1.本申請涉及煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，其涉及一種含鈮合金鋼及其制備方法。

背景技術(shù)：

2.近年來，隨著國家對于新標(biāo)準(zhǔn)《gb/t 24238

?

2017預(yù)應(yīng)力鋼絲及鋼絞線用熱軋盤條》的發(fā)布，對預(yù)應(yīng)力鋼絞線的要求越來越高，使得鋼材加釩工藝普遍起來。釩作為微量合金元素，在鋼中具有細(xì)化晶粒、析出強(qiáng)化和形成合金碳化物的作用，因而其加入不僅可以提高鋼絞線的韌性，還可以提高鋼絞線的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和硬度。

3.但是，正由于市場需求的擴(kuò)大，作為加釩鋼種的釩鐵價(jià)格一路上漲，由2015 年的約8萬元/噸，上漲到2019年的45萬元/噸，特別地，僅2018年9月份一個(gè)月就上漲了約15萬元/噸，這造成了b鋼加釩鋼種的釩鐵的成本大幅度升高。然而，2019年市場上作為加鈮鋼種的鈮鐵價(jià)格在30萬元/噸左右，成本與釩鐵相比明顯偏低。并且在鋼中，鈮合金可以作為釩微合金化的有效替代，因而鈮越來越受到行業(yè)重視。

4.因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在含釩b鋼中以鈮代釩來解決現(xiàn)有含釩b鋼原料成本過高的問題的同時(shí)，如何提高鈮的收得率、降低冶煉成本、保證鈮在鋼中發(fā)揮應(yīng)有的作用，是在鋼中鈮微合金化的需要解決的技術(shù)關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.[技術(shù)問題]

[0006]

為了解決上述問題，本申請的一個(gè)目的在于提供一種含鈮合金鋼。所述含鈮合金鋼通過將合金鋼中的釩元素替換為鈮元素，從而有效降低了原料成本，同時(shí)以該合金鋼制成的預(yù)應(yīng)力鋼絲及鋼絞線依舊能夠保持較高的機(jī)械性能，如抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率等。

[0007]

本申請的另一個(gè)目的在于提供上述含鈮合金鋼的制備方法。所述制備方法能夠降低合金鋼的冶煉成本，并且促使鈮在鋼中充分微合金化，保證鈮在鋼中發(fā)揮與釩相近的作用。

[0008]

[技術(shù)方案]

[0009]

根據(jù)本申請的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種含鈮合金鋼，其包含以下含量的元素：

[0010][0011]

在本申請中，所述合金鋼屬于yl82b型號，并且通過加入鈮元素來代替本領(lǐng)域普遍加入的釩元素，由此制得的鋼材原料成本較低，并且依舊能夠維持原有含釩鋼材的抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率等性能。

[0012]

進(jìn)一步地，所述含鈮合金鋼優(yōu)選包含以下含量的元素：

[0013][0014]

通過包含上述含量的元素，從而能夠獲得性能更加優(yōu)越的yl82b型含鈮合金鋼。

[0015]

此外，在本申請所述的含鈮合金鋼中，氧元素含量在40ppm以下，氮元素含量在60ppm以下，以及鎳元素含量在0.10wt％以下。由此可以降低鋼材的脆性等缺點(diǎn)。

[0016]

根據(jù)本申請的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了上述含鈮合金鋼的制備方法，其依次包括以下工藝步驟：

[0017]

(1)轉(zhuǎn)爐煉鋼：將鐵水和廢鋼加入轉(zhuǎn)爐中，吹氧冶煉，其中所述鐵水溫度為1250℃以上，煉鋼過程中采用氧氣頂?shù)讖?fù)吹模式，氧壓為0.8mpa以上，終點(diǎn)采用高拉補(bǔ)吹模式，使得c≥0.08wt％，p≤0.015wt％，之后將煉得的鋼水由轉(zhuǎn)爐周轉(zhuǎn)至鋼包中，其中出鋼溫度為1600～1630℃，出鋼過程中再向鋼包中依次加入碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵和石灰，同時(shí)底吹氬氣，其中所述鐵水與廢鋼的重量比為(95～105)：(22～28)，以及相對于所述鐵水和廢鋼的總重量，所述碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵和石灰的加入量分別為8.40～8.90 kg/t、0.35～0.45kg/t、11.50～11.70kg/t、1.80～2.00kg/t、3.80～4.00kg/t和2.20～2.40 kg/t；

[0018]

(2)鋼包精煉：在持續(xù)底吹氬氣的情況下，將步驟(1)獲得鋼水的鋼包進(jìn)站至精煉工位，之后以6級電壓和25000～35000a的電流送電加熱造渣10～13分鐘，測溫和取樣分析成分，根據(jù)結(jié)果按目標(biāo)合金鋼成分進(jìn)行調(diào)整，之后以4 級電壓和30000～35000a的電流送電加熱，所述造渣包括以至少3.85kg/噸鋼水的總量分2～3批加入石灰，以及加入螢石調(diào)節(jié)流動(dòng)性，根據(jù)8～10kg/噸鋼水的總渣量調(diào)節(jié)lf爐堿度在3.0～3.8范圍內(nèi)，之后以0.48～0.52kg/噸鋼水，優(yōu)選0.50 kg/噸鋼水的總量分批加入碳化硅和/或電石來進(jìn)行渣面脫氧，控制白渣保持15 分鐘以上和feo＜0.5wt％，待鋼水溫度為1520～1530℃且成分達(dá)標(biāo)后吊包；以及

[0019]

(3)連鑄：控制中包溫度為1481～1491℃，待中間包中鋼水液面高度為300 mm以上時(shí)開啟澆鑄，且待中間包中鋼水液面高度在250mm以下時(shí)停止?jié)茶T，其中控制澆鑄過熱度為15～25℃。

[0020]

在本申請中，通過步驟(1)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過程在氧化性氣氛下進(jìn)行爐料的熔化、脫磷、脫碳和主合金化，從而引入了所需的各種元素，同時(shí)通過吹氧和造渣降低某些元素的含量，使得出鋼鋼水包含0.72～0.78wt％的碳、0.15～0.23wt％的硅、0.70～0.75wt％的錳、0.020wt％以下的磷、0.19～0.24wt％的鉻和 0.022～0.028wt％的鈮。由此即可進(jìn)站后續(xù)精煉過程以進(jìn)一步精確調(diào)整鋼水中的各元素含量。

[0021]

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，相對于所述鐵水和廢鋼的總重量，所述碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵和石灰的加入量優(yōu)選分別為8.65kg/t、0.40kg/t、 11.58kg/t、1.89kg/t、3.93kg/t和2.31kg/t。

[0022]

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，所述鐵水中磷含量在0.150wt％以下，鎳含量小于0.10wt％。通過控制鐵水中磷、鎳含量，進(jìn)一步減輕煉鋼過程中的造渣需求。

[0023]

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，出鋼時(shí)的底吹切換為10分鐘氮?dú)迩袚Q。由此，可以有效控制鋼水中的含氮量，從而降低其對合金鋼的高溫韌性、塑性、冷加工和焊接性能的影響。

[0024]

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，煉鋼得到的熔渣的堿度r為3.0～3.8。從而能夠有效除去鋼水的磷、硫等元素。

[0025]

在本申請中，通過步驟(2)的鋼包精煉過程在真空、惰性氣氛下實(shí)現(xiàn)脫氧、脫硫、去除夾雜、夾雜物變性、微調(diào)成分、控制鋼水溫度等目的。精煉過程中，本申請的開機(jī)爐次吊包溫度還會(huì)在正常爐次基礎(chǔ)上高控15℃，以便于更好的接納和加熱鋼水。并且，在第一次通電完成且鋼水成分均勻后取樣，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果合金鋼的目標(biāo)成分加入碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵等進(jìn)行有限次調(diào)整，從而得到所需的合金鋼成分。此外，本申請根據(jù)進(jìn)站溫度適當(dāng)控制通電時(shí)間，可保證在取樣時(shí)取三分鐘樣溫度＞1510℃。整個(gè)精煉過程周期為40～50min，獲得的精煉鋼水即可出站用于連鑄過程。

[0026]

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，鋼包中鋼水的液相線為1466℃。

[0027]

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，進(jìn)站鋼水的溫度為1480℃以上。通過使進(jìn)站鋼水的溫度超過鋼水的液相線，從而保證鋼水不會(huì)析出固體。

[0028]

進(jìn)一步地，所述步驟(1)的出鋼過程和所述步驟(2)的鋼水進(jìn)站過程中吹氬流量為100～150l/min，氬氣壓力為0.3～0.4mpa；以及所述步驟(2)中，第一次通電過程中吹氬流量為250～350l/min，第二次通電過程中吹氬流量為 50～100l/min，氬氣壓力均為0.3～0.4mpa。通過吹氬，能夠充分隔絕鋼包與空氣的接觸，同時(shí)驅(qū)逐鋼水中過多的氮元素。

[0029]

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，在鋼水溫度和成分達(dá)到要求后以3～5m/s的速度喂硅鋇線100m，然后以鋼包內(nèi)鋼水液面不裸露的程度軟吹氬氣10min以上，之后吊包。通過上述程度的軟吹氬氣，可以實(shí)現(xiàn)對鋼水弱攪拌的效果，從而使得喂入的硅鋇線在鋼水中充分?jǐn)U散均勻，促進(jìn)硅鋇線對鋼水中夾雜物的變性處理，使之上浮，并改善流動(dòng)性。

[0030]

在本申請中，步驟(3)通過連鑄的方式獲得了所需的含鈮合金鋼材。其中，中間包在烘烤前還需要將中包內(nèi)殘余雜物清掃干凈，并且在澆鑄開始前進(jìn)行氬氣置換吹掃，大包則采用氬封長水口。并且，所述連鑄嚴(yán)格控制合適的澆鑄過熱度，當(dāng)其小于15℃時(shí)，則使用等離子加熱以回升至15～25℃的范圍內(nèi)。此外，所述連鑄采用全保護(hù)澆鑄，中間包開始澆鑄后其內(nèi)的鋼水液面下降至2/3高度時(shí)加入中間包覆蓋劑，之后陸續(xù)補(bǔ)加覆蓋劑，最后加入稻殼，期間以鋼水不會(huì)露出紅色為宜。

[0031]

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，當(dāng)上下爐連接轉(zhuǎn)包澆鋼時(shí)，中間包液面高度為 400mm以上時(shí)開啟澆鑄。

[0032]

進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，澆鑄斷面為直徑250mm的圓坯，在15～30℃溫差下的拉速為1.20m/min，換熱速度為0.80m/min。

[0033]

進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，結(jié)晶器水流量為120～130m3/h，二冷水比水量為0.60l/kg，二冷水分配比為27/48/25。通過結(jié)晶器和二次冷卻器的降溫，從而可以將鋼水連鑄為相應(yīng)的合金鋼。

[0034]

[有益效果]

[0035]

綜上所述，本申請具有以下有益效果：

[0036]

根據(jù)本申請的含鈮合金鋼通過將常規(guī)合金鋼中的釩元素替換為鈮元素，從而有效降低了原料成本，同時(shí)以該合金鋼制成的預(yù)應(yīng)力鋼絲及鋼絞線依舊能夠保持較高的機(jī)械性能，如抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率等。此外，根據(jù)本申請的上述含鈮合金鋼的制備方法能夠降低合金鋼的冶煉成本，并且促使鈮在鋼中充分微合金化，保證鈮在鋼中發(fā)揮與釩相近的作用。

[0037]

本申請通過在轉(zhuǎn)爐中合理調(diào)整合金的加入順序、充分保證出鋼過程中鋼包底吹氬氣時(shí)間、充分利用鋼水流動(dòng)沖刷及底吹氬氣攪拌的動(dòng)力學(xué)條件，共同促進(jìn)鈮鐵的溶解來提高鈮鐵吸收率。并且，本申請采用的工業(yè)鈮鐵(fenb60)的熔化溫度范圍通常為1520～1600℃，在鋼水中的熔化更近似于溶解，因此本申請通過控制轉(zhuǎn)爐出鋼溫度和鈮鐵合金加入時(shí)機(jī)來提高鈮合金收得率，使得所加入鈮鐵中nb元素(fenb)收得率≥95％。并且，本申請中，鈮在鋼中發(fā)揮碳氮化鈮阻止高溫晶粒長和固溶鈮提高淬透性，發(fā)揮固溶強(qiáng)化應(yīng)有的作用，是以鈮代釩微合金化的技術(shù)關(guān)鍵。

具體實(shí)施方式

[0038]

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更清楚地理解本申請，以下結(jié)合實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，本申請所示的實(shí)施例僅為本申請的優(yōu)選實(shí)施方式，本申請要求保護(hù)的范圍并不僅局限于此，而應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書的內(nèi)容為準(zhǔn)。

[0039]

儀器設(shè)備

[0040]

120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐

[0041]

lf鋼包精煉爐

[0042]

六機(jī)六流φ250.0mm圓坯連鑄機(jī)

[0043]

實(shí)施例1

[0044]

根據(jù)本申請的含鈮合金鋼的制備方法，所述含鈮合金鋼包含0.82wt％的碳、 0.25wt％的硅、0.77wt％的錳、0.020wt％的磷、0.018wt％的硫、0.26wt％的鉻、 0.025wt％的鈮、0.08wt％的鎳、0.16wt％的銅以及余量的鐵，此外氧元素含量為30ppm，氮元素含量為55ppm。所述制備方法依次包括以下工藝步驟：

[0045]

(1)轉(zhuǎn)爐煉鋼：將100t的鐵水和25t的廢鋼加入轉(zhuǎn)爐中，吹氧冶煉，其中所述鐵水溫度為1250℃以上，磷含量在0.150wt％以下，鎳含量小于0.10wt％，煉鋼過程中采用氧氣頂?shù)讖?fù)吹模式，氧壓為0.8mpa，終點(diǎn)采用高拉補(bǔ)吹模式，使得c≥0.08wt％，p≤0.015wt％，之后將煉得的鋼水由轉(zhuǎn)爐周轉(zhuǎn)至鋼包中，其中出鋼溫度為1630℃，出鋼過程中再向鋼包中依次加入1081.25kg的碳粉、50 kg的鈮鐵、1447.5kg的硅錳、236.25kg的硅鐵、491.25kg的高碳鉻鐵和300kg 的石灰，同時(shí)以吹氬流量為150l/min和氬氣壓力為0.3mpa來底吹氬氣，并且出鋼時(shí)的底吹切換為10分鐘氮?dú)迩袚Q，煉鋼得到的熔渣的堿度r為3.8，出鋼鋼水包含0.72wt％的碳、0.20wt％的硅、0.75wt％的錳、0.020wt％的磷、0.24wt％的鉻和0.025wt％的鈮以及余量的鐵；

[0046]

(2)鋼包精煉：在吹氬流量為150l/min，氬氣壓力為0.3mpa的底吹氬氣的情況下，將步驟(1)獲得鋼水(液相線為1466℃，溫度為1480℃以上) 的鋼包進(jìn)站至精煉工位，之后吹氬流量改為350l/min，氬氣壓力為0.3mpa，以6級電壓和35000a的電流送電加熱造渣10分鐘(保證在取樣時(shí)取三分鐘樣溫度＞1510℃)，測溫和取樣分析成分，根據(jù)結(jié)果按目標(biāo)合金鋼成分加入碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵等進(jìn)行有限次調(diào)整，嚴(yán)禁多次調(diào)整成分，之后吹氬流量為100l/min，氬氣壓力為0.3mpa，以4級電壓和30000a的電流送電加熱，所述造渣包括以500kg的總量分3批加入石灰，以及加入螢石調(diào)節(jié)流動(dòng)性，根據(jù)8kg/噸鋼水的總渣量調(diào)節(jié)lf爐堿度在3.0，之后以0.50kg/噸鋼水的總量分批加入碳化硅和/或電石來進(jìn)行渣面脫氧，控制白渣保持15分鐘和feo ＜0.5wt％，待鋼水溫度為1525℃且達(dá)到所述含鈮合金鋼的成分配比后，以3m/s 的速度喂硅鋇線100m，然后以鋼包內(nèi)鋼水液面不裸露的程度軟吹氬氣10min 以上，之后吊包；以及

[0047]

(3)連鑄：中間包在澆鑄開始前進(jìn)行氬氣置換吹掃，大包則采用氬封長水口，中包下水口用的水口，控制中包溫度為1491℃，待中間包中鋼水液面高度為300mm以上時(shí)開啟澆鑄，或當(dāng)上下爐連接轉(zhuǎn)包澆鋼時(shí)，中間包液面高度為400mm以上時(shí)開啟澆鑄，其中控制澆鑄過熱度為15℃(小于15℃時(shí)，則使用等離子加熱以回升至15～25℃的范圍內(nèi))，澆鑄斷面為直徑250mm的圓坯，在15℃溫差下的拉速為1.20m/min，換熱速度為0.80m/min，結(jié)晶器水流量為130m3/h，二冷水比水量為0.60l/kg，二冷水分配比為27/48/25，待中間包中鋼水液面高度在250mm以下時(shí)停止?jié)茶T，連鑄期間，采用全保護(hù)澆鑄，中間包開始澆鑄后其內(nèi)的鋼水液面下降至2/3高度時(shí)加入中間包覆蓋劑，之后陸續(xù)補(bǔ)加覆蓋劑，最后加入稻殼，期間以鋼水不會(huì)露出紅色為宜。

[0048]

由此，即制得根據(jù)本申請的含鈮合金鋼。

[0049]

實(shí)施例2

[0050]

根據(jù)本申請的含鈮合金鋼的制備方法，所述含鈮合金鋼包含0.81wt％的碳、 0.28wt％的硅、0.79wt％的錳、0.023wt％的磷、0.014wt％的硫、0.24wt％的鉻、 0.034wt％的鈮、0.09wt％的鎳、0.17wt％的銅以及余量的鐵，此外氧元素含量為34ppm，氮元素含量為

58ppm。所述制備方法依次包括以下工藝步驟：

[0051]

(1)轉(zhuǎn)爐煉鋼：將102t的鐵水和28t的廢鋼加入轉(zhuǎn)爐中，吹氧冶煉，其中所述鐵水溫度為1250℃以上，磷含量在0.150wt％以下，鎳含量小于0.10wt％，煉鋼過程中采用氧氣頂?shù)讖?fù)吹模式，氧壓為0.9mpa，終點(diǎn)采用高拉補(bǔ)吹模式，使得c≥0.08wt％，p≤0.015wt％，之后將煉得的鋼水由轉(zhuǎn)爐周轉(zhuǎn)至鋼包中，其中出鋼溫度為1600℃，出鋼過程中再向鋼包中依次加入1124.5kg的碳粉、52kg 的鈮鐵、1505.4kg的硅錳、245.7kg的硅鐵、510.9kg的高碳鉻鐵和300kg的石灰，同時(shí)以吹氬流量為100l/min和氬氣壓力為0.4mpa來底吹氬氣，并且出鋼時(shí)的底吹切換為10分鐘氮?dú)迩袚Q，煉鋼得到的熔渣的堿度r為3.0，出鋼鋼水包含0.78wt％的碳、0.23wt％的硅、0.72wt％的錳、0.018wt％的磷、0.19wt％的鉻和0.022wt％的鈮以及余量的鐵；

[0052]

(2)鋼包精煉：在吹氬流量為100l/min，氬氣壓力為0.4mpa的底吹氬氣的情況下，將步驟(1)獲得鋼水(液相線為1466℃，溫度為1480℃以上) 的鋼包進(jìn)站至精煉工位，之后吹氬流量改為250l/min，氬氣壓力為0.4mpa，以6級電壓和25000a的電流送電加熱造渣10分鐘(保證在取樣時(shí)取三分鐘樣溫度＞1510℃)，測溫和取樣分析成分，根據(jù)結(jié)果按目標(biāo)合金鋼成分加入碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵等進(jìn)行有限次調(diào)整，嚴(yán)禁多次調(diào)整成分，之后吹氬流量為50l/min，氬氣壓力為0.4mpa，以4級電壓和35000a的電流送電加熱，所述造渣包括以500kg的總量分3批加入石灰，以及加入螢石調(diào)節(jié)流動(dòng)性，根據(jù)10kg/噸鋼水的總渣量調(diào)節(jié)lf爐堿度在3.5，之后以0.50kg/噸鋼水的總量分批加入碳化硅和/或電石來進(jìn)行渣面脫氧，再控制白渣保持15分鐘和feo＜0.5wt％，待鋼水溫度為1520℃且達(dá)到所述含鈮合金鋼的成分配比后，以4m/s 的速度喂硅鋇線100m，然后以鋼包內(nèi)鋼水液面不裸露的程度軟吹氬氣10min 以上，之后吊包；以及

[0053]

(3)連鑄：中間包在澆鑄開始前進(jìn)行氬氣置換吹掃，大包則采用氬封長水口，中包下水口用的水口，控制中包溫度為1486℃，待中間包中鋼水液面高度為300mm以上時(shí)開啟澆鑄，或當(dāng)上下爐連接轉(zhuǎn)包澆鋼時(shí)，中間包液面高度為400mm以上時(shí)開啟澆鑄，其中控制澆鑄過熱度為25℃(小于15℃時(shí)，則使用等離子加熱以回升至15～25℃的范圍內(nèi))，澆鑄斷面為直徑250mm的圓坯，在30℃溫差下的拉速為1.20m/min，換熱速度為0.80m/min，結(jié)晶器水流量為120m3/h，二冷水比水量為0.60l/kg，二冷水分配比為27/48/25，待中間包中鋼水液面高度在250mm以下時(shí)停止?jié)茶T，連鑄期間，采用全保護(hù)澆鑄，中間包開始澆鑄后其內(nèi)的鋼水液面下降至2/3高度時(shí)加入中間包覆蓋劑，之后陸續(xù)補(bǔ)加覆蓋劑，最后加入稻殼，期間以鋼水不會(huì)露出紅色為宜。

[0054]

由此，即制得根據(jù)本申請的含鈮合金鋼。

[0055]

實(shí)施例3

[0056]

根據(jù)本申請的含鈮合金鋼的制備方法，所述含鈮合金鋼包含0.84wt％的碳、 0.27wt％的硅、0.77wt％的錳、0.019wt％的磷、0.025wt％的硫、0.24wt％的鉻、 0.038wt％的鈮、0.05wt％的鎳、0.17wt％的銅以及余量的鐵，此外氧元素含量為38ppm，氮元素含量為52ppm。所述制備方法依次包括以下工藝步驟：

[0057]

(1)轉(zhuǎn)爐煉鋼：將95t的鐵水和22t的廢鋼加入轉(zhuǎn)爐中，吹氧冶煉，其中所述鐵水溫度為1250℃以上，磷含量在0.150wt％以下，鎳含量小于0.10wt％，煉鋼過程中采用氧氣頂?shù)讖?fù)吹模式，氧壓為0.8mpa，終點(diǎn)采用高拉補(bǔ)吹模式，使得c≥0.08wt％，p≤0.015wt％，之

后將煉得的鋼水由轉(zhuǎn)爐周轉(zhuǎn)至鋼包中，其中出鋼溫度為1620℃，出鋼過程中再向鋼包中依次加入925.55kg的碳粉、42.8 kg的鈮鐵、1239.06kg的硅錳、202.23kg的硅鐵、420.51kg的高碳鉻鐵和300 kg的石灰，同時(shí)以吹氬流量為120l/min和氬氣壓力為0.3mpa來底吹氬氣，并且出鋼時(shí)的底吹切換為10分鐘氮?dú)迩袚Q，煉鋼得到的熔渣的堿度r為3.4，出鋼鋼水包含0.75wt％的碳、0.15wt％的硅、0.70wt％的錳、0.015wt％的磷、 0.22wt％的鉻和0.028wt％的鈮以及余量的鐵；

[0058]

(2)鋼包精煉：在吹氬流量為120l/min，氬氣壓力為0.3mpa的底吹氬氣的情況下，將步驟(1)獲得鋼水(液相線為1466℃，溫度為1480℃以上) 的鋼包進(jìn)站至精煉工位，之后吹氬流量改為300l/min，氬氣壓力為0.4mpa，以6級電壓和30000a的電流送電加熱造渣13分鐘(保證在取樣時(shí)取三分鐘樣溫度＞1510℃)，測溫和取樣分析成分，根據(jù)結(jié)果按目標(biāo)合金鋼成分加入碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵等進(jìn)行有限次調(diào)整，嚴(yán)禁多次調(diào)整成分，之后吹氬流量為70l/min，氬氣壓力為0.3mpa，以4級電壓和32000a的電流送電加熱，所述造渣包括以500kg的總量分3批加入石灰，以及加入螢石調(diào)節(jié)流動(dòng)性，根據(jù)9kg/噸鋼水的總渣量調(diào)節(jié)lf爐堿度在3.2，之后以0.50kg/噸鋼水的總量分批加入碳化硅和/或電石來進(jìn)行渣面脫氧，控制白渣保持15分鐘和feo＜0.5 wt％，待鋼水溫度為1530℃且達(dá)到所述含鈮合金鋼的成分配比后，以5m/s的速度喂硅鋇線100m，然后以鋼包內(nèi)鋼水液面不裸露的程度軟吹氬氣10min以上，之后吊包；以及

[0059]

(3)連鑄：中間包在澆鑄開始前進(jìn)行氬氣置換吹掃，大包則采用氬封長水口，中包下水口用的水口，控制中包溫度為1481℃，待中間包中鋼水液面高度為300mm以上時(shí)開啟澆鑄，或當(dāng)上下爐連接轉(zhuǎn)包澆鋼時(shí)，中間包液面高度為400mm以上時(shí)開啟澆鑄，其中控制澆鑄過熱度為20℃(小于15℃時(shí)，則使用等離子加熱以回升至15～25℃的范圍內(nèi))，澆鑄斷面為直徑250mm的圓坯，在20℃溫差下的拉速為1.20m/min，換熱速度為0.80m/min，結(jié)晶器水流量為125m3/h，二冷水比水量為0.60l/kg，二冷水分配比為27/48/25，待中間包中鋼水液面高度在250mm以下時(shí)停止?jié)茶T，連鑄期間，采用全保護(hù)澆鑄，中間包開始澆鑄后其內(nèi)的鋼水液面下降至2/3高度時(shí)加入中間包覆蓋劑，之后陸續(xù)補(bǔ)加覆蓋劑，最后加入稻殼，期間以鋼水不會(huì)露出紅色為宜。

[0060]

由此，即制得根據(jù)本申請的含鈮合金鋼。

[0061]

實(shí)施例4

[0062]

根據(jù)本申請的含鈮合金鋼的制備方法，所述含鈮合金鋼包含0.82wt％的碳、 0.23wt％的硅、0.75wt％的錳、0.020wt％的磷、0.015wt％的硫、0.28wt％的鉻、 0.020wt％的鈮、0.12wt％的銅以及余量的鐵，此外氧元素含量為36ppm，氮元素含量為47ppm。所述制備方法依次包括以下工藝步驟：

[0063]

(1)轉(zhuǎn)爐煉鋼：將100t的鐵水和25t的廢鋼加入轉(zhuǎn)爐中，吹氧冶煉，其中所述鐵水溫度為1250℃以上，磷含量在0.150wt％以下，鎳含量小于0.10wt％，煉鋼過程中采用氧氣頂?shù)讖?fù)吹模式，氧壓為0.9mpa，終點(diǎn)采用高拉補(bǔ)吹模式，使得c≥0.08wt％，p≤0.015wt％，之后將煉得的鋼水由轉(zhuǎn)爐周轉(zhuǎn)至鋼包中，其中出鋼溫度為1610℃，出鋼過程中再向鋼包中依次加入1081.25kg的碳粉、50 kg的鈮鐵、1447.5kg的硅錳、236.25kg的硅鐵、491.25kg的高碳鉻鐵和300kg 的石灰，同時(shí)以吹氬流量為120l/min和氬氣壓力為0.3mpa來底吹氬氣，并且出鋼時(shí)的底吹切換為10分鐘氮?dú)迩袚Q，煉鋼得到的熔渣的堿度r為3.8，出鋼鋼水包含

0.74wt％的碳、0.153wt％的硅、0.71wt％的錳、0.012wt％的磷、0.22 wt％的鉻和0.026wt％的鈮以及余量的鐵；

[0064]

(2)鋼包精煉：在吹氬流量為120l/min，氬氣壓力為0.3mpa的底吹氬氣的情況下，將步驟(1)獲得鋼水(液相線為1466℃，溫度為1480℃以上) 的鋼包進(jìn)站至精煉工位，之后吹氬流量改為250l/min，氬氣壓力為0.3mpa，以6級電壓和35000a的電流送電加熱造渣10分鐘(保證在取樣時(shí)取三分鐘樣溫度＞1510℃)，測溫和取樣分析成分，根據(jù)結(jié)果按目標(biāo)合金鋼成分加入碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵等進(jìn)行有限次調(diào)整，嚴(yán)禁多次調(diào)整成分，之后吹氬流量為80l/min，氬氣壓力為0.4mpa，以4級電壓和30000a的電流送電加熱，所述造渣包括以500kg的總量分2批加入石灰，以及加入螢石調(diào)節(jié)流動(dòng)性，根據(jù)10kg/噸鋼水的總渣量調(diào)節(jié)lf爐堿度在3.8，之后以0.50kg/噸鋼水的總量分批加入碳化硅和/或電石來進(jìn)行渣面脫氧，控制白渣保持15分鐘和feo＜0.5 wt％，待鋼水溫度為1520℃且達(dá)到所述含鈮合金鋼的成分配比后，以5m/s的速度喂硅鋇線100m，然后以鋼包內(nèi)鋼水液面不裸露的程度軟吹氬氣10min以上，之后吊包；以及

[0065]

(3)連鑄：中間包在澆鑄開始前進(jìn)行氬氣置換吹掃，大包則采用氬封長水口，中包下水口用的水口，控制中包溫度為1481℃，待中間包中鋼水液面高度為300mm以上時(shí)開啟澆鑄，或當(dāng)上下爐連接轉(zhuǎn)包澆鋼時(shí)，中間包液面高度為400mm以上時(shí)開啟澆鑄，其中控制澆鑄過熱度為25℃(小于15℃時(shí)，則使用等離子加熱以回升至15～25℃的范圍內(nèi))，澆鑄斷面為直徑250mm的圓坯，在25℃溫差下的拉速為1.20m/min，換熱速度為0.80m/min，結(jié)晶器水流量為125m3/h，二冷水比水量為0.60l/kg，二冷水分配比為27/48/25，待中間包中鋼水液面高度在250mm以下時(shí)停止?jié)茶T，連鑄期間，采用全保護(hù)澆鑄，中間包開始澆鑄后其內(nèi)的鋼水液面下降至2/3高度時(shí)加入中間包覆蓋劑，之后陸續(xù)補(bǔ)加覆蓋劑，最后加入稻殼，期間以鋼水不會(huì)露出紅色為宜。

[0066]

由此，即制得根據(jù)本申請的含鈮合金鋼。

[0067]

測試實(shí)施例

[0068]

分別將實(shí)施例1至4制得的含鈮合金鋼熱軋為直徑6.0mm和11.0mm的盤條，然后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)測定其抗拉強(qiáng)度r

m

和斷面收縮率z，其結(jié)果顯示于以下表1中。

[0069]

[表1]

[0070][0071]

由上述表1可以看出，根據(jù)本申請制得的含鈮合金鋼均具有優(yōu)良的機(jī)械性能，符合國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t 24238

?

2017的要求，從而可以替代原有的含釩b鋼，作為yl82b型鋼來制造預(yù)應(yīng)力鋼絲及鋼絞線，有效節(jié)約了成本。本具體實(shí)施例僅僅是對本申請的解釋，其并不是對本申請的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造

性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本申請的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。技術(shù)特征：

1.一種含鈮合金鋼，其特征在于，包含以下含量的元素：2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈮合金鋼，其特征在于，包含以下含量的元素：3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含鈮合金鋼的制備方法，其特征在于，依次包括以下工藝步驟：(1)轉(zhuǎn)爐煉鋼：將鐵水和廢鋼加入轉(zhuǎn)爐中，吹氧冶煉，其中所述鐵水溫度為1250℃以上，煉鋼過程中采用氧氣頂?shù)讖?fù)吹模式，氧壓為0.8mpa以上，終點(diǎn)采用高拉補(bǔ)吹模式，使得c≥0.08wt％，p≤0.015wt％，之后將煉得的鋼水由轉(zhuǎn)爐周轉(zhuǎn)至鋼包中，其中出鋼溫度為1600～1630℃，出鋼過程中再向鋼包中依次加入碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵和石灰，同時(shí)底吹氬氣，其中所述鐵水與廢鋼的重量比為(95～105)：(22～28)，以及相對于所述鐵水和廢鋼的總重量，所述碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵和石灰的加入量分別為8.40～8.90kg/t、0.35～0.45kg/t、11.50～11.70kg/t、1.80～2.00kg/t、3.80～4.00kg/t和2.20～2.40kg/t；(2)鋼包精煉：在持續(xù)底吹氬氣的情況下，將步驟(1)獲得鋼水的鋼包進(jìn)站至精煉工位，之后以6級電壓和25000～35000a的電流送電加熱造渣10～13分鐘，測溫和取樣分析成分，根據(jù)結(jié)果按目標(biāo)合金鋼成分進(jìn)行調(diào)整，之后以4級電壓和30000～35000a的電流送電加熱，所述造渣包括以至少3.85kg/噸鋼水的總量分2～3批加入石灰，以及加入螢石調(diào)節(jié)流動(dòng)性，

根據(jù)8～10kg/噸鋼水的總渣量調(diào)節(jié)lf爐堿度在3.0～3.8范圍內(nèi)，之后以0.48～0.52kg/噸鋼水的總量分批加入碳化硅和/或電石來進(jìn)行渣面脫氧，控制白渣保持15分鐘以上和feo＜0.5wt％，待鋼水溫度為1520～1530℃且成分達(dá)標(biāo)后吊包；以及(3)連鑄：控制中包溫度為1481～1491℃，待中間包中鋼水液面高度為300mm以上時(shí)開啟澆鑄，且待中間包中鋼水液面高度在250mm以下時(shí)停止?jié)茶T，其中控制澆鑄過熱度為15～25℃。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，相對于所述鐵水和廢鋼的總重量，所述碳粉、鈮鐵、硅錳、硅鐵、高碳鉻鐵和石灰的加入量分別為8.65kg/t、0.40kg/t、11.58kg/t、1.89kg/t、3.93kg/t和2.31kg/t；所述鐵水中磷含量在0.150wt％以下，鎳含量小于0.10wt％。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，出鋼時(shí)的底吹切換為10分鐘氮?dú)迩袚Q；煉鋼得到的熔渣的堿度r為3.0～3.8。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，鋼包中鋼水的液相線為1466℃，進(jìn)站鋼水的溫度為1480℃以上。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)的出鋼過程和所述步驟(2)的鋼水進(jìn)站過程中吹氬流量為100～150l/min，氬氣壓力為0.3～0.4mpa；以及所述步驟(2)中，第一次通電過程中吹氬流量為250～350l/min，第二次通電過程中吹氬流量為50～100l/min，氬氣壓力均為0.3～0.4mpa。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，在鋼水溫度和成分達(dá)到要求后以3～5m/s的速度喂硅鋇線100m，然后以鋼包內(nèi)鋼水液面不裸露的程度軟吹氬氣10min以上，之后吊包。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，當(dāng)上下爐連接轉(zhuǎn)包澆鋼時(shí)，中間包液面高度為400mm以上時(shí)開啟澆鑄。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，澆鑄斷面為直徑250mm的圓坯，在15～30℃溫差下的拉速為1.20m/min，換熱速度為0.80m/min；結(jié)晶器水流量為120～130m3/h，二冷水比水量為0.60l/kg，二冷水分配比為27/48/25。

技術(shù)總結(jié)

本申請涉及煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種含鈮合金鋼，其包含以下含量的元素：碳0.81～0.84wt％；硅0.23～0.28wt％；錳0.75～0.79wt％；磷0.025wt％以下；硫0.025wt％以下；鉻0.24～0.28wt％；鈮0.020～0.038wt％；銅0.20wt％以下；以及鐵余量。此外，本申請還提供了上述含鈮合金鋼的制備方法。所述含鈮合金鋼通過將合金鋼中的釩元素替換為鈮元素，從而有效降低了原料成本，同時(shí)得到的鋼材依舊能夠保持較高的機(jī)械性能，如屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長率等。伸長率等。

技術(shù)研發(fā)人員：王忠偉 張杰 胡守才 劉曉軍 冉富 利強(qiáng) 林在旭 白澈力格爾 李玉崗 張麗君 花凌冬

受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津榮程聯(lián)合鋼鐵集團(tuán)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.03.04

技術(shù)公布日：2021/7/8