CN106906411B - 一种公共钢构建筑用q345frd耐火抗震热轧角钢及其制备方法 - Google Patents

一种公共钢构建筑用q345frd耐火抗震热轧角钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢及其制备方法，所述的耐火抗震热轧角钢的制备方法包括以下步骤：A、铁水预处理脱硫；B、钢水冶炼；C、脱氧合金化；D、钢水LF炉精炼；E、钢水浇铸；F、钢坯加热；G、钢坯高压水箱除鳞；H、开坯轧机预成型；I、万能轧机连轧；J、角钢在线外形尺寸检测；K、精整。本发明通过对多工艺集成创新，充分发挥了微合金元素析出强化和细晶强化机制，生产出通条尺寸精度高、力学性能稳定，具有优异耐火抗震性和低温冲击韧性的345MPa级14号‑18号热轧角钢，满足了公共钢结构建筑（如汽车站场、火车候车大厅、动车站台）的耐火抗震的使用要求。

Description

一种公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢及其制备 方法
技术领域
本发明属于金属材料及黑色金属压力加工技术领域，具体涉及一种公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢及其制备方法，进一步的，涉及一种供公共钢结构建筑（如汽车站、火车候车厅、动车站台）用耐火Q345FRD 14号-18号热轧角钢及其制备方法。
背景技术
目前我国基础设施仍比较落后，基建仍将是国家重点投资建设的领域。随着城际动车、高速公路建设、综合客运枢纽、沿海港口码头、城市公共汽车站场建设的推进，与之配套的公共钢构建筑（如候车大厅、站场）在大量新建或改扩建。鉴于公共设施建筑用材及消防标准的严格和提升，迫切需要开发配套的高质量钢铁新材料与之相适应。公共钢结构建筑通常采用热轧H型钢、大中型热轧角钢等，目前国家已有《耐火热轧H型钢》标准，但无耐火用特征的其他型材（角钢、槽钢）标准和规范，房顶间架布排大多采用Q235、Q345热轧角钢。目前14号及以上的中型热轧角钢的生产工艺装备不一，大多采用低成本的横列式轧机或半连轧工艺型材轧机生产，产品通条尺寸和力学性能波动较大，不利于下道工序打孔、防腐处理和快速安装。
公共钢结构建筑通常采用热轧H型钢、大中型热轧角钢等，目前国家已有《耐火热轧H型钢》标准，但无耐火用特征的其他型材（角钢、槽钢）标准和规范，房顶间架布排大多采用Q235、Q345热轧角钢。目前14号及以上的中型热轧角钢的生产工艺装备不一，大多采用低成本的横列式轧机或半连轧工艺型材轧机生产，产品通条尺寸和力学性能波动较大，不利于下道工序打孔、防腐处理和快速安装。
目前国内的现有技术主要采用棒材轧机或小型材生产线生产，且产品为小型角钢（10号以下），主要用于铁塔制做，产品不具有耐火性。目前还未见耐火抗震热轧角钢的文献和相关报道。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢，本发明的第二目的在于提供一种公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的，所述的耐火热轧角钢是由铁水经过铁水预处理脱硫、钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯高压水箱除鳞、开坯轧机预成型、万能轧机连轧、角钢在线外形尺寸检测、精整制备得到的，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.16～0.21 wt%、Si 0.23～0.33 wt%、Mn 0.85～1.05 wt%、V 0.017～0.032wt%、Ti 0.015～0.030wt%、Mo 0.080～0.100wt%、S≤0.015wt% 、P≤0.020 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头***深度控制为2500~2800mm，按10.0～12.0 kg/t钢的量，加入CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为6分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥3/4，扒净脱硫渣，得到预处理后的铁水；
B、钢水冶炼：将A步骤预处理后的铁水、优质废钢及生铁加入120吨LD转炉中，进行顶底复合吹炼，分别按30.0～33.0kg/t钢、22.0～26.0kg/t钢、2.0～4.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～40NL/min；
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列合金：按0.8～1.5kg/t钢的量，加入铝铁；按1.0kg/t钢的量，加入硅钙钡；按11.5～15.7kg/t钢的量，加入硅锰合金；按1.4～1.7kg/t钢的量，加入钼铁；按0.18～0.38 kg/t钢的量，加入钒氮合金；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用15～25NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温定氧及取样；加入铝粒0.5～0.8kg/t钢，控制钢水氧活度≤10ppm，之后按0.7～1.3kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 32.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；与此同时，根据渣况进行调渣，若渣况较稀，补加石灰4.0～6.0kg/t钢，加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0～6.0；之后将钢水温度加热至1570～1580℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线： Si 53.5wt%、Ca 28.2wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量为100m；喂线结束采用流量为15～25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间≥6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
E、钢水浇铸：在中间包温度为1560～1570℃，拉速为1.2～1.4m/min，二冷比水量为0.5～0.6L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为350A、运行频率为2.5HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将D步骤的钢水全程保护浇铸成断面200mm×200mm的钢坯；
F、钢坯加热：将E步骤的钢坯经输送辊道送入侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热，高炉煤气和空气预热温度均大于1000℃，炉膛采用为微正压操作，压力为10~15Pa；加热炉均热段温度控制为1170~1200℃，加热时间为80~100分钟，钢坯温度控制为1120~1150℃；
G、钢坯高压水箱除鳞：F步骤钢坯从加热炉出钢后，经辊道输送至长度为1.2m的高压水箱除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为1.0m/s，喷嘴水压为16-18MPa；经高压水除鳞后，钢坯温度降至1020~1050℃；
H、开坯轧机预成型：G步骤钢坯送入二辊可逆开坯轧机预成型，开轧温度控制为1020~1050℃，轧制速度控制为3.8~4.0m/s，轧制道次为7道，孔型***采用蝶式预切深孔型***，得到预成型轧件；
I、万能轧机连轧：将H步骤预成型轧件送入10机架万能轧机连轧，轧件进入连轧机组的温度控制为920~950℃，总轧制道次为10道，每机架1道，万能轧机调整为二辊模式，轧制速度控制为4.5~4.8m/s；终轧温度控制为860~890℃，成品机架出口轧制速度控制为4.5~4.8m/s；
J、角钢在线外形尺寸检测：I步骤得到的轧件经输出辊道送至激光轮廓仪进行外形尺寸精度检测，之后经在线成型刀片飞剪后上冷床；
K、精整：J步骤处理完毕后的角钢经辊道输送上冷床，轧件在冷床上自然冷却至80℃以下；之后在线矫直，矫直速度控制为4.6~4.9m/s；角钢经矫直后，进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识，即得。
本发明的有益效果：
1、本发明通过对铁水预处理、转炉冶炼、脱氧合金化、LF炉精炼、大方坯全程保护连铸、大方坯加热、钢坯开坯预成型、连轧控制轧制、精整等进行多工艺集成创新，充分发挥了微合金元素析出强化和细晶强化机制，生产出通条尺寸精度高、力学性能稳定，具有优异耐火抗震性和低温冲击韧性的345MPa级14号-18号热轧角钢，所生产的热轧角钢性能波动小，具有良好的耐火抗震性和优异的低温冲击韧性，满足了公共钢结构建筑（如汽车站场、火车候车大厅、动车站台）的耐火抗震的使用要求。
2、本发明的炼钢工序采用复合微合金化工艺，钢中加入钒氮合金、钛铁、钼铁等微合金强化元素，轧钢工序控制较低的终轧温度和轧制速度，促进了细小弥散的微合金碳(氮)化物第二相的形成和析出，使钢强度提高的同时塑韧性显著改善；轧钢工序采用断面200mm×200mm的大方坯料，通过二辊开坯预成型+10架万能轧机进行控制轧制，所生产的角钢尺寸精度高，通条力学性能稳定，600℃高温下的下屈服强度Rp0.2≥280MPa，600℃屈服强度与常温条件屈服强度比值≥0.75，强屈比Rm/ReL≥1.35，-20℃冲击功Akv≥70J，钢材具有优异的耐火抗震性及低温冲击韧性，满足了公共钢构建筑对钢材的耐火要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的公共钢构建筑用耐火热轧角钢，是由铁水经过铁水预处理脱硫、钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯高压水箱除鳞、开坯轧机预成型、万能轧机连轧、角钢在线外形尺寸检测、精整制备得到的，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.16～0.21 wt%、Si 0.23～0.33 wt%、Mn 0.85～1.05 wt%、V 0.017～0.032wt%、Ti 0.015～0.030wt%、Mo 0.080～0.100wt%、S≤0.015wt% 、P≤0.020 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
所述的公共钢构建筑用耐火热轧角钢的规格（边长mm×边长mm×边厚mm)为：140×140×(12-16)mm、160×160×(12-16)mm、180×180×(12-16)mm。
本发明所述的公共钢构建筑用耐火热轧角钢的制备方法，包括以下步骤：
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头***深度控制为2500~2800mm，按10.0～12.0 kg/t钢的量，加入CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为6分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥3/4，扒净脱硫渣，得到预处理后的铁水；
B、钢水冶炼：将A步骤预处理后的铁水、优质废钢及生铁加入120吨LD转炉中，进行顶底复合吹炼，分别按30.0～33.0kg/t钢、22.0～26.0kg/t钢、2.0～4.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20～40NL/min；
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列合金：按0.8～1.5kg/t钢的量，加入铝铁；按1.0kg/t钢的量，加入硅钙钡；按11.5～15.7kg/t钢的量，加入硅锰合金；按1.4～1.7kg/t钢的量，加入钼铁；按0.18～0.38 kg/t钢的量，加入钒氮合金；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用15～25NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温定氧及取样；加入铝粒0.5～0.8kg/t钢，控制钢水氧活度≤10ppm，之后按0.7～1.3kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 32.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；与此同时，根据渣况进行调渣，若渣况较稀，补加石灰4.0～6.0kg/t钢，加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0～6.0；之后将钢水温度加热至1570～1580℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线： Si 53.5wt%、Ca 28.2wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量为100m；喂线结束采用流量为15～25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间≥6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
E、钢水浇铸：在中间包温度为1560～1570℃，拉速为1.2～1.4m/min，二冷比水量为0.5～0.6L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为350A、运行频率为2.5HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将D步骤的钢水全程保护浇铸成断面200mm×200mm的钢坯；
F、钢坯加热：将E步骤的钢坯经输送辊道送入侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热，高炉煤气和空气预热温度均大于1000℃，炉膛采用为微正压操作，压力为10~15Pa；加热炉均热段温度控制为1170~1200℃，加热时间为80~100分钟，钢坯温度控制为1120~1150℃；
G、钢坯高压水箱除鳞：F步骤钢坯从加热炉出钢后，经辊道输送至长度为1.2m的高压水箱除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为1.0m/s，喷嘴水压为16~18MPa；经高压水除鳞后，钢坯温度降至1020~1050℃；
H、开坯轧机预成型：G步骤钢坯送入二辊可逆开坯轧机预成型，开轧温度控制为1020~1050℃，轧制速度控制为3.8~4.0m/s，轧制道次为7道，孔型***采用蝶式预切深孔型***，得到预成型轧件；不同的轧制规格控制不同的预成型轧件腿边厚度和轧件总宽度尺寸；
I、万能轧机连轧：将H步骤预成型轧件送入10机架万能轧机连轧，轧件进入连轧机组的温度控制为920~950℃，总轧制道次为10道，每机架1道，万能轧机调整为二辊模式，轧制速度控制为4.5~4.8m/s；终轧温度控制为860~890℃，成品机架出口轧制速度控制为4.5~4.8m/s；轧制过程遵循“轧件温度高，适当降低连轧速度；轧件温度低，适当提高连轧速度”的原则；
J、角钢在线外形尺寸检测：I步骤得到的轧件经输出辊道送至激光轮廓仪进行外形尺寸精度检测，之后经在线成型刀片飞剪后上冷床；
K、精整：J步骤处理完毕后的角钢经辊道输送上冷床，轧件在冷床上自然冷却至80℃以下；之后在线矫直，矫直速度控制为4.6~4.9m/s；角钢经矫直后，进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识，即得。
步骤A中所述的高炉铁水的化学成分为C 4.2~4.8wt%、Si 0.30~0.55wt%、Mn 0.50~0.70wt% 、P 0.090~0.110wt%、S≤0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤A中所述的预处理后的铁水的化学成分为：C 4.2~4.8wt%、Si 0.30~0.55wt%、Mn 0.50~0.70wt% 、P 0.090~0.110wt%、S≤0.008wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤B中所述的废钢的化学成分为C 0.20-0.25wt%、Si 0.30-0.55wt%、Mn 1.15-1.35wt% 、P 0.020-0.037wt%、S 0.022-0.036wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述的生铁的化学成分为C 3.0~3.3wt%、Si 0.30~0.50 wt%、Mn 0.40~0.60wt% 、P 0.060~0.085wt%、S 0.015~0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤C中所述的铝铁的化学成分为Al 60.0wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤C中所述的硅钙钡的化学成分为Si 52.4wt%，Ca 11.5wt%，Ba 13.5wt%，Al4.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤C中所述的硅锰合金的化学成分为Mn 65.7wt%，Si 17.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤C中所述的钼铁的化学成分为Mo 57.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
步骤C中所述的钒氮合金的化学成分为V 77.8wt%，N 15.8wt%，C 3.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明提供的耐火Q345FRB 14号-18号热轧角钢化学成分(质量分数)及工艺力学性能(见表1～表2)。
表1 本发明公共钢构建筑用Q345FRD耐火用热轧角钢化学成分
表2 本发明公共钢构建筑用Q345FRD耐火用热轧角钢工艺力学性能
实施例1
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水(化学成分C 4.2wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.50wt% 、P0.110wt%、S0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头***深度控制为2500mm，按10.0 kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为6分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥3/4，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.2wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.50wt% 、P 0.110wt%、S 0.008wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、钢水冶炼：将A步骤预处理后的铁水(C 4.2wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.50wt% 、P0.110wt%、S 0.008wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、优质废钢(化学成分C 0.25wt%、Si0.55wt%、Mn 1.35wt% 、P 0.037wt%、S 0.036wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.3wt%、Si 0.50 wt%、Mn 0.60wt% 、P 0.085wt%、S 0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入120吨LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按30.0kg/t钢、22.0kg/t钢、2.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量0.08wt%，出钢温度1640℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为：2.0kg/t钢，精炼渣加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20NL/min。
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按0.8kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁：Al 60.0wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金： Si 52.4wt%，Ca 11.5wt%，Ba13.5wt%，Al 4.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按11.5kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.7wt%，Si 17.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.4kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁：Mo 57.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.18 kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 77.8wt%，N 15.8wt%，C 3.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(15NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温定氧及取样；加入铝粒0.5kg/t钢，控制钢水氧活度10ppm，之后按0.7kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 32.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；与此同时，根据渣况进行调渣，若渣况较稀，补加石灰4.0kg/t钢，加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0；之后将钢水温度加热至1580℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线： Si 53.5wt%、Ca 28.2wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量为100m；喂线结束采用流量为15NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
E、钢水浇铸：在中间包温度为1570℃，拉速为1.4m/min，二冷比水量为0.6L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为350A、运行频率为2.5HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将D步骤的全程保护浇铸成断面230mm×230mm的钢坯。
F、钢坯加热：将E步骤的钢坯经输送辊道送入侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热。高炉煤气和空气预热温度均大于1000℃，炉膛采用为微正压操作，压力为10Pa；加热炉均热段温度控制为1200℃，加热时间为100分钟，钢坯温度控制为1150℃。
G、钢坯高压水箱除鳞：将F步骤钢坯从加热炉出钢后，经辊道输送至长度为1.2m的高压水箱除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为1.0m/s，喷嘴水压为16MPa；经高压水除鳞后，钢坯温度降至1050℃。
H、开坯轧机预成型：将G步骤钢坯送入二辊可逆开坯轧机预成型，开轧温度控制为1050℃，轧制速度控制为4.0m/s，轧制道次为7道，孔型***采用蝶式预切深孔型***，预成型轧件腿边厚度和轧件总宽按规程严格控制。
I、万能轧机连轧：将H步骤轧件送入10机架万能轧机连轧。采用蝶式孔型***，轧件进入连轧机组的温度控制为950℃，总轧制道次为10道(每机架1道)，万能轧机调整为二辊模式，轧制速度控制为4.8m/s；终轧温度控制为890℃，轧制速度(成品机架出口)控制为4.6m/s。轧制过程遵循“轧件温度高，适当降低连轧速度；轧件温度低，适当提高连轧速度”的原则。
J、角钢在线外形尺寸检测：I步骤的轧件经输出辊道送至激光轮廓仪进行外形尺寸精度检测，之后经在线成型刀片飞剪后上冷床。
K、精整：将I步骤外形尺寸检测完毕后的角钢经辊道输送上冷床，轧件在冷床上自然冷却至76℃；之后在线矫直，矫直速度控制为4.9m/s；角钢经矫直后，进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识，即获得具有良好耐蚀耐候性和优异低温冲击韧性的345MPa级14号热轧角钢，钢的规格(边长×边长×边厚)为140mm×140mm×12mm，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.16 wt%、Si 0.23wt%、Mn 0.85wt%、V 0.017wt%、Ti 0.015wt%、Mo0.080wt%、S 0.015wt% 、P 0.020 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本实施例提供的具有优异耐火抗震性及低温冲击韧性的345MPa级14号热轧角钢具有下列工艺力学性能(见表3)；
表3 本实施例提供的公共钢构建筑Q345FRD耐火抗震用14号热轧角钢工艺力学性能
实施例2
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水(化学成分C 4.6wt%、Si 0.42wt%、Mn 0.60wt% 、P0.100wt%、S0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头***深度控制为2700mm，按11.0 kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为6分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥3/4，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：化学成分C 4.6wt%、Si 0.42wt%、Mn 0.60wt% 、P0.100wt%、S0.005wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、钢水冶炼：将A步骤预处理后的铁水(化学成分C 4.6wt%、Si 0.42wt%、Mn0.60wt% 、P 0.100wt%、S0.005wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、优质废钢(化学成分C0.22wt%、Si 0.42wt%、Mn 1.25wt% 、P 0.029wt%、S 0.029wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.1wt%、Si 0.40 wt%、Mn 0.50wt% 、P 0.072wt%、S 0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入120吨LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按32.0kg/t钢、24.0kg/t钢、3.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量0.10wt%，出钢温度1646℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为：2.0kg/t钢，精炼渣加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为30NL/min。
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按1.2kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁：Al 60.0wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金： Si 52.4wt%，Ca 11.5wt%，Ba13.5wt%，Al 4.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按13.6kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.7wt%，Si 17.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.6kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁：Mo 57.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.29 kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 77.8wt%，N 15.8wt%，C 3.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(20NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温定氧及取样；加入铝粒0.6kg/t钢，控制钢水氧活度8ppm，之后按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 32.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；与此同时，根据渣况进行调渣，若渣况较稀，补加石灰5.0kg/t钢，加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5；之后将钢水温度加热至1575℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线： Si 53.5wt%、Ca 28.2wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量为100m；喂线结束采用流量为15～25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间7分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
E、钢水浇铸：在中间包温度为1565℃，拉速为1.3m/min，二冷比水量为0.55L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为350A、运行频率为2.5HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将D步骤的全程保护浇铸成断面230mm×230mm的钢坯。
F、钢坯加热：将E步骤的钢坯经输送辊道送入侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热。高炉煤气和空气预热温度均大于1000℃，炉膛采用为微正压操作，压力为13Pa；加热炉均热段温度控制为1185℃，加热时间为90分钟，钢坯温度控制为1135℃。
G、钢坯高压水箱除鳞：将F步骤钢坯从加热炉出钢后，经辊道输送至长度为1.2m的高压水箱除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为1.0m/s，喷嘴水压为17MPa；经高压水除鳞后，钢坯温度降至1035℃。
H、开坯轧机预成型：将G步骤钢坯送入二辊可逆开坯轧机预成型，开轧温度控制为1035℃，轧制速度控制为3.9m/s，轧制道次为7道，孔型***采用蝶式预切深孔型***，预成型轧件控制好腿边厚度和轧件总宽度。
I、万能轧机连轧：将H步骤轧件送入10机架万能轧机连轧。采用蝶式孔型***，轧件进入连轧机组的温度控制为935℃，总轧制道次为10道(每机架1道)，万能轧机调整为二辊模式，轧制速度控制为4.6m/s；终轧温度控制为875℃，轧制速度(成品机架出口)控制为4.7m/s。由于料型宽扁，散热快，轧制过程遵循“轧件温度高，适当降低连轧速度；轧件温度低，适当提高连轧速度”的原则。
J、角钢在线外形尺寸检测：将I步骤的轧件经输出辊道送至激光轮廓仪进行外形尺寸精度检测，之后经在线成型刀片飞剪后上冷床。
K、精整：将J步骤外形尺寸检测完毕后的角钢经辊道输送上冷床，轧件在冷床上自然冷却至72℃；之后在线矫直，矫直速度控制为4.7m/s；角钢经矫直后，进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识，即获得具有良好耐蚀耐候性和优异低温冲击韧性的345MPa级16号热轧角钢，钢的规格(边长×边长×边厚)为160mm×160mm×14mm，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.18 wt%、Si 0.28wt%、Mn 0.95 wt%、V 0.025wt%、Ti 0.022wt%、Mo0.090wt%、S0.012wt% 、P0.017 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本实施例提供的具有优异耐火抗震性及低温冲击韧性的345MPa级16号热轧角钢具有下列工艺力学性能(见表4)；
表4 本实施例提供的公共钢构建筑Q345FRD耐火、抗震用16号热轧角钢工艺力学性能
实施例3
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水(化学成分C 4.8wt%、Si 0.55wt%、Mn 0.70wt% 、P0.090wt%、S0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头***深度控制为2800mm，按12.0 kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为6分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥3/4，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.8wt%、Si 0.55wt%、Mn 0.70wt% 、P 0.090wt%、S0.003wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、钢水冶炼：将A步骤预处理后的铁水(C 4.8wt%、Si 0.55wt%、Mn 0.70wt% 、P0.090wt%、S0.003wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、优质废钢(化学成分C 0.20wt%、Si0.30wt%、Mn 1.15wt% 、P 0.020wt%、S 0.022wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及生铁(化学成分C 3.0wt%、Si 0.30 wt%、Mn 0.40wt% 、P 0.060wt%、S 0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入120吨LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按33.0kg/t钢、26.0kg/t钢、4.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量0.12wt%，出钢温度1650℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为：2.0kg/t钢，精炼渣加入量为：1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为40NL/min。
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列物质：按1.5kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁：Al 60.0wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.0kg/t钢的量，加入下列质量比的硅钙钡合金： Si 52.4wt%，Ca 11.5wt%，Ba13.5wt%，Al 4.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按15.7kg/t钢的量，加入下列质量比的硅锰合金：Mn 65.7wt%，Si 17.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按1.7kg/t钢的量，加入下列质量比的钼铁：Mo 57.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.38 kg/t钢的量，加入下列质量比的钒氮合金：V 77.8wt%，N 15.8wt%，C 3.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(25NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7～9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温定氧及取样；加入铝粒0.8kg/t钢，控制钢水氧活度6ppm，之后按1.3kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 32.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；与此同时，根据渣况进行调渣，若渣况较稀，补加石灰6.0kg/t钢，加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为6.0；之后将钢水温度加热至1570℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线： Si 53.5wt%、Ca 28.2wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量为100m；喂线结束采用流量为25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间8分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
E、钢水浇铸：在中间包温度为1560℃，拉速为1.2m/min，二冷比水量为0.5L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为350A、运行频率为2.5HZ的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将D步骤的全程保护浇铸成断面230mm×230mm的钢坯；
F、钢坯加热：将E步骤的钢坯经输送辊道送入侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热。高炉煤气和空气预热温度均大于1000℃，炉膛采用为微正压操作，压力为15Pa；加热炉均热段温度控制为1170℃，加热时间为80分钟，钢坯温度控制为1120℃。
G、钢坯高压水箱除鳞：将F步骤钢坯从加热炉出钢后，经辊道输送至长度为1.2m的高压水箱除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为1.0m/s，喷嘴水压为18MPa；经高压水除鳞后，钢坯温度降至1020℃。
H、开坯轧机预成型：将G步骤钢坯送入二辊可逆开坯轧机预成型，开轧温度控制为1020℃，轧制速度控制为3.8m/s，轧制道次为7道，孔型***采用蝶式预切深孔型***，预成型轧件重点控制好腿边厚度和轧件总宽。
I、万能轧机连轧：将H步骤轧件送入10机架万能轧机连轧。采用蝶式孔型***，轧件进入连轧机组的温度控制为920℃，总轧制道次为8道(其中后两架F9、F10空过)，万能轧机调整为二辊模式，轧制速度控制为4.5m/s；终轧温度控制为860℃，轧制速度(成品机架出口)控制为4.8m/s；由于料型宽扁，散热快，轧制过程遵循“轧件温度高，适当降低连轧速度；轧件温度低，适当提高连轧速度”的原则。
J、角钢在线外形尺寸检测：将I步骤的轧件经输出辊道送至激光轮廓仪进行外形尺寸精度检测，之后经在线成型刀片飞剪后上冷床。
K、精整：将J步骤外形尺寸检测完毕后的角钢经辊道输送上冷床，轧件在冷床上自然冷却至65℃；之后在线矫直，矫直速度控制为4.6m/s；角钢经矫直后，进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识，即获得具有良好耐蚀耐候性和优异低温冲击韧性的345MPa级18号热轧角钢，钢的规格(边长×边长×边厚)为180mm×180mm×16mm，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.21 wt%、Si 0.33 wt%、Mn 1.05 wt%、V 0.032wt%、Ti 0.030wt%、Mo0.100wt%、S 0.010wt% 、P 0.014 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本实施例提供的具有优异耐火抗震性及低温冲击韧性的345MPa级18号热轧角钢具有下列工艺力学性能(见表5)；
表5 本实施例提供的公共钢构建筑Q345FRD耐火、抗震用18号热轧角钢工艺力学性能

Claims (9)

1.一种公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢，其特征在于所述耐火抗震热轧角钢为具有优异耐火抗震性和低温冲击韧性的345MPa级14号-18号热轧角钢，是由铁水经过铁水预处理脱硫、钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯高压水箱除鳞、开坯轧机预成型、万能轧机连轧、角钢在线外形尺寸检测、精整制备得到的，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.16~0.21wt%、Si 0.23~0.33wt%、Mn 0.85~1.05wt%、V 0.017~0.032wt%、Ti 0.015~0.030wt%、Mo 0.080~0.100wt%、S≤0.015wt%、P≤0.020 wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述热轧角钢的屈服强度ReL为370~420MPa、抗拉强度Rm为530~580MPa、断后伸长率为34.0~41.0%、强屈比≥1.38、-20℃下V型冲击功≥70J、600℃高温下的下屈服强度Rp0.2≥280MPa；制备方法包括以下步骤：
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头***深度控制为2500~2800mm，按10.0~12.0 kg/t钢的量，加入CaO质脱硫剂进行脱硫处理，脱硫搅拌时间控制为6分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥3/4，扒净脱硫渣，得到预处理后的铁水；
B、钢水冶炼：将A步骤预处理后的铁水、优质废钢及生铁加入120吨LD转炉中，进行顶底复合吹炼，分别按30.0~33.0kg/t钢、22.0~26.0kg/t钢、2.0~4.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1650℃；出钢前向钢包底部加入石灰和精炼渣进行渣洗，石灰加入量为2.0kg/t钢，精炼渣加入量为1.0kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20~40NL/min；
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→硅钙钡→硅锰合金→钼铁→钒氮合金，依次向钢包中加入下列合金：按0.8~1.5kg/t钢的量，加入铝铁；按1.0kg/t钢的量，加入硅钙钡；按11.5~15.7kg/t钢的量，加入硅锰合金；按1.4~1.7kg/t钢的量，加入钼铁；按0.18~0.38 kg/t钢的量，加入钒氮合金；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用15~25NL/min吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温定氧及取样；加入铝粒0.5~0.8kg/t钢，控制钢水氧活度≤10ppm，之后按0.7~1.3kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 32.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；与此同时，根据渣况进行调渣，若渣况较稀，补加石灰4.0~6.0kg/t钢，加入电石1.0 kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.0~6.0；之后将钢水温度加热至1570~1580℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的硅钙线：Si 53.5wt%、Ca 28.2wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为3.0m/s，喂线量为100m；喂线结束采用流量为15~25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间≥6分钟，之后加入钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
E、钢水浇铸：在中间包温度为1560~1570℃，拉速为1.2~1.4m/min，二冷比水量为0.5~0.6L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为350A、运行频率为2.5Hz的条件下，采用R12m直弧形连续矫直5机5流大方坯铸机将D步骤的钢水全程保护浇铸成断面200mm×200mm的钢坯；
F、钢坯加热：将E步骤的钢坯经输送辊道送入侧进侧出步进梁双蓄热式加热炉进行加热，高炉煤气和空气预热温度均大于1000℃，炉膛采用为微正压操作，压力为10~15Pa；加热炉均热段温度控制为1170~1200℃，加热时间为80~100分钟，钢坯温度控制为1120~1150℃；
G、钢坯高压水箱除鳞：F步骤钢坯从加热炉出钢后，经辊道输送至长度为1.2m的高压水箱除去氧化铁皮，钢坯运行速度控制为1.0m/s，喷嘴水压为16~18MPa；经高压水除鳞后，钢坯温度降至1020~1050℃；
H、开坯轧机预成型：G步骤钢坯送入二辊可逆开坯轧机预成型，开轧温度控制为1020~1050℃，轧制速度控制为3.8~4.0m/s，轧制道次为7道，孔型***采用蝶式预切深孔型***，得到预成型轧件；
I、万能轧机连轧：将H步骤预成型轧件送入10机架万能轧机连轧，轧件进入连轧机组的温度控制为920~950℃，总轧制道次为10道，每机架1道，万能轧机调整为二辊模式，轧制速度控制为4.5~4.8m/s；终轧温度控制为860~890℃，成品机架出口轧制速度控制为4.5~4.8m/s；轧制过程遵循“轧件温度高，适当降低连轧速度；轧件温度低，适当提高连轧速度”的原则；
J、角钢在线外形尺寸检测：I步骤得到的轧件经输出辊道送至激光轮廓仪进行外形尺寸精度检测，之后经在线成型刀片飞剪后上冷床；
K、精整：J步骤处理完毕后的角钢经辊道输送上冷床，轧件在冷床上自然冷却至80℃以下；之后在线矫直，矫直速度控制为4.6~4.9m/s；角钢经矫直后，进行定尺锯切、收集、堆垛、自动打捆、标识，即得。
2.根据权利要求1所述的公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢，其特征在于步骤A中所述高炉铁水的化学成分为C 4.2~4.8wt%、Si 0.30~0.55wt%、Mn 0.50~0.70wt%、P0.090~0.110wt%、S≤0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
3.根据权利要求1所述的公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢，其特征在于步骤A中所述预处理后的铁水的化学成分为：C 4.2~4.8wt%、Si 0.30~0.55wt%、Mn 0.50~0.70wt%、P 0.090~0.110wt%、S≤0.008wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
4.根据权利要求1所述的公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢，其特征在于步骤B中所述废钢的化学成分为C 0.20-0.25wt%、Si 0.30-0.55wt%、Mn 1.15-1.35wt% 、P0.020-0.037wt%、S 0.022-0.036wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述的生铁的化学成分为C 3.0~3.3wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.40~0.60wt%、P 0.060~0.085wt%、S 0.015~0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
5.根据权利要求1所述的公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢，其特征在于步骤C中所述铝铁的化学成分为Al 60.0wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
6.根据权利要求1所述的公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢，其特征在于步骤C中所述硅钙钡的化学成分为Si 52.4wt%，Ca 11.5wt%，Ba 13.5wt%，Al 4.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
7.根据权利要求1所述的公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢，其特征在于步骤C中所述硅锰合金的化学成分为Mn 65.7wt%，Si 17.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
8.根据权利要求1所述的公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢，其特征在于步骤C中所述钼铁的化学成分为Mo 57.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
9.根据权利要求1所述的公共钢构建筑用Q345FRD耐火抗震热轧角钢，其特征在于步骤C中所述钒氮合金的化学成分为V 77.8wt%，N 15.8wt%，C 3.6wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
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