專利名稱：一種鈮微合金化低溫鋼筋用鋼及其軋制工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫鋼筋用鋼及其軋制工藝，尤其涉及一種鈮微合金化低溫鋼筋用鋼及其軋制工藝。
背景技術(shù)：
熱軋帶肋鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)的骨架材料，在結(jié)構(gòu)中承載著各種應(yīng)力，有時還在一定的低溫環(huán)境下使用，因此不僅要求鋼筋具有較高的強(qiáng)度和工藝性能，而且還要求具有較高的功能性一抗低溫的能力。典型的需要用低溫鋼筋的例子是石化行業(yè)的液化天然氣儲罐(簡稱LNG)工程筑造用耐低溫鋼筋，其基本要求的特點(diǎn)是:(I)高強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度彡400MPa或彡500MPa ；(2)生產(chǎn)工藝不限制，可以采用余熱淬火的工藝生產(chǎn)；(3)對低溫性能有一定的要求，具體由工程需方和供貨方協(xié)定，最低存儲溫度-165°C，主要對低溫拉伸塑性、缺口敏感性有一定的要求。但是，迄今尚未見到低溫鋼筋用鋼的具體成分及其軋制工藝參數(shù)的公開報道。通常把-10 _196°C的低溫下使用的鋼稱為低溫鋼，把在_196°C以下的低溫下使用的鋼稱為超低溫用鋼。低溫鋼大致可分為4類:低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、低溫高強(qiáng)度鋼、鎳鋼和奧氏體不銹鋼。(I)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼。這類鋼是以硅-錳為主要元素的低溫鋼。為提高鋼的低溫韌性，從化學(xué)成分上看，止須盡量降低鋼中的碳含量、提高M(jìn)n/C比、降低硫、磷等有害元素、力口入適量的鋁，細(xì)化晶粒，固定鋼中的氮提高鋼的韌性，改善時效性能。中國的低溫鋼基本屬于此類，在GB3531-83中規(guī)定。屈服強(qiáng)度約290MPa，低溫下的沖擊功為21 28J，主要牌號有 16MnDR、09Mn2VDR、09MnTiCuXtDR、06MnNbDR。(2)低溫高強(qiáng)度鋼。這類鋼以碳一錳為基，加入少量的鎳鉻提高鋼的低溫韌性，力口入少量的鑰釩以提高鋼的自身強(qiáng)度，在滿足強(qiáng)度要求的情況下，盡量降低碳含量，提高鋼的韌性，改善焊接性，通過調(diào)質(zhì)處理獲得良好自綜合性能。它不但具有高強(qiáng)度，而且具有較好的低溫韌性，因此是一種強(qiáng)韌性兼?zhèn)涞牟牧?，主要用于煤加壓和制造各種大型乙烯工程用的球罐，廣泛用于制造具有較高壓力的低溫壓力容器。(3)鎳系低溫鋼。這類鋼是以鎳為主要合金元素的低溫用鋼。鎳是提高鋼的低溫韌性最有效的元素，隨著鋼中鎳含量的增加低溫韌性提高，最低使用溫度降低，它主要用于制造在-40 -196 °C下使用的低溫設(shè)備。(4)奧氏體不銹鋼。這類鋼主要特點(diǎn)是它沒有韌性-脆性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。通過固溶處理獲得優(yōu)良的低溫韌性，甚至在-196°C的低溫下韌性幾乎沒有損失，所以奧氏體不銹鋼主要在超低溫(_196°C )以下使用。上述4類低 溫鋼均未見可用于LNG等低溫建筑工程用低溫鋼筋的報道。而LNG等低溫建筑工程的建設(shè)迫切需要耐_165°C的、節(jié)鎳型高強(qiáng)度低溫?zé)彳垘Ю咪摻睢?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐_165°C的、節(jié)鎳型高強(qiáng)度鈮微合金化低溫鋼筋用鋼及其軋制工藝。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計為:C:0.05-0.15%，Si:0.15-0.40%, Mn:1.40-1.60%, P 彡 0.010%, S 彡 0.010%, Ni:0.50-2.00%, Cu:0.10-0.80%, Nb:0.015-0.050%，其余為 Fe 和雜質(zhì)元素。本發(fā)明鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，以多元少量的合金化原則，經(jīng)過無數(shù)次試驗，對低溫鋼筋用鋼進(jìn)行了成分設(shè)計。碳:目前一般熱軋帶肋鋼筋的C含量為0.18-0.25%，綜合考慮性能要求及其它合金元素的量，本發(fā)明的低溫鋼筋用鋼C含量取0.05-0.15%，降低C含量有利于改善焊接性能、提高塑性和韌性。硅:Si能促進(jìn)先共析鐵素體析出，對珠光體形成的影響不大，價廉，Si能提高AyA1臨界點(diǎn)并有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用，但Si過高對鋼塑韌性不利，優(yōu)選硅含量范圍為0.15-0.40%ο錳:Mn能降低A3、A1臨界點(diǎn)，在推遲珠光體轉(zhuǎn)變的同時，也推遲鐵素體轉(zhuǎn)變，Mn具有固溶強(qiáng)化和提高淬透性作用，Mn含量范圍選擇為1.40-1.60%。硫、磷:S、P在此鋼中屬于有害元素，要求越低越好，綜合考慮后，按彡0.010%控制。鎳:Ni具有細(xì)化鋼的組織、改善鋼的低溫性能的作用，并具有固溶強(qiáng)化、提高淬透性作用，但其價格昂貴，Ni含量范圍選擇為1.40-1.60%。銅:Cu在固溶強(qiáng)化、提高淬透性方面與Ni相似，所以可以用它代替一部分的Ni，Cu還有一定的提高鋼耐蝕性作用。鈮:Nb作為微合金化元素，Nb對鋼筋的強(qiáng)化效果主要表現(xiàn)為晶粒細(xì)化、析出強(qiáng)化和相變強(qiáng)化，提高鋼筋強(qiáng)度；Nb在鋼中以置換溶質(zhì)原子存在，Nb原子比鐵原子尺寸大，易在位錯線上偏聚，對位錯攀移產(chǎn)生強(qiáng)烈的拖曳作用，使再結(jié)晶形核受到抑制，對再結(jié)晶具有強(qiáng)烈的阻止作用；提高了奧氏體的再結(jié)晶溫度，從而達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的，晶粒細(xì)化不僅能提高鋼材的強(qiáng)韌性，而且改善鋼材的低溫性能。該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在轉(zhuǎn)爐、電弧爐或其它冶煉爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成型，鋼筋軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱溫度1180 1250°C，開軋溫度950 1050°C，終軋溫度950 1100°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度500 650°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。軋制過程中鋼線速度達(dá)到100m/S以上。采用該軋制工藝，能保證鋼筋的各項性能達(dá)到要求。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:該低溫鋼筋用鋼及其軋制工藝，通過采用多元少量的合金化原則，在合理降低鎳含量的情況下，低溫鋼筋的室溫性能達(dá)到:屈服強(qiáng)度L (Rpa2)≥500MPa，強(qiáng)屈比≥1.15，均勻伸長率Agt≥5% ;_165°C低溫性能達(dá)到:屈服強(qiáng)度ReL(Rpa2)≥575MPa (即1.15倍設(shè)計屈服強(qiáng)度)，均勻伸長率Agt≥3%。該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，能滿足LNG等低溫建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐_165°C低溫的要求，并且鋼種鎳含量較低，該低溫鋼筋用鋼耐低溫性能好，安全可靠。該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，通過對軋制溫度的控制，軋制后穿水冷卻，能夠保證低溫?zé)彳垘Ю咪摻畹男阅堋?br> 具體實(shí)施例方式下面通過對最優(yōu)實(shí)施例的描述，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計為:C:0.10%, Si:0.35%, Mn:1.58%, P:0.007%, S:0.006%, N1:0.55%, Cu:0.75%, Nb:0.027%，其余為 Fe 和雜
質(zhì)元素。以直徑Φ 12mm的鋼坯為例，該Φ 12mm的低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在電弧爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，再在連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成型。該鈮微合金化低溫鋼筋軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱溫度1181 1205°C，開軋溫度980 1002°C，終軋溫度956 972°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度610 620°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例2該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計為:C:0.11%，Si:
0.33%, Mn:1.48%, P:0.008%, S:0.005%, N1:0.88%, Cu:0.16%, Nb:0.028%，其余為 Fe 和雜 質(zhì)元素。以直徑Φ 16mm的鋼坯為例，該Φ 16mm的低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在轉(zhuǎn)爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，再在連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成型。該鈮微合金化低溫鋼筋軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱溫度1210 1230°C，開軋溫度1023 1033°C，終軋溫度1010 1027°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度550 575°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例3該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計為:C:0.12%，Si:
0.18%, Mn:1.51%, P:0.009%, S:0.007%, N1:0.90%, Cu:0.12%, Nb:0.033%，其余為 Fe 和雜
質(zhì)元素。以直徑Φ20πιπι的鋼坯為例，該Φ20πιπι的低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在電弧爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，再在連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成型。該鈮微合金化低溫鋼筋軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱溫度1220 1240°C，開軋溫度1020 1040°C，終軋溫度1026 1036°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度597 618°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例4該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計為:C:0.13%，Si:
0.27%, Mn:1.55%, P:0.005%, S:0.008%, N1:1.46%, Cu:0.11%, Nb:0.035%，其余為 Fe 和雜
質(zhì)元素。以直徑Φ20πιπι的鋼坯為例，該Φ20πιπι的低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在轉(zhuǎn)爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，再在連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成型。
該鈮微合金化低溫鋼筋軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱溫度1230 1250°C，開軋溫度1025 1040°C，終軋溫度1020 1040°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度622 635°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例5該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計為:C:0.11%，Si:
0.29%, Mn:1.47%, P:0.006%, S:0.006%, N1:1.52%, Cu:0.13%, Nb:0.040%，其余為 Fe 和雜
質(zhì)元素。以直徑Φ25πιπι的鋼坯為例，該Φ 25mm的低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在電弧爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，再在連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成型。該鈮微合金化低溫鋼筋軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱溫度1208 1225°C，開軋溫度1003 1022°C，終軋溫度1037 1048°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度573 608°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例6該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計為:C:0.09%，Si:
0.28%, Mn:1.52%, P:0.008%, S:0.005%, N1:1.05%, Cu:0.18%, Nb:0.037%，其余為 Fe 和雜
質(zhì)元素。以直徑Φ25πιπι的鋼坯為例，該Φ 25mm的低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在電弧爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，再在連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成型。
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該鈮微合金化低溫鋼筋軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱溫度1235 1250°C，開軋溫度1028 1037°C，終軋溫度1040 1058°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度533 551 °C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例7該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計為:C:0.07%，Si:
0.30%, Mn:1.43%, P:0.005%, S:0.004%, N1:1.10%, Cu:0.15%, Nb:0.025%，其余為 Fe 和雜
質(zhì)元素。以直徑Φ25πιπι的鋼坯為例，該Φ 25mm的低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在轉(zhuǎn)爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，再在連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成型。該鈮微合金化低溫鋼筋軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱溫度1218 1237°C，開軋溫度1002 1023°C，終軋溫度1038 1057°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度547 568°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例8該鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計為:C:0.08%，Si:
0.26%, Mn:1.49%, P:0.007%, S:0.008%, N1:0.78%, Cu:0.43%, Nb:0.018%，其余為 Fe 和雜
質(zhì)元素。以直徑Φ32πιπι的鋼坯為例，該Φ32πιπι的低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在轉(zhuǎn)爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，再在連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成型。該鈮微合金化低溫鋼筋軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱溫度1193 1207°C，開軋溫度1007 1020°C，終軋溫度1032 1047°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度511 527°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。
以上實(shí)施例軋制的低溫鋼筋用鋼的產(chǎn)品性能如下表:
權(quán)利要求
1.一種鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，其特征在于:其化學(xué)成分配比，按重量百分比計為:C:0.05-0.15%, Si:0.15-0.40%, Mn:1.40-1.60%，P 彡 0.010%，S 彡 0.010%, Ni:0.50-2.00%,Cu:0.10-0.80%, Nb:0.015-0.050%，其余為 Fe 和雜質(zhì)元素。
2.如權(quán)利要求1所述的鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，其特征在于:其中C、S1、Mn、N1、Cu 及 Nb 的含量為:按重量百分比計:C:0.05-0.10%, S1:0.18-0.27%, Mn:1.49-1.55%, Ni:.0.55-0.90%, Cu:0.13-0.43%, Nb:0.018-0.033%。
3.如權(quán)利要求1所述的鈮微合金化低溫鋼筋用鋼，其特征在于:其中C、S1、Mn、N1、Cu及 Nb 的含量，按重量百分比計為:C:0.11-0.13%, S1:0.29-0.35%, Mn:1.43-1.47%, Ni:.0.78-1.46%, Cu:0.43-0.75%, Nb:0.035-0.037%。
4.一種權(quán)利要求1-3任一項所述的鈮微合金化低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，其特征在于:軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱溫度1180 1250°C，開軋溫度950 1050°C，終軋溫度950 1100°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度500 650°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈮微合金化低溫鋼筋用鋼及其軋制工藝，該低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計為C0.05-0.15%，Si0.15-0.40%，Mn1.40-1.60%，P≤0.010%，S≤0.010%，Ni0.50-2.00%，Cu0.10-0.80%，Nb0.015-0.050%，其余為Fe和雜質(zhì)元素；該低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種在轉(zhuǎn)爐、電弧爐或其它冶煉爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，再在連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成型，軋制工藝參數(shù)為鋼坯加熱至1180～1250℃，開軋溫度為950～1050℃，終軋溫度為950～1100℃，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為500～650℃。該低溫鋼筋用鋼及其軋制工藝生產(chǎn)的低溫鋼筋產(chǎn)品，能滿足LNG等低溫建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐-165℃低溫的要求，該低溫鋼筋用鋼耐低溫性能好，安全可靠。
文檔編號B21B37/74GK103243264SQ20131014539
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者孫維, 完顏衛(wèi)國, 郭湛, 汪開忠 申請人:馬鋼(集團(tuán))控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司