專利名稱：一種釩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)明涉及低溫用鋼及其生產(chǎn)工藝，尤其涉及一種釩微合金化低溫?zé)徜摻钣娩摷捌滠堉乒に嚒?br> 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，迄今尚無低溫?zé)彳垘Ю咪摻钣娩摰木唧w成分及其軋制工藝參數(shù)的公開技術(shù)。 通常把-10 _196°C的低溫下使用的鋼稱作低溫鋼，把在_196°C以下的低溫下使用的鋼稱作超低溫用鋼。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。市場上的低溫鋼基本屬于此類，在GB3531-83中有規(guī)定。低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，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，力口入少量的鑰釩來提高鋼自身的強(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使用的低溫設(shè)備。(4)奧氏體不銹鋼。這類鋼最主要特點(diǎn)的是它沒有韌性-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。目前，上述4類低溫鋼均未見可用于LNG等低溫建筑工程的建設(shè)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)明的目的在提供一種耐_165°C的、節(jié)鎳型高強(qiáng)度釩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:本發(fā)明釩微合金化低溫鋼筋用鋼，按重量百分比計(jì)，化學(xué)成分配比為: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%, V:0.020-0.080%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明釩微合金化低溫鋼筋用鋼，以多元少量的合金化原則，進(jìn)行了無數(shù)次試驗(yàn)，得出合理的化學(xué)成分配比，相對于現(xiàn)有技術(shù)，各成分的作用及效果如下: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，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A3、A1臨界點(diǎn)并有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用，但Si過高對鋼的塑韌性不利，硅含量范圍優(yōu)選為0.15-0.40%O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，經(jīng)合理化調(diào)整后，Ni含量范圍優(yōu)選為1.40-1.60%。銅:Cu在固溶強(qiáng)化、提高淬透性方面與Ni相似，用Cu代替一部分Ni ,Cu還具有提高鋼耐蝕性的作用。釩:V作為微合金化元素，能提高鋼筋強(qiáng)度，保證鋼筋的強(qiáng)度性能，且V是我國的富有資源，溶于奧氏體中的V能顯著增加鋼的淬透性，在鐵素體中析出的V的碳化物或碳氮化物，具有顯著的彌散強(qiáng)化作用。該釩微合金化低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，低溫?zé)彳垘Ю咪摻钣娩摪瓷鲜龀煞址秶?，鋼坯在轉(zhuǎn)爐、電弧爐或其它冶煉爐中冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，然后軋制，軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱至1100 1250°C，開軋溫度為900 1060°C，終軋溫度為900 1100。。，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為500 650°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。軋制過程中鋼坯線速度為100m/S以上。采用該軋制工藝，能保證鋼筋的各項(xiàng)性能達(dá)到要求。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:該低溫?zé)彳垘Ю咪摻钣娩摷捌滠堉乒に?，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，該低溫?zé)彳垘Ю咪摻钍覝匦阅苓_(dá)到:屈服強(qiáng)度ReL (Rp0.2)^ 500MPa，強(qiáng)屈比彡1.15，均勻伸長率Agt彡5% ;_165°C低溫性能達(dá)到:屈服強(qiáng)度ReL (Rpa2)彡575MPa (即1.15倍設(shè)計(jì)屈服強(qiáng)度)，均勻伸長率Agt彡3%。該低溫?zé)彳垘Ю咪摻钣娩摚軡M足LNG等低溫建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐_165°C低溫的使用需求，且鋼種鎳含量較低，該低溫?zé)彳垘Ю咪摻钣娩撃偷蜏匦阅芎茫踩煽?。該低溫?zé)彳垘Ю咪摻钣娩摰能堉乒に?，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該釩微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計(jì)為:C:0.11%，Si:0.32%, Mn:1.57%, P:0.008%, S:0.005%, Ni:0.53%, Cu:0.72%, V:0.028%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。以直徑Φ 12mm的鋼坯為例，該Φ 12mm的釩微合金化低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在電弧爐冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成熱軋帶肋鋼筋。軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱至1110 1187°C，開軋溫度為953 982°C，終軋溫度為916 958°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為632 645°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例2該釩微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計(jì)為:C:0.12%，Si:0.31%, Mn:1.49%, P:0.006%, S:0.007%, Ni:0.87%, Cu:0.11%, V:0.035%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。以直徑Φ 16mm的鋼坯為例，該Φ 16mm的釩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)爐冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成熱軋帶肋鋼筋。軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱至1118 1205°C，開軋溫度為971 1021 °C，終軋溫度為1018 1062°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為611 623°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例3該釩微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計(jì)為:C:0.13%，Si:0.19%, Mn:1.52%, P:0.007%, S:0.008%, Ni:0.89%, Cu:0.12%, V:0.043%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。以直徑Φ 20mm的鋼坯為例，該Φ 20mm的釩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)爐冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成熱軋帶肋鋼筋。軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱至1152 1179°C，開軋溫度為1008 1045°C，終軋溫度為1021 1059°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為590 617°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例4
該釩微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計(jì)為:C:0.07%，Si:0.28%, Mn:1.51%, P:0.006%, S:0.008%, Ni:1.73%, Cu:0.12%, V:0.048%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。以直徑Φ 20mm的鋼坯為例，該Φ 20mm的釩微合金化低溫鋼筋用鋼坯的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在轉(zhuǎn)爐冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成熱軋帶肋鋼筋。軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱至1133 1171 °C，開軋溫度為1003 1038°C，終軋溫度為1047 1070°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為552 565°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例5該釩微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計(jì)為:C:0.12%，Si:0.27%, Mn:1.49%, P:0.006%, S:0.007%, Ni:0.77%, Cu:0.39%, V:0.053%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。以直徑φ 25mm的鋼坯為例，該Φ 25mm的釩微合金化低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在電弧爐冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成熱軋帶肋鋼筋。軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱至1144 1201 °C，開軋溫度為963 1011 °C，終軋溫度為1055 1079°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為578 589°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例6該釩微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計(jì)為:C:0.09%，Si:0.29%, Mn:1.55%, P:0.007%, S:0.006%, Ni:1.03%, Cu:0.17%, V:0.061%，其余為 Fe 和不可
避免的雜質(zhì)。以直徑φ 25mm的鋼坯為例，該Φ 25mm的釩微合金化低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在電弧爐 冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成熱軋帶肋鋼筋。軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱至1145 1193°C，開軋溫度為928 990°C，終軋溫度為1033 1078°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為535 555°C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例7該釩微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計(jì)為:C:0.08%，Si:0.30%, Mn:1.44%, P:0.004%, S:0.005%, Ni:1.08%, Cu:0.16%, V:0.072%，其余為 Fe 和不可
避免的雜質(zhì)。以直徑φ 25mm的鋼坯為例，該Φ 25mm的釩微合金化低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在電弧爐冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成熱軋帶肋鋼筋。軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱至1153 1196°C，開軋溫度為1007 1033°C，終軋溫度為1048 1055°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為543 561 °C，鋼筋在冷床上自然冷卻后打捆、堆放。實(shí)施例8該釩微合金化低溫鋼筋用鋼，化學(xué)成分配比，按重量百分比計(jì)為:C:0.07%，Si:0.27%, Mn:1.49%, P:0.008%, S:0.009%, Ni:1.29%, Cu:0.12%, V:0.078%，其余為 Fe 和不可
避免的雜質(zhì)。
以直徑φ 32mm的鋼坯為例，該Φ 32mm的釩微合金化低溫鋼筋用鋼坯的軋制工藝，鋼種按上述成分范圍，在轉(zhuǎn)爐冶煉并進(jìn)行爐外精煉，連鑄，連續(xù)棒材軋機(jī)上軋制成熱軋帶肋鋼筋。軋制工藝參數(shù)為:鋼坯加熱至1148 1183°C，開軋溫度為1018 1033°C，終軋溫度為1037 1058°C，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為508 523°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?zé)彳垘Ю咪摻钣娩摰漠a(chǎn)品性能如下表:
權(quán)利要求
1.一種釩微合金化低溫鋼筋用鋼，其特征在于:按重量百分比計(jì)，化學(xué)成分配比為: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%, V:0.020-0.080%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的釩微合金化低溫鋼筋用鋼，其特征在于:其中C、S1、Mn、N1、Cu 及 V 的含量為:按重量百分比計(jì)，C:0.05-0.09%, Si:0.15-0.28%, Mn:1.40-1.49%, Ni:0.50-1.03%, Cu:0.10-0.39%, V:0.020-0.048%。
3.如權(quán)利要求1所述的釩微合金化低溫鋼筋用鋼，其特征在于:其中C、S1、Mn、N1、Cu 及 V 的含量為:按重量百分比計(jì)，C:0.11-0.13%, Si:0.19-0.27%, Mn:1.49-1.57%, Ni:1.08-1.29%, Cu:0.39-0.72%, V:0.035-0.078%。
4.一種權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述釩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:鋼坯加熱至1100 1250°C，開軋溫度為900 1060°C，終軋溫度為900 1100°C，軋后穿水冷卻，上 冷床溫度為500 650°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種釩微合金化低溫鋼筋用鋼及其軋制工藝，該低溫鋼筋用鋼，按重量百分比計(jì)，化學(xué)成分配比為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%，V0.020-0.080%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；該低溫鋼筋用鋼的軋制工藝，軋制工藝參數(shù)為鋼坯加熱至1100～1250℃，開軋溫度為900～1060℃，終軋溫度為900～1100℃，軋后穿水冷卻，上冷床溫度為500～650℃。該低溫?zé)彳垘Ю咪摻钣娩摷捌滠堉乒に?，通過采用多元少量的合金化原則及控制軋制工藝，在合理降低鎳含量的情況下，能滿足LNG等低溫建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐-165℃低溫的使用需求，該低溫?zé)彳垘Ю咪摻钣娩撃偷蜏匦阅芎?，安全可靠?br> 文檔編號B21B37/74GK103225044SQ201310145400
公開日2013年7月31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