CN106367686B - 基于esp薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，包括选择原材料，原材料按质量百分比包括：选择原材料，原材料按质量百分比包括：0.01～0.06％的C、0.30～0.60％的Si、0.30～0.60％的Mn、0.05～0.12％的P、0.25～0.45％的Cu、0.30～0.80％的Cr、≤0.30％的Ni、≤0.01％的S，其余为铁元素；将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以不低于4.5m/min的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；将热轧带钢经层流冷却至500～600℃，然后进入卷取机成卷入库。利用本发明，能够传统热轧和以CSP为代表的薄板连铸连轧工艺生成的耐候钢厚度大、成本高等问题。

Description

基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法
技术领域
本发明涉及钢铁技术领域，更为具体地，涉及一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法。
背景技术
近几年，随着钢铁行情的持续走低，钢铁一直处于微利或无利状态，迫使钢铁厂家不得不探讨降本之道，而国内目前对环保的重视程度进一步加强，环保要求又空前严格，因此探讨降本又环保的钢铁生产工艺已经成为非常必要的生存之路。
充分利用ESP开发应用新产品符合国家总体规划和行业规划，符合国家转调创相关政策规定，能够满足工艺现代化、设备大型化、生产集约化、资源和能源循环化、能耗最小化、经济效益最佳化的高起点发展目标，对于推进钢铁行业节能减排和技术进步，促进企业转型升级、科技创新和产品结构调整，都具有十分重要的意义。
耐候钢具有良好的强韧性、塑性、可焊性和耐蚀性主要用于铁道、车辆、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构。也用于制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。
以往耐候钢都采用传统热轧和以CSP为代表的薄板连铸连轧工艺，生产厚度规格一般在1.6mm以上。随着行业竞争压力的增加，利润微薄，因此不少用户迫切需要更薄规格耐候钢替代目前1.6mm以上规格耐候钢。
为解决上述问题，本发明提出了一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，以解决传统热轧和以CSP为代表的薄板连铸连轧工艺生成的耐候钢厚度大、成本高等问题，达到节能环保以及降低成本的目的。
本发明提供一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，包括：选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.01～0.06％的C、0.30～0.60％的Si、0.30～0.60％的Mn、0.05～0.12％的P、0.25～0.45％的Cu、0.30～0.80％的Cr、≤0.30％的Ni、≤0.01％的S，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以不低于4.5m/min 的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
将热轧带钢经层流冷却至500～600℃，然后进入卷取机成卷入库。
此外，优选的方案是，在ESP产线中，粗轧入口的温度不低于950℃，感应加热出口的温度为1105～1200℃。
此外，优选的方案是，热轧带钢的厚度为1.2～2.0mm。
从上面的技术方案可知，本发明提供的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，采用ESP工艺生产耐候钢，能够解决传统热轧和以CSP为代表的薄板连铸连轧工艺生成的耐候钢厚度大、成本高等问题，既能够满足薄规格带钢的生成技术需求，同时也能够节能环保降低生产成本。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法流程示意图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
针对前述提出的传统热轧和以CSP为代表的薄板连铸连轧工艺生成的耐候钢厚度大、成本高等问题，本发明提出了一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，采用ESP工艺生产薄规格的耐候钢，既能满足薄规格带钢的生产技术需求，又能满足客户利润最大化的需求。
其中，ESP(Endless Strip Production，无头带钢生产)产线，是阿维迪新建的新一代薄板坯连铸连轧生产线，由于其一次浇铸可生产一整条钢带，中间没有任何切头切尾，因而具有全连续带钢生产的优点，单条连铸线具有出色的生产能力、大规模生产大带宽带钢和优质带钢、从钢水到热轧卷的转换成本低、生产线工艺布置最为紧凑等特点。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，图1示出了根据本发明实施例的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法流程。
如图1所示，本发明提供的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法包括：
S110：选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.01～0.06％的C、 0.30～0.60％的Si、0.30～0.60％的Mn、0.05～0.12％的P、0.25～0.45％的Cu、 0.30～0.80％的Cr、≤0.30％的Ni、≤0.01％的S，其余为铁元素；
S120：将原材料依次进行转炉冶炼以及LF炉冶炼；
S130：将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以不低于 4.5m/min的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
S140：将热轧带钢经层流冷却至500～600℃，然后进入卷取机成卷入库。
上述步骤为采用ESP工艺生成耐候钢的具体方法，在本发明的步骤S110 中，在生成耐候钢的原材料选择中，C的质量百分比为0.01～0.30％，其中，C 为提高材料强度的重要元素，合理的成分设计可保证耐候钢的使用性能同时降低生产成本。
Si在原材料中的比例为0.30～0.60％，Si溶于铁素体，提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度，但使钢的韧性和塑性降低，使钢的焊接性能恶化。但Si有利于增高钢的强度、屈服点。
Mn在原材料中所占的比例为0.30～0.60％，具有固溶强化的作用，过高可使得晶粒粗化，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。并且Mn含量增加，可提高马氏体淬透性，不利于延伸率。
P在原材料中所占的比例为0.05～0.12％，，P是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一，当P与Cu联合加入钢中时，显示出更好的复合效应，但磷降低韧性和可焊性。
Cu在原材料中所占的比例为0.25～0.45％，Cu是耐候钢中对提高耐大气腐蚀性能最主要的、最普遍使用的合金元素。一般是认为在钢的大气腐蚀过程中，Cu起着活性阴极的作用，在一定条件下可以促进钢产生阳极钝化，从而降低钢的腐蚀速度。
Cr在原材料中的比例为0.30～0.8％，碳化物形成元素，可显著地阻碍奥氏体晶粒粗化过程，可减小γ区，抑制奥氏体向铁素体转变，Cr可提高钢的强度和硬度，提高钢的高温机械性能。Cr能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力，当Cr与Cu同时加入钢中时，效果尤为明显。
Ni在原材料中的比例为≤0.3％，Ni也是对耐大气腐蚀性能有效的元素，Ni对耐大气腐蚀性能的作用随其含量增加而增大，但Ni含量过多又增加成本。
S在原材中的比例为≤0.01％，对钢的耐蚀性能有着极其不利的影响。
需要说明的是，抗腐蚀的元素主要是P、Cu、Cr、Ni元素，其中最主要的是P和Cu，因为这两种元素价格便宜且效果比较好。另外P元素可能会对拉速有影响，但是P作为一种“冷脆”元素，不会对拉速造成很大的影响。
在步骤S120中，按照上述(步骤S110)的成分进行转炉、LF炉冶炼。也就是说，铁水经转炉冶炼后再经过LF炉精炼得到所需成分的钢水。其中，转炉炼钢(convertersteelmaking)是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍冶炼。
LF炉(ladle furnace)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。 LF炉一般指钢铁行业中的精炼炉，实际就是电弧炉的一种特殊形式。
在步骤S130和步骤S140中，在ESP产线中，铸坯进入粗轧入口的温度不能低于950℃，中间坯在进入精轧机组前首先进入感应加热炉中，IH(感应加热出口温度为1105～1200℃，从感应加热炉出来进入精轧机组，并且精轧出口的温度不低于820℃，并且，在ESP产线中，根据实际需求，在生成设备上设定不同的参数，从而生成1.2～2.0mm不等厚度的耐候钢。生成的热轧带钢层流冷冷却至500℃～600℃，最后卷取入库，一般来说，生成的耐候钢的厚度与其屈服强度、抗拉强度之间成反比，如果生成的耐候钢的厚度大，那么其屈服强度和抗拉强度会减小，如果生成的耐候钢的厚度小，那么其屈服强度和抗拉强度会增大。
其中，需要说明的是，IH为感应加热出口温度，感应加热炉位于转毂剪之后，精轧机之前的位置，感应加热的作用是加热带钢，保证精轧温度，也可以说是调节中间坯的温度，IH温度按照带钢精轧要求且兼顾带钢表面质量而定，低于某一温度会造成精轧温度不合，高于某一温度则浪费能源。
保持4.5m/min的拉速的目的是为了提高产量，且保持后续生产过程中的温度控制，因为如果拉速过低，生产过程中温降会加大，不便于控制合理的温度，如粗轧入口、出口，感应加热入口、出口，精轧入口、出口等，如果生产厚规格的产品如3.0mm及以上，可不需要这么高拉速，但从产量上来说也需要提高拉速，因此提高拉速也是提高产量的一个重要要求，产量提高意味着更低的成本。
其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼出来的钢水进入连铸机，从连铸机出来的铸坯直接进入3架粗轧机制成中间坯(其中，铸坯进入组轧机组的入口温度不低于950℃，)，然后经过摆式剪，将铸坯头部楔形段进行分段和切掉，接着铸坯进入堆垛机(堆垛机的作用是当后面设备出现故障时，可以在此堆垛机处下线)。正常轧制时直接通过，随后中间坯经转毂式飞剪切头尾，然后进入感应加热炉加热至1105～1200℃，随后进入精轧机组，从精轧机组出来生成热轧带钢(其中，从精轧机组出来的温度为不低于820℃)。从精轧机组生成的热轧带钢层流冷却至500～600℃后，通过输出辊道经夹送辊送入卷取机卷取入库。
根据上述生成薄规格耐候钢的方法，本发明根据如下的实施例作进一步的说明。
实施例1
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.06％的C、0.40％的Si、 0.49％的Mn、0.072％的P、0.29％的Cu、0.380％的Cr、0.11％的Ni、0.004％的S，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度以下的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以大于等于 4.5m/min的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
将热轧带钢经层流冷却至560℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的耐候钢的规格：1.5×1250mm，屈服强度：436Mpa，抗拉强度： 531MPa，延伸率：33％。
实施例2
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.01％的C、0.30％的Si、 0.30％的Mn、0.05％的P、0.25％的Cu、0.30％的Cr、0.0.3％的Ni、0.01％的S，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度以下的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以不低于 4.5m/min的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
将热轧带钢经层流冷却至560℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的耐候钢的规格：1.2×1250mm，屈服强度：380Mpa，抗拉强度： 521MPa，延伸率：31％。
实施例3
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.03％的C、0.30％的Si、0.60％的Mn、0.12％的P、0.25％的Cu、0.300％的Cr、0.30％的Ni、0.01％的 S，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以不低于4.5m/min 的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
将热轧带钢经层流冷却至580℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的耐候钢的规格：1.6×1250mm，屈服强度：425Mpa，抗拉强度： 502MPa，延伸率：25％。
实施例4
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.02％的C、0.50％的Si、 0.40％的Mn、0.05％的P、0.35％的Cu、0.8％的Cr、0.22％的Ni、0.005％的S，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以大于等于4.5m/min 的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
将热轧带钢经层流冷却至560℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的耐候钢的规格：1.7×1250mm，屈服强度：406Mpa，抗拉强度： 567MPa，延伸率：29％。
实施例5
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.03％的C、0.60％的Si、 0.50％的Mn、0.06％的P、0.45％的Cu、0.480％的Cr、0.28％的Ni、0.006％的S，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以不低于4.5m/min 的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
将热轧带钢经层流冷却至560℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的耐候钢的规格：1.8×1250mm，屈服强度：401Mpa，抗拉强度： 552MPa，延伸率：35％。
实施例6
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.04％的C、0.35％的Si、 0.0.35％的Mn、0.08％的P、0.27％的Cu、0.60％的Cr、0.08％的Ni、0.002％的S，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以大于等于4.5m/min 的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
将热轧带钢经层流冷却至560℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的耐候钢的规格：1.9×1250mm，屈服强度：389Mpa，抗拉强度： 461MPa，延伸率：40％。
实施例7
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.05％的C、0.50％的Si、 0.45％的Mn、0.09％的P、0.40％的Cu、0.70％的Cr、0.15％的Ni、0.002％的 S，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以不低于4.5m/min 的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
将热轧带钢经层流冷却至560℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的耐候钢的规格：2.0×1250mm，屈服强度：4489Mpa，抗拉强度： 459MPa，延伸率：41％。
实施例8
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.55％的C、0.40％的Si、0.6％的Mn、0.010％的P、0.45％的Cu、0.8％的Cr、0.3％的Ni、0.004％的S，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以不低于4.5m/min 的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
将热轧带钢经层流冷却至560℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的耐候钢的规格：1.2×1250mm，屈服强度：478Mpa，抗拉强度： 591MPa，延伸率：22％。
实施例9
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.06％的C、0.40％的Si、 0.6％的Mn、％的P、0.35％的Cu、0.48％的Cr、0.11％的Ni、0.005％的S，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以大于等于4.5m/min 的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃；
将热轧带钢经层流冷却至560℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的耐候钢的规格：1.5×1250mm，屈服强度：436Mpa，抗拉强度： 531MPa，延伸率：39％。
需要说明的是，上述实施例生成的耐候钢在厚度上的浮动非常小可以忽略不计，屈服强度和抗拉强度均会有30MPa的上下浮动，在本发明中特此说明。
通过上述实施方式可以看出，本发明提供的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，采用ESP工艺生产耐候钢，能够解决解决传统热轧和以CSP为代表的薄板连铸连轧工艺生成的耐候钢厚度大、成本高等问题，达到节能环保以及降低成本的目的。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (3)

1.一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，其特征在于，包括：
选择原材料，其中，所述原材料按质量百分比包括：0.01～0.04％的C、0.30～0.60％的Si、0.30～0.60％的Mn、0.05～0.12％的P、0.25～0.45％的Cu、0.30～0.80％的Cr、≤0.30％的Ni、≤0.01％的S，其余为铁元素；
将所述原材料依次进行转炉冶炼及LF炉冶炼；
将从所述LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢，其中，在所述ESP产线中，从所述LF炉冶炼形成的钢水进入连铸机，并以不低于4.5m/min的拉速进行浇铸，精轧出口的温度不低于820℃，感应加热出口的温度为1105～1200℃；
将所述热轧带钢经层流冷却至500～600℃，然后进入卷取机成卷入库。
2.如权利要求1所述的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，其特征在于，
在所述ESP产线中，粗轧入口的温度不低于950℃。
3.如权利要求1所述的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产耐候钢的方法，其特征在于，
所述热轧带钢的厚度为1.2～2.0mm。
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