专利名称：一种钒微合金化低温钢筋用钢及其轧制工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及低温用钢及其生产工艺，尤其涉及一种钒微合金化低温热钢筋用钢及其轧制工艺。
背景技术：
热轧带肋钢筋是混凝土结构的骨架材料，在结构中承载着各种应力，有时还在一定的低温环境下使用，因此不仅要求钢筋具有较高的强度和工艺性能，而且还要求具有较高的功能性一抗低温的能力。典型需要用低温钢筋的例子是石化行业的液化天然气储罐(简称LNG)工程筑造用耐低温钢筋，其基本要求特点是:(I)高强度，屈服强度彡400MPa或彡500MPa ；(2)生产工艺不限制，可以采用余热淬火的工艺生产；(3)对低温性能有一定的要求，具体由工程需方和供货方协定，最低存储温度-165°C，主要对低温拉伸塑性、缺口敏感性有一定的要求。但是，迄今尚无低温热轧带肋钢筋用钢的具体成分及其轧制工艺参数的公开技术。 通常把-10 _196°C的低温下使用的钢称作低温钢，把在_196°C以下的低温下使用的钢称作超低温用钢。低温钢大致可分为4类:低碳铝镇静钢、低温高强度钢、镍钢和奥氏体不锈钢。(I)低碳铝镇静钢。这类钢是以硅-锰为主要元素的低温钢。为提高钢的低温韧性，从化学成分上看，止须尽量降低钢中的碳含量、提高Mn/C比、降低硫、磷等有害元素、力口入适量的铝，细化晶粒，固定钢中的氮提高钢的韧性，改善时效性能。市场上的低温钢基本属于此类，在GB3531-83中有规定。低碳铝镇静钢，屈服强度约290MPa，低温下的冲击功为21 28J，主要牌号有 16MnDR、09Mn2VDR、09MnTiCuXtDR、06MnNbDR。(2)低温高强度钢。这类钢以碳一锰为基，加入少量的镍铬提高钢的低温韧性，力口入少量的钥钒来提高钢自身的强度，在满足强度要求的情况下，尽量降低碳含量，提高钢的韧性，改善焊接性，通过调质处理获得良好自综合性能。它不但具有高强度，而且具有较好的低温韧性，因此是一种强韧性兼备的材料，主要用于煤加压和制造各种大型乙烯工程用的球罐，广泛用于制造具有较高压力的低温压力容器。(3)镍系低温钢。这类钢是以镍为主要合金元素的低温用钢。镍是提高钢的低温韧性最有效的元素，随着钢中镍含量的增加低温韧性提高，最低使用温度降低，它主要用于制造在-40 -196 °C使用的低温设备。(4)奥氏体不锈钢。这类钢最主要特点的是它没有韧性-脆性转变现象。通过固溶处理获得优良的低温韧性，甚至在-196°C的低温下韧性几乎没有损失，所以奥氏体不锈钢主要在超低温(_196°C )以下使用。目前，上述4类低温钢均未见可用于LNG等低温建筑工程的建设用低温钢筋的报道。而LNG等低温建筑工程的建设迫切需要耐-165°C的、节镍型高强度低温热轧带肋钢筋。
发明内容
本发明的目的在提供一种耐_165°C的、节镍型高强度钒微合金化低温钢筋用钢及其轧制工艺。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:本发明钒微合金化低温钢筋用钢，按重量百分比计，化学成分配比为: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%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明钒微合金化低温钢筋用钢，以多元少量的合金化原则，进行了无数次试验，得出合理的化学成分配比，相对于现有技术，各成分的作用及效果如下:碳:目前一般热轧带肋钢筋的C含量为0.18-0.25%，综合考虑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、提高塑性和韧性。硅:Si能促进先共析铁素体析出，对珠光体形成的影响不大，价廉，Si能提高A3、A1临界点并有强烈的固溶强化作用，但Si过高对钢的塑韧性不利，硅含量范围优选为0.15-0.40%O锰:Mn能降低A3、A1临界点，在推迟珠光体转变的同时，也推迟铁素体转变，Mn具有固溶强化和提高淬透性作用，Mn含量范围选择为1.40-1.60%。硫、磷:S、P在此钢中属于有害元素，要求越低越好，综合考虑后，按彡0.010%控制。镍:Ni具有细化钢的组织、 改善钢的低温性能的作用，并具有固溶强化、提高淬透性作用，但其价格昂贵，经合理化调整后，Ni含量范围优选为1.40-1.60%。铜:Cu在固溶强化、提高淬透性方面与Ni相似，用Cu代替一部分Ni ,Cu还具有提高钢耐蚀性的作用。钒:V作为微合金化元素，能提高钢筋强度，保证钢筋的强度性能，且V是我国的富有资源，溶于奥氏体中的V能显著增加钢的淬透性，在铁素体中析出的V的碳化物或碳氮化物，具有显著的弥散强化作用。该钒微合金化低温钢筋用钢的轧制工艺，低温热轧带肋钢筋用钢按上述成分范围，钢坯在转炉、电弧炉或其它冶炼炉中冶炼并进行炉外精炼，连铸，然后轧制，轧制工艺参数为:钢坯加热至1100 1250°C，开轧温度为900 1060°C，终轧温度为900 1100。。，轧后穿水冷却，上冷床温度为500 650°C，钢筋在冷床上自然冷却后打捆、堆放。轧制过程中钢坯线速度为100m/S以上。采用该轧制工艺，能保证钢筋的各项性能达到要求。本发明的优点在于:该低温热轧带肋钢筋用钢及其轧制工艺，通过采用多元少量的合金化原则，在合理降低镍含量的情况下，该低温热轧带肋钢筋室温性能达到:屈服强度ReL (Rp0.2)^ 500MPa，强屈比彡1.15，均匀伸长率Agt彡5% ;_165°C低温性能达到:屈服强度ReL (Rpa2)彡575MPa (即1.15倍设计屈服强度)，均匀伸长率Agt彡3%。该低温热轧带肋钢筋用钢，能满足LNG等低温建筑工程钢筋混凝土结构耐_165°C低温的使用需求，且钢种镍含量较低，该低温热轧带肋钢筋用钢耐低温性能好，安全可靠。该低温热轧带肋钢筋用钢的轧制工艺，通过对轧制温度的控制，轧制后穿水冷却，能够保证低温热轧带肋钢筋的性能。
具体实施例方式下面通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。实施例1该钒微合金化低温钢筋用钢，化学成分配比，按重量百分比计为:C:0.11%，Si:0.32%, Mn:1.57%, P:0.008%, S:0.005%, Ni:0.53%, Cu:0.72%, V:0.028%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。以直径Φ 12mm的钢坯为例，该Φ 12mm的钒微合金化低温钢筋用钢的轧制工艺，钢种按上述成分范围，在电弧炉冶炼并进行炉外精炼，连铸，连续棒材轧机上轧制成热轧带肋钢筋。轧制工艺参数为:钢坯加热至1110 1187°C，开轧温度为953 982°C，终轧温度为916 958°C，轧后穿水冷却，上冷床温度为632 645°C，钢筋在冷床上自然冷却后打捆、堆放。实施例2该钒微合金化低温钢筋用钢，化学成分配比，按重量百分比计为:C:0.12%，Si:0.31%, Mn:1.49%, P:0.006%, S:0.007%, Ni:0.87%, Cu:0.11%, V:0.035%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。以直径Φ 16mm的钢坯为例，该Φ 16mm的钒微合金化低温钢筋用钢的轧制工艺，钢种按上述成分范围，在转炉冶炼并进行炉外精炼，连铸，连续棒材轧机上轧制成热轧带肋钢筋。轧制工艺参数为:钢坯加热至1118 1205°C，开轧温度为971 1021 °C，终轧温度为1018 1062°C，轧后穿水冷却，上冷床温度为611 623°C，钢筋在冷床上自然冷却后打捆、堆放。实施例3该钒微合金化低温钢筋用钢，化学成分配比，按重量百分比计为:C:0.13%，Si:0.19%, Mn:1.52%, P:0.007%, S:0.008%, Ni:0.89%, Cu:0.12%, V:0.043%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。以直径Φ 20mm的钢坯为例，该Φ 20mm的钒微合金化低温钢筋用钢的轧制工艺，钢种按上述成分范围，在转炉冶炼并进行炉外精炼，连铸，连续棒材轧机上轧制成热轧带肋钢筋。轧制工艺参数为:钢坯加热至1152 1179°C，开轧温度为1008 1045°C，终轧温度为1021 1059°C，轧后穿水冷却，上冷床温度为590 617°C，钢筋在冷床上自然冷却后打捆、堆放。实施例4
该钒微合金化低温钢筋用钢，化学成分配比，按重量百分比计为:C:0.07%，Si:0.28%, Mn:1.51%, P:0.006%, S:0.008%, Ni:1.73%, Cu:0.12%, V:0.048%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。以直径Φ 20mm的钢坯为例，该Φ 20mm的钒微合金化低温钢筋用钢坯的轧制工艺，钢种按上述成分范围，在转炉冶炼并进行炉外精炼，连铸，连续棒材轧机上轧制成热轧带肋钢筋。轧制工艺参数为:钢坯加热至1133 1171 °C，开轧温度为1003 1038°C，终轧温度为1047 1070°C，轧后穿水冷却，上冷床温度为552 565°C，钢筋在冷床上自然冷却后打捆、堆放。实施例5该钒微合金化低温钢筋用钢，化学成分配比，按重量百分比计为:C:0.12%，Si:0.27%, Mn:1.49%, P:0.006%, S:0.007%, Ni:0.77%, Cu:0.39%, V:0.053%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。以直径φ 25mm的钢坯为例，该Φ 25mm的钒微合金化低温钢筋用钢的轧制工艺，钢种按上述成分范围，在电弧炉冶炼并进行炉外精炼，连铸，连续棒材轧机上轧制成热轧带肋钢筋。轧制工艺参数为:钢坯加热至1144 1201 °C，开轧温度为963 1011 °C，终轧温度为1055 1079°C，轧后穿水冷却，上冷床温度为578 589°C，钢筋在冷床上自然冷却后打捆、堆放。实施例6该钒微合金化低温钢筋用钢，化学成分配比，按重量百分比计为:C:0.09%，Si:0.29%, Mn:1.55%, P:0.007%, S:0.006%, Ni:1.03%, Cu:0.17%, V:0.061%，其余为 Fe 和不可
避免的杂质。以直径φ 25mm的钢坯为例，该Φ 25mm的钒微合金化低温钢筋用钢的轧制工艺，钢种按上述成分范围，在电弧炉 冶炼并进行炉外精炼，连铸，连续棒材轧机上轧制成热轧带肋钢筋。轧制工艺参数为:钢坯加热至1145 1193°C，开轧温度为928 990°C，终轧温度为1033 1078°C，轧后穿水冷却，上冷床温度为535 555°C，钢筋在冷床上自然冷却后打捆、堆放。实施例7该钒微合金化低温钢筋用钢，化学成分配比，按重量百分比计为:C:0.08%，Si:0.30%, Mn:1.44%, P:0.004%, S:0.005%, Ni:1.08%, Cu:0.16%, V:0.072%，其余为 Fe 和不可
避免的杂质。以直径φ 25mm的钢坯为例，该Φ 25mm的钒微合金化低温钢筋用钢的轧制工艺，钢种按上述成分范围，在电弧炉冶炼并进行炉外精炼，连铸，连续棒材轧机上轧制成热轧带肋钢筋。轧制工艺参数为:钢坯加热至1153 1196°C，开轧温度为1007 1033°C，终轧温度为1048 1055°C，轧后穿水冷却，上冷床温度为543 561 °C，钢筋在冷床上自然冷却后打捆、堆放。实施例8该钒微合金化低温钢筋用钢，化学成分配比，按重量百分比计为:C:0.07%，Si:0.27%, Mn:1.49%, P:0.008%, S:0.009%, Ni:1.29%, Cu:0.12%, V:0.078%，其余为 Fe 和不可
避免的杂质。
以直径φ 32mm的钢坯为例，该Φ 32mm的钒微合金化低温钢筋用钢坯的轧制工艺，钢种按上述成分范围，在转炉冶炼并进行炉外精炼，连铸，连续棒材轧机上轧制成热轧带肋钢筋。轧制工艺参数为:钢坯加热至1148 1183°C，开轧温度为1018 1033°C，终轧温度为1037 1058°C，轧后穿水冷却，上冷床温度为508 523°C，钢筋在冷床上自然冷却后打捆、堆放。以上实施例轧制的低温热轧带肋钢筋用钢的产品性能如下表:
权利要求
1.一种钒微合金化低温钢筋用钢，其特征在于:按重量百分比计，化学成分配比为: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%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的钒微合金化低温钢筋用钢，其特征在于:其中C、S1、Mn、N1、Cu 及 V 的含量为:按重量百分比计，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.如权利要求1所述的钒微合金化低温钢筋用钢，其特征在于:其中C、S1、Mn、N1、Cu 及 V 的含量为:按重量百分比计，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%。
4.一种权利要求1至3任一项所述钒微合金化低温钢筋用钢的轧制工艺，其特征在于:轧制工艺参数为:钢坯加热至1100 1250°C，开轧温度为900 1060°C，终轧温度为900 1100°C，轧后穿水冷却，上 冷床温度为500 650°C。
全文摘要
本发明公开了一种钒微合金化低温钢筋用钢及其轧制工艺，该低温钢筋用钢，按重量百分比计，化学成分配比为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%，其余为Fe和不可避免的杂质；该低温钢筋用钢的轧制工艺，轧制工艺参数为钢坯加热至1100～1250℃，开轧温度为900～1060℃，终轧温度为900～1100℃，轧后穿水冷却，上冷床温度为500～650℃。该低温热轧带肋钢筋用钢及其轧制工艺，通过采用多元少量的合金化原则及控制轧制工艺，在合理降低镍含量的情况下，能满足LNG等低温建筑工程钢筋混凝土结构耐-165℃低温的使用需求，该低温热轧带肋钢筋用钢耐低温性能好，安全可靠。
文档编号B21B37/74GK103225044SQ201310145400
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者孙维, 完颜卫国, 郭湛, 汪开忠 申请人:马钢(集团)控股有限公司, 马鞍山钢铁股份有限公司