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一种 热轧微 合金化 钢筋的析出控制冷却工艺

阅读：36发布：2020-09-03

专利汇可以提供一种热轧微合金化钢筋的析出控制冷却工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种热轧微合金化钢筋的析出控制冷却工艺，属于钢铁新工艺技术领域。在国内外研究基础上针对析出物进行了控制冷却工艺优化，在原有控制V/N 原子比和控轧的基础上，增加冷却过程的析出物控制，促进V(C,N)弥散析出，减少VC的析出比例，并避免析出物回溶和长大，进而达到细化晶粒的目的；这种控制冷却工艺，充分利用水的相变汽化潜热 Δhv＝540cal/g和水的比热 Cp＝1cal/g℃不同的吸热基本原理，通过优化冷却路径，来控制合金中V元素在冷却过程中的析出，同时也根据控冷工艺思路，也为开发热轧高强度钢筋析出控制冷却装置提供了技术思路。，下面是一种热轧微合金化钢筋的析出控制冷却工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种热轧微合金化钢筋的析出控制冷却工艺，其特征在于：工艺步骤及控制的技术参数如下：
(1)控制化学成分的重量百分比，C：0.20％-0.25％，Si：0.30％-0.60％，Mn：0.90％-
1.40％，V：0.02-0.18％，N：50-300ppm，Cr：0-0.25％，P≤0.035％，S≤0.040％，余量为铁及不可避免的杂质，同时控制0.5(2)冶炼连铸工艺为常规工艺，控制成分和夹杂物，为轧制提供符合国标要求的合格连铸坯；
(3)轧钢生产工艺为常规加热炉工艺或直轧工艺，其中常规加热炉工艺为，钢坯加热温度为1100℃-1150℃，钢坯出炉温度为1050℃-1100℃，开轧温度为1000℃-1100℃，终轧温度为950℃-1050℃；直轧工艺为，钢坯开轧温度为950-1050℃，终轧温度为900℃-1050℃；
(4)对从精轧机组最后一架轧机出来的钢筋以10～15m/s速度运行，并且钢筋温度在
900℃～1050℃的表面进行Vcooling≥100℃/s快速冷却处理，在1s至3s内充分利用水的相变汽化潜热Δhv＝540cal/g和水的比热Cp＝1cal/g·℃不同的吸热基本原理，通过水和水雾的汽化蒸发带走大量汽化潜热，冷却至TC.F，MS＜TC.F≤900℃；
(5)采用快冷-返温-快冷-返温循环的分段阶梯型控制冷却工艺，控制冷却段温度在V(C,N)的最佳析出温度区550～900℃；抑制高温阶段VC的析出比例和析出物尺寸，提高VN的比例，最终控制上冷床返温温度在600～950℃。

说明书全文

一种热轧微 合金化 钢筋的析出控制冷却工艺

技术领域

[0001] 本发明属于钢铁新工艺技术领域，特别是提供了一种热轧微合金化钢筋的析出控制冷却工艺。

背景技术

[0002] 众所周知钒在钢中最主要的作用是析出强化，同时具有一定的细化晶粒作用。由于钒是微合金元素中溶解温度最低的，因此最容易在较低的钢坯加热温度下完成固溶处理，并在轧后冷却过程中获得析出强化效果。钒对于奥氏体形变再结晶的阻止核延迟作用，远远低于铌的影响，因此含钒钢可以采用高温再结晶区I型控制轧制，不需要大幅度增加轧机负荷，获得一定的细化晶粒效应。

[0003] 现有专利主要考虑VN原子比控制，在冶炼过程采取增钒、增氮和固氮工艺，轧制过程采取降低开轧温度和精轧温度来保证低温大压下实现细晶、固溶和沉淀析出强化来提高强度。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供了一种热轧微合金化钢筋及其析出控制冷却工艺。在国内外研究基础上针对析出物进行了控制冷却工艺优化，在原有控制V/N原子比和控轧的基础上，增加冷却过程的析出物控制，促进V(C,N)弥散析出，减少VC的析出比例，并避免析出物回溶和长大，进而达到细化晶粒的目的；同时在热轧钢筋生产线上开发了实现该工艺的析出冷却装置。也为其他钢种的析出控制提供参考和借鉴意义。这种控制冷却工艺主要是控制微合金中V元素在冷却过程中的析出。工艺步骤及控制的技术参数如下：

[0005] (1)控制热轧微合金化钢筋化学成分的重量百分比为C：0.20％-0.25％，Si：0.30％-0.60％，Mn：0.90％-1.40％，V：0.02-0.18％，N：50-300ppm Cr：0-0.25％，P≤
0.035％，S≤0.040％，同时控制0.5

[0006] (2)冶炼连铸工艺为常规工艺，主要是控制成分和夹杂物，为轧制提供符合国标要求的合格连铸坯；

[0007] (3)轧钢生产工艺为常规加热炉工艺或直轧工艺。常规加热炉工艺，钢坯加热温度为1100℃-1150℃，钢坯出炉温度为1050℃-1100℃，开轧温度为1000℃-1100℃，终轧温度为950℃-1050℃；直轧工艺，钢坯开轧温度为950-1050℃，终轧温度为900℃-1050℃；

[0008] (4)对从精轧机组最后一架轧机出来的钢筋以10～15m/s速度运行，并且钢筋温度在900℃～1050℃的表面进行快速冷却处理在1s至3s内充分利用水的相变汽化潜热Δhv＝540cal/g和水的比热Cp＝1cal/g·℃不同的吸热基本原理，通过水和水雾的汽化蒸发带走大量汽化潜热，从而快速冷却至MS＜TC.F≤900℃。

[0009] (5)采用快冷-返温-快冷-返温循环的分段阶梯型控制冷却工艺，度控出冷却段温度在V(C,N)的最佳析出温度区550～900℃；抑制高温阶段VC的析出比例和析出物尺寸，提高VN的比例，最终控制上冷床返温温度在600～950℃。

[0010] 本发明的创新点是：

[0011] (1)在原有提高氮含量、控制V/N原子比基础上，增加冷却过程控制，促进V(C,N)弥散析出，提高VN析出相在VCN混合析出相中百分比，并避免回溶，进而细化晶粒；

[0012] (2)促进V(C,N)的析出，抑制高温阶段VC的析出比例和析出物尺寸，提高VN的比例，进而大幅提高强化效果；

[0013] (3)通过工艺优化，为热轧钢筋生产线上开发析出冷却装置提供参考和借鉴意义。附图说明

[0014] 图1是本发明专利的用于热轧微合金化高强度钢筋的析出控制冷却装置的冷却工艺路径示意图。

具体实施方式

[0015] 为说明本发明专利的用于一种热轧微合金化高强度钢筋的析出冷却工艺，具体实施方式阐明如下。

[0016] 实施例1：

[0017] (1)试验钢筋1的内控化学成分：C 0.22％、Si 0.31％、Mn 1.36％、P 0.028％，S 0.021％、Cr≤0.1％，V 0.034％，N≤150ppm；Fe余量。

[0018] (2)对160方铸坯常规加热后进行热轧，轧制规格为Φ25mm，钢坯加热温度为1150℃，钢坯出炉温度为1100℃，开轧温度为1080℃，终轧温度为1070℃；终轧速度14m/s；

[0019] (3)采用析出控制冷却工艺进行轧后快速冷却，分段控制冷却至772℃后经加速辊道上冷床返温，控制返温温度在936℃，然后在冷床上空冷至200℃以下进行打捆收集。

[0020] 水雾气化冷却工艺表面温降可以达到298℃。有利于实现V在铁素体区的析出,同时能够稳定提高屈服强度和抗拉强度约20MPa。

[0021] 表1 析出控制冷却工艺参数(轧制速度V＝14m/s)

[0022]

[0023] 表2 析出控制冷却工艺实施例与对比例的力学性能(轧制速度V＝14m/s)[0024]序号 R1l Rm A Agt 强屈比屈屈比
实施例1-1 489 659 22.4 12.6 1.35 1.22
实施例1-2 488 665 23.2 13.0 1.36 1.22
对比例1 466 642 21.6 14.7 1.38 1.17

[0025] 实施例2：

[0026] (1)试验钢筋1的内控化学成分：C 0.24％、Si 0.29％、Mn 1.39％、P 0.028％，S 0.021％、Cr≤0.1％，V0.034％，N≤150ppm；Fe余量。

[0027] (2)对160方铸坯常规加热后进行热轧，轧制规格为Φ25mm，钢坯加热温度为1150℃，钢坯出炉温度为1100℃，开轧温度为1090℃，终轧温度为1073℃；终轧速度13m/s；

[0028] (3)采用析出控制冷却工艺进行轧后快速冷却，分段控制冷却至730℃后经加速辊道上冷床返温，控制返温温度在928℃以下，然后在冷床上空冷至200℃以下进行打捆收集。

[0029] 水雾气化冷却工艺表面温降可以达到343℃，有利于实现V在铁素体区的析出。，同时能够稳定提高屈服强度和抗拉强度约20～30MPa。

[0030] 表3 析出控制冷却工艺参数(轧制速度V＝13m/s)

[0031]

[0032] 表4 实施例与对比例对应的力学性能(轧制速度V＝13m/s)

[0033]序号 Rel Rm A Agt 强屈比屈屈比
实施例2-1 493 674 22.9 13 1.37 1.23
实施例2-2 489 666 21.3 12 1.36 1.22
对比例2 458 637 23.1 12 1.39 1.14

[0034] 实施例3：

[0035] 1)试验钢筋1的内控化学成分：C 0.23％、Si 0.32％、Mn 1.34％、P 0.02％，S 0.02％、Cr≤0.06％，V 0.03％，N≤100ppm；Fe余量。

[0036] 2)对直轧工艺生产的150方连铸坯进行热轧，轧制规格为Φ25mm，钢坯开轧温度为1020℃，终轧温度为1000℃；终轧速度12.6m/s；

[0037] 3)采用析出控制冷却工艺进行轧后快速冷却，分段控制冷却至820℃后经加速辊道上冷床返温，控制返温温度在930℃，然后在冷床上空冷至200℃以下进行打捆收集。

[0038] 表5 实施例与对比例的力学性能对比(轧制速度V＝12.6m/s)

[0039]工艺 Rel/MPa Rm/MPa A/％ Agt/％强屈比屈屈比
实施例3-1 466 642 21.6 14.7 1.38 1.17
实施例3-2 461 647 23.2 13 1.40 1.15
对比例3 439 628 22.9 12 1.43 1.10

[0040] 综上所述，本发明公开了一种热轧微合金化钢筋的析出控制冷却工艺，通过应用，提高V元素的利用率，进而可以获得低成本的强化效果。本发明不仅限于V元素，如Nb、Ti、Cr等也可以参考本工艺进行控制。

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