPa高强度抗震钢筋的冶炼方法。

本发明通过在转炉冶炼脱氧合金化过程中，加入增氮剂、铌铁、钒氮合金，以适当提高钢水中的N含量，降低钢中的V/N、Nb/N比，增加细小弥散的V(CN)、Nb(CN)析出相，充分发挥微合金第二相析出强化作用，通过钢中增N和降低V、Nb含量，进而降低微合金铌铁及钒氮合金加入量，最终达到降低生产成本的目的。

本发明提供的是这样一种富氮铌钒微合金化500MPa、550MPa高强度抗震钢筋，具有下列质量分数的化学成分：

C：0.20～0.25wt％，   Si：0.35～0.55wt％，

Mn：1.35～1.58wt％，  V：0.013～0.025wt％，

Nb：0.019～0.032wt％，N：0.065～0.085wt％，

S≤0.040wt％，        P≤0.040wt％，

其余为Fe及不可避免的不纯物。

本发明提供的富氮铌钒微合金化500MPa、550MPa高强度抗震钢筋的冶炼方法，经过下列步骤：

A、将温度≥1250℃的铁水、废钢及生铁按常规加入LD氧气转炉中，进行顶底复合吹炼，同时按常规加入活性石灰、轻烧白云石、菱镁球、化渣剂进行造渣，控制渣量为60～70kg/t_钢；

B、冶炼至终点并控制：终点碳含量≥0.05％，出钢温度为1670～1700℃，终渣∑FeO％≤25％；

C、在吹氮及搅拌条件下出钢，同时：

先按0.60～0.85kg/t_钢的量，将Si含量为28.6wt％，Ca含量为12.3wt％，Ba含量为9.4wt％的复合脱氧剂投入钢包底；

出钢至1/4～1/3时，按18.9～19.6kg/t_钢的量，加入Mn含量为75.0～77.5wt％的锰铁，以及按7.8～8.2kg/t_钢的量，加入Si含量为72.0～74.0wt％的硅铁，并在出钢至3/4前加完；

在最后出钢过程中，按0.30～0.50kg/t_钢的量，加入Nb含量为65.0～67.5wt％的铌铁，以及按0.17～0.30kg/t_钢的量，加入粒度为15～20mm，V含量为77.5～79.5％，N含量为12.0～15.0％，C含量为3.0～3.5％，P≤0.15％，S≤0.040％，余量为Fe的钒氮合金，再按0.70～1.10kg/t_钢的量，加入粒度为15～25mm，N含量为9.0～11.5％，C含量为2.0～2.5％，Mn含量为42～44％，Si含量为21～23％，P≤0.20％，S≤0.045％，余量为Fe的增氮剂；

D、出钢完毕，向钢包中的钢水中吹入常规量的氮200～400秒，之后按常规加入钢包覆盖剂，再按常规进行浇铸，得化学成分如下的钢坯：