一种高强钢筋的制备工艺的制作方法

本发明属于钢铁材料加工的，涉及一种高强钢筋的制备工艺。

背景技术：

1、高强钢筋由于强度高、延展性能好、性能稳定波动小，有利于提高钢筋混凝土整体结构稳定性能，承受外力能力增强，同时其碳当量严格低于国标要求，因此焊接性能好，施工简单方便，能够广泛推广应用。

2、高强钢筋商品化稳定生产工艺有微合金化生产工艺和余热处理生产工艺。微合金化生产工艺技术是在炼钢过程中加入v、ti等微合金化元素，使其在轧制过程中形成各自的碳化物或氮化物等析出物，对钢的基体起到沉淀析出强化和细晶强化作用，提高钢筋的强韧性，改善钢筋组织性能。轧后余热处理生产工艺是目前钢筋生产的主要工艺之一，是在钢筋终轧结束后，通过水冷淬火对其进行快速冷却，冷却后的钢筋心部热量高于边部，然后利用心部热量向外扩散的方式对其表面淬硬层进行自回火的过程。

技术实现思路

1、本发明涉及一种高强钢筋的制备工艺，属于钢铁材料加工的技术领域。本发明公开了高强钢筋的制备工艺如下：(1)铁水与废钢混合，在容器底部通入氮气，熔炼得到预制钢水；(2)在预制钢水中加入含氮合金混合物进行混合熔炼，然后通电进行电场处理；(3)随后添加硼粉、铌粉混合得到目标钢水；(4)将目标钢水吹氩，连铸，轧制；(5)最后进行淬火，回火后获得高强钢筋。采用电场处理对溶质离子施加力，促进溶质元素在铁晶格中的扩散；含氮合金混合物进入铁晶格中使晶格发生畸变，提高钢筋材料的强度；硼粉、铌粉形成对应化合物在晶界和晶内析出细化铁素体的晶粒，增大阻碍位错运动的阻力，进而钢的强度随之增加。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高强钢筋的制备工艺，所述高强钢筋的制备工艺包括以下步骤：

4、(1)铁水与废钢混合，在容器底部通入氮气，熔炼得到预制钢水；

5、(2)在预制钢水中加入含氮合金混合物进行混合熔炼，然后通电进行电场处理得到预制钢水a；

6、(3)随后添加硼粉、铌粉混合得到目标钢水；

7、(4)将目标钢水进行吹氩，连铸，加热，轧制；

8、(5)最后进行淬火，回火后获得高强钢筋。

9、所述步骤(1)中所述铁水和废钢的质量比为3-3.5:1-1.2，所述熔炼的温度为1135-1155℃，所述氮气的流量为400-600nm3/h。

10、所述步骤(2)中含氮合金混合物由质量比为1:1的硅氮合金和钒氮合金组成，所述含氮合金混合物占预制钢水质量的0.08-0.16％。

11、所述硅氮合金的制备方法为：将高碳硅铁、铁皮、萤石三者按质量比为1:1:0.5-1破碎成200-500微米的粉末并混合，然后放入密闭的氮化炉内，加热至800-1200℃，气氛压力保持在0.02-0.03mpa，氮化后，氮气保护在400-600℃下出炉。

12、所述硅氮合金和钒氮合金的氮含量分别为28-35％、14-18％。

13、所述步骤(3)中硼粉和铌粉的质量分别占预制钢水a的0.03-0.05％、0.015-0.03％。

14、所述步骤(4)中连铸的温度为30-35℃，所述加热的温度和时间分别为1135-1155℃、60-90min，所述轧制的温度为950-980℃。

15、所述步骤(5)中所述淬火是指以10℃/s的速度冷却是40-45℃，所述回火为在淬火后冷却至室温。

16、本发明的有益效果：

17、1.本发明加入含氮合金混合物采用电场处理，其对溶质离子施加力，沿着电场方向发生迁移，由于电迁移效应促进溶质元素在铁晶格中的扩散，进而铁晶格中的晶格发生畸变，引起附加应力场的同时与位错产生的弹性应力场相互作用，形成钉扎位错的原子气团，阻碍位错运动，从而提高钢筋材料的强度。

18、2.硼粉与金属形成硼化物，铌粉形成氮化铌，在制备钢筋的扎制工艺中两者共同对奥氏体晶界起到了有效的钉扎作用，阻碍了晶界的迁移，有效的阻止了晶粒的长大，细化铁素体的晶粒，晶粒尺寸的降低，阻碍位错运动的阻力越大，从而使得钢筋的强度随之增加。

技术特征：

1.一种高强钢筋的制备工艺，其特征在于，所述高强钢筋的制备工艺包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高强钢筋的制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)中所述铁水和废钢的质量比为3-3.5:1-1.2，所述熔炼的温度为1135-1155℃，所述氮气的流量为400-600nm3/h。

3.根据权利要求1所述的一种高强钢筋的制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中含氮合金混合物由质量比为1:1的硅氮合金和钒氮合金组成，所述含氮合金混合物占预制钢水质量的0.08-0.16％。

4.根据权利要求3所述的一种高强钢筋的制备工艺，其特征在于，所述硅氮合金的制备方法为：将高碳硅铁、铁皮、萤石三者按质量比为1:1:0.5-1破碎成200-500微米的粉末并混合，然后放入密闭的氮化炉内，加热至800-1200℃，气氛压力保持在0.02-0.03mpa，氮化后，氮气保护在400-600℃下出炉。

5.根据权利要求3所述的一种高强钢筋的制备工艺，其特征在于，所述硅氮合金和钒氮合金的氮含量分别为28-35％、14-18％。

6.根据权利要求1所述的一种高强钢筋的制备工艺，其特征在于，所述步骤(3)中硼粉和铌粉的质量分别占预制钢水a的0.03-0.05％、0.015-0.03％。

7.根据权利要求1所述的一种高强钢筋的制备工艺，其特征在于，所述步骤(4)中连铸的温度为30-35℃，所述加热的温度和时间分别为1135-1155℃、60-90min，所述轧制的温度为950-980℃。

8.根据权利要求1所述的一种高强钢筋的制备工艺，其特征在于，所述步骤(5)中所述淬火是指以10℃/s的速度冷却是40-45℃，所述回火为在淬火后冷却至室温。

技术总结
本发明涉及一种高强钢筋的制备工艺，属于钢铁材料加工的技术领域。本发明公开了高强钢筋的制备工艺如下：(1)铁水与废钢混合，在容器底部通入氮气，熔炼得到预制钢水；(2)在预制钢水中加入含氮合金混合物进行混合熔炼，然后通电进行电场处理；(3)随后添加硼粉、铌粉混合得到目标钢水；(4)将目标钢水吹氩，连铸，轧制；(5)最后进行淬火，回火后获得高强钢筋。采用电场处理对溶质离子施加力，促进溶质元素在铁晶格中的扩散；含氮合金混合物进入铁晶格中使晶格发生畸变，提高钢筋材料的强度；硼粉、铌粉形成对应化合物在晶界和晶内析出细化铁素体的晶粒，增大阻碍位错运动的阻力，进而钢的强度随之增加。

技术研发人员：涂春奎,卢平,徐长玉,王萍,翁德金
受保护的技术使用者：广东敬业钢铁实业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/26