一种螺纹钢钛微合金化生产工艺的制作方法

本发明涉及钢铁材料技术领域，特别是一种螺纹钢钛微合金化生产工艺。

背景技术：

随着螺纹钢新国标的实施，各钢企淘汰强穿水和控轧控冷工艺，回归通过合金提高强度的路径后，合金化成本明显上升，对企业的成本和工艺稳定性控制带来较大挑战。目前我国螺纹钢普遍采用钒系或铌系进行合金化，提高成品强度，保证达到目标力学性能。也有部分企业通过加入钒、铌、钛元素实现复合合金强化。在我国钒资源较紧缺，价格较高且不断上涨，铌微合金化技术要求严格的控轧控冷制度，而钛元素资源丰富，价格稳定。但钛元素化学性质活泼，易与钢中的o、n、s等杂质元素结合，而析出的tic对铸坯各向的温度和冷却速度较敏感，易造成不同炉次或同一炉次不同部位钢材力学性能的波动。因此稳定可持续的的钛微合金化生产工艺是实现低微合金化成本生产螺纹钢的关键。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种螺纹钢钛微合金化生产工艺，所述螺纹钢包含以下重量百分比的成分：c：0.21％～0.25％，si：0.65％～0.80％，mn：1.40％～1.60％，ti：0.004％～0.030％，p≤0.045％，s≤0.045％，其余为fe和不可避免的杂质。

一种螺纹钢钛微合金化生产工艺，包括以下步骤：转炉冶炼、炉外处理、连铸、铸坯加热及轧制；转炉冶炼步骤中包括加入硅锰合金等进行脱氧合金化处理；炉外处理步骤包括吹氩站吹氩、非必要lf炉精炼、加入钛铁进行钛微合金化处理。

所述转炉冶炼步骤包括：原料在60吨转炉进行铁水冶炼，终点温度范围1630~1660℃，终点c含量0.06~0.08%，p含量≤0.03%；出钢1/3后，向钢包中加入硅锰合金、铝钙碳复合脱氧剂等进行脱氧合金化，脱氧剂加入量4kg/t钢，出钢全程钢包底吹氩气，吹氮流量为500~700l/min。

所述炉外处理步骤包括：钢包到精炼位后，根据初炼温度和初炼成分选择是否lf炉精炼，不精炼继续500~700l/min底吹氩气，吹氩时间为10~12min；需lf炉精炼的向钢包中加入活性石灰5~7kg/t钢，送电加热调温，向渣面加入碳化硅、硅铁粉快速造渣，全程底吹氩气搅拌，搅拌处理过程的氩气流量为200~300l/min，处理5~7min，温度范围在1560~1585℃范围内，向钢包加入钛铁4-8kg/t钢，钛微合金化后，采用底吹氩气流量50~100l/min软吹3min以上，之后将钢包吊运至连铸平台进行浇铸。

所述连铸步骤包括：连铸实行结晶器浸入式水口保护浇注，拉速控制在2.5~2.9m/min，二次冷却采用弱冷模式，比水量为0.8-1.0l/kg。

所述铸坯加热及轧制步骤包括：铸坯均热段炉气温度为1100℃，轧制按非控冷模式进行，轧制过程及结束均不强行穿水冷却。

与现有技术相比，本发明可以稳定地制造hrb400级螺纹钢，通过在出钢过程向钢包中加入硅锰合金、铝钙碳复合脱氧剂等进行脱氧合金化，在炉外处理步骤中加入钛铁进行钛微合金化处理。采用钛元素单一微合金化替代复合微合金化生产工艺，降低了微合金化综合成本，实现了螺纹钢低成本的稳定可持续生产。连铸过程中的水口堵塞发生率、连铸坯裂纹缺陷均明显降低。螺纹钢的直径为12~18mm，常温下的屈服强度rel≥420mpa，抗拉强度rm≥560mpa，屈强比rm/rel≥1.25，金相组织中不出现马氏体、贝氏体，各项性能指标均能达到新国标要求。

附图说明

图1为本发明一种螺纹钢钛微合金化生产工艺流程示意图。

具体实施方式

为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。

实施例1

一种hrb400e级螺纹钢筋用钢生产工艺，螺纹钢筋用钢重量百分比的成分制成：c：0.21％，si：0.65％％，mn：1.40％，ti：0.004％％，p：0.045％，s：0.045％，其余为fe和不可避免的杂质。

此生产工艺包括如下步骤：转炉冶炼、炉外处理、连铸、铸坯加热及轧制，转炉冶炼步骤包括加入硅锰合金等进行脱氧合金化处理，炉外处理步骤包括吹氩站吹氩、非必要lf炉精炼、加入钛铁进行钛微合金化处理。

转炉冶炼步骤包括：原料在60吨转炉进行铁水冶炼，终点温度范围1630℃，终点c含量0.06%，p含量≤0.03%；出钢1/3后，向钢包中加入硅锰合金、铝钙碳复合脱氧剂等进行脱氧合金化，脱氧剂加入量4kg/t钢，出钢全程钢包底吹氩气，流量为500l/min。

炉外处理步骤包括：钢包到精炼位后，根据初炼温度和初炼成分选择是否lf炉精炼，不精炼继续500l/min底吹氩气，吹氩时间为10min。需lf炉精炼的向钢包中加入活性石灰5kg/t钢，送电加热调温，向渣面加入碳化硅、硅铁粉快速调渣，全程底吹氩气搅拌，搅拌处理过程的氩气流量为200l/min，处理5min，温度范围在1560℃范围内，向钢包加入钛铁4kg/t钢，钛微合金化后，采用底吹氩气流量50l/min软吹3min以上，之后将钢包吊运至连铸平台进行浇铸。

连铸步骤包括：连铸实行结晶器浸入式水口保护浇注，拉速控制在2.5m/min，二次冷却采用弱冷模式，比水量为0.8l/kg。

铸坯加热及轧制步骤包括：铸坯均热段炉气温度为1100℃，轧制按非控冷模式进行，轧制过程及结束均不强行穿水冷却。

实施例2

一种螺纹钢钛微合金化生产工艺，所述螺纹钢包含以下重量百分比的成分：c：0.25％，si：0.80％，mn：1.60％，ti：0.030％，p：0.04％，s：0.04％，其余为fe和不可避免的杂质。

一种螺纹钢钛微合金化生产工艺，包括以下步骤：转炉冶炼、炉外处理、连铸、铸坯加热及轧制；转炉冶炼步骤中包括加入硅锰合金等进行脱氧合金化处理；炉外处理步骤包括吹氩站吹氩、非必要lf炉精炼、加入钛铁进行钛微合金化处理。

转炉冶炼步骤包括：原料在60吨转炉进行铁水冶炼，终点温度范围1660℃，终点c含量0.08%，p含量≤0.03%；出钢1/3后，向钢包中加入硅锰合金、铝钙碳复合脱氧剂等进行脱氧合金化，脱氧剂加入量4kg/t钢，出钢全程钢包底吹氩气，流量为700l/min。

炉外处理步骤包括：钢包到精炼位后，根据初炼温度和初炼成分选择是否lf炉精炼，不精炼继续700l/min底吹氩气，吹氩时间为12min；需lf炉精炼的向钢包中加入活性石灰7kg/t钢，送电加热调温，向渣面加入碳化硅、硅铁粉快速造渣，全程底吹氩气搅拌，搅拌处理过程的氩气流量为300l/min，处理7min，温度范围在1585℃范围内，向钢包加入钛铁8kg/t钢，钛微合金化后，采用底吹氩气流量100l/min软吹3min以上，之后将钢包吊运至连铸平台进行浇铸。

连铸步骤包括：连铸实行结晶器浸入式水口保护浇注，拉速控制在2.9m/min，二次冷却采用弱冷模式，比水量为1.0l/kg。

铸坯加热及轧制步骤包括：铸坯均热段炉气温度为1100℃，轧制按非控冷模式进行，轧制过程及结束均不强行穿水冷却。

实施例3

一种螺纹钢钛微合金化生产工艺，所述螺纹钢包含以下重量百分比的成分：c：0.23％，si：0.7％，mn：1.50％，ti：0.010％，p：0.03％，s：0.035％，其余为fe和不可避免的杂质。

一种螺纹钢钛微合金化生产工艺，包括以下步骤：转炉冶炼、炉外处理、连铸、铸坯加热及轧制；转炉冶炼步骤中包括加入硅锰合金等进行脱氧合金化处理；炉外处理步骤包括吹氩站吹氩、非必要lf炉精炼、加入钛铁进行钛微合金化处理。

转炉冶炼步骤包括：原料在60吨转炉进行铁水冶炼，终点温度范围1640℃，终点c含量0.07%，p含量≤0.03%；出钢1/3后，向钢包中加入硅锰合金、铝钙碳复合脱氧剂等进行脱氧合金化，脱氧剂加入量4kg/t钢，出钢全程钢包底吹氩气，流量为600l/min。

炉外处理步骤包括：钢包到精炼位后，根据初炼温度和初炼成分选择是否lf炉精炼，不精炼继续600l/min底吹氩气，吹氩时间为11min；需lf炉精炼的向钢包中加入活性石灰6kg/t钢，送电加热调温，向渣面加入碳化硅、硅铁粉快速造渣，全程底吹氩气搅拌，搅拌处理过程的氩气流量为240l/min，处理6min，温度范围在1570℃范围内，向钢包加入钛铁5kg/t钢，钛微合金化后，采用底吹氩气流量70l/min软吹3min以上，之后将钢包吊运至连铸平台进行浇铸。

连铸步骤包括：连铸实行结晶器浸入式水口保护浇注，拉速控制在2.6m/min，二次冷却采用弱冷模式，比水量为0.9l/kg。

铸坯加热及轧制步骤包括：铸坯均热段炉气温度为1100℃，轧制按非控冷模式进行，轧制过程及结束均不强行穿水冷却。

通过在出钢过程向钢包中加入硅锰合金、铝钙碳复合脱氧剂等进行脱氧合金化，在炉外处理步骤中加入钛铁进行钛微合金化处理。采用钛元素单一微合金化替代复合微合金化生产工艺，降低了微合金化综合成本，实现了螺纹钢低成本的稳定可持续生产。

表1钛铁成分

采用该生产工艺制造的钛微合金化hrb400级螺纹钢，采用钛单一元素微合金化替代复合微合金化生产工艺，其脱氧成本、精炼成本低，ti收得率为30~40%。目前市场上50%钒铁的价格约为9.20万元/吨，60%铌铁约为18.58万元/吨，30%钛铁约为0.79万元/吨。常规情况下，hrb400采用钒系合金或铌系合金，成品需要0.025%的v含量或0.014%nb含量，采用钛系合金需要0.012%钛含量。ti收得率为30%，v、nb收得率为100%，不考虑节约的脱氧成本和精炼成本，可节约合金成本30-40元/t。

计算依据：钛：0.012%/30%/30%*7900=10.53

铌：0.014%/60%/100%*185800=43.35

钒：0.025%/50%/100%*92000=46.00

上述实施例仅仅是示例性的解释说明本发明，并不以任何形式限制本发明，任何人在依据本发明权利要求的原理下对本发明进行的任何内容或形式上的非实质性的改变，均应视为落入本发明权利要求的实质保护范围内。

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