CN108660381B

CN108660381B - 一种保探伤q345b级钢板的低成本制造方法

Info

Publication number: CN108660381B
Application number: CN201810908403.4A
Authority: CN
Inventors: 夏金魁; 李相付; 廖广府; 杨波
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Echeng Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baowu Group Echeng Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2019-11-05
Anticipated expiration: 2038-08-10
Also published as: CN108660381A

Abstract

本发明公开了一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法，其化学组分和质量百分比含量为：C 0.15‑0.20%，Si 0.15‑0.50%，Mn 0.50‑0.90%，P≤0.035%，S≤0.025%，Ti 0.020‑0.060%，Als 0.015‑0.035%，其余为Fe和不可避免的杂质；制备时，首先对铁水进行KR脱硫处理，并对脱硫后的铁水除渣，再将铁水转入转炉冶炼，对出站后的钢水连铸、轧制，最后将轧制好的钢板堆垛缓冷24‑72h后取样检验即可；本发明制备的Q345B级钢板的化学成分和生产工艺简单，生产成本低，探伤性能好，具有良好的应用和推广前景。

Description

一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法

技术领域

本发明涉及合金结构钢制造技术领域，具体是一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法。

背景技术

Q345是一种低碳合金钢（C<0.2%），综合性能好，低温性能好，冷冲压性能，焊接性能和可切削性能好，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等。

为保证Q345B级钢板的性能和探伤合格率，目前国内钢铁企业通行的做法是通过C、Si、Mn、P、S五大元素来控制性能，以BOF-LF-CC或BOF-LF-RH-CC等生产流程来提高钢水洁净度、从而保证钢板的探伤合格率，这些工艺流程保证了钢板的质量，但是锰合金加入量大，生产流程长，此外，高锰钢铸坯晶粒粗大，中心偏析相对严重，轧制过程需要控轧控冷，导致生产成本相对较高，与目前钢铁行业节能降耗的大趋势不适应，增加了企业的生产成本。

中国发明专利，申请号为201210180268.9，公开了一种Q345B钢板的生产方法，该申请中强调的重点是采用TMCP轧制工艺进行轧制保证钢板性能以降低合金成本，其成分设计为C：0.14-0.19%、Si：0.25-0.37%、Mn：1.1-1.2%、P：0.006-0.019%、S：0.001-0.010%、Nb：0.012-0.018%、Ti：0.01-0.02%，铸坯Mn含量高达1.1-1.2%，且合金成分还含有Nb，Ti含量相对较低，这大大增加了Q345B的合金成本。

中国发明专利，申请号为201610311382.9，公开了一种高钛低成本Q345B热轧酸洗板及其生产方法，其成分设计为C：0.12-0.16%、Si≤0.35%、Mn：0.1-0.5%、P≤0.020%、S≤0.015%、Als：0.015-0.040%、Ti：0.045-0.070%、N≤0.006%，虽然成分设计比本专利虽成本更低，但该申请制备的是酸洗板，其厚度薄，不适用于保探伤的Q345B级的中厚板钢板。

鉴于Q345B级钢板存在的上述不足，研发一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是要解决目前为保证Q345B级钢板的性能和探伤合格率，锰合金加入量大，导致生产流程长、生产成本相对较高等问题，提供一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法，所述Q345B级钢板的化学组分和质量百分比含量为：C 0.15-0.20%，Si 0.15-0.50%，Mn 0.50-0.90%，P≤0.035%，S≤0.025%，Ti0.020-0.060%，Als 0.015-0.035%，其余为Fe和不可避免的杂质，其制造方法包括以下步骤：

（1）铁水KR脱硫处理

在铁水罐中兑入质量分数P≤0.150%、S≤0.050%，且温度T≥1280℃的铁水，然后将铁水采用KR重脱硫进行预处理，处理后铁水中S≤0.005%，铁水兑入转炉前将脱硫渣从铁水罐中去除至少2/3；

（2）转炉冶炼

①将脱硫后的铁水进入顶底复吹转炉冶炼，加入脱磷剂将铁水中的磷含量降低至P≤0.030%，转炉终渣碱度控制为3.0-3.5；

②转炉出钢前在钢包中加入电石、萤石粉，加入量分别为每吨钢水1.4-1.5kg电石和0.6-0.7kg萤石粉，出钢过程中向钢水中加入石灰，所述石灰的加入量为每吨钢水1.9-2.1kg；

③出钢1/3后开始向钢水中加入SiFe、MnFe和钛铁合金进行脱氧合金化，控制钢水中的成分为：C 0.15-0.20%，Si 0.15-0.50%，Mn 0.50-0.90%，P≤0.035%，S≤0.025%，Ti0.020-0.060%，Als 0.015-0.035%，其余为Fe和不可避免的杂质；

④氩站操作：进站后控制氩气的流量为800-1000L/min，搅拌30-60s后，调整氩气流量至200-400L/min软吹氩状态，根据钢水中的自由氧的含量决定是否添加脱氧剂，当钢水中的自由氧含量＞20ppm时加入铝线脱氧剂继续脱氧；当钢水中的自由氧含量≤20ppm时加入钛铁，钛铁加完后增大氩气流量至300-500L/min，继续搅拌30-90s后取样检测，钢水中的各化学成分符合要求后，再加入硅钙线进行钙处理，所述硅钙线的加入量为150-200m，钙处理结束后软吹氩≥10min；

（3）连铸

控制出钢温度为1640-1655℃，将钢水连铸成板坯；

（4）轧制

将板坯用水冲洗，去除表面的磷，控制压缩比≥3.0，优先采用横轧展宽、纵轧到底的轧制方式，轧制过程控制开轧温度≤1110℃，终轧温度900-970℃，轧后冷却，返红温度为620±20℃；对轧制后的钢板进行在线探伤，符合国家标准GB/T2970-2004的要求；

（5）检验

钢板堆垛缓冷24-72h后取样检验，检验按GB/T 1591-2008要求进行。

优选地，本发明中所述钢板的化学组分和质量百分比含量为：C 0.18%，Si 0.36%，Mn 0.74%，P 0.022%，S 0.018%，Als 0.026%，Ti 0.027%，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，本发明中所述钢板的厚度为10-60mm。

优选地，本发明中所述脱磷剂的主要成分为石灰。

本发明具有以下几个创新点：

（1）以钛代锰降低合金的加入量

通过加入钛铁的微合金化技术来保证钢板的性能。微量碳氮化物可以有效的产生强化作用，微合金元素铌、钒、钛为钢中极为有效的强化元素。微合金元素的强化作用主要有两种方式：一是细化碳氮化物的析出强化，在微合金化钢中，通过沉淀析出可获得沉淀相质点，钢中细小的、弥散的沉淀相与位错发生交互作用，造成对位错运动的阻碍，使钢的强度得以提高；二是碳氮化物阻止晶粒长大的细晶强化，晶粒细化既可以提高钢的强度，又能提高钢的韧性，由于晶粒细小，其外力可以由更多的晶粒所承担，晶粒内部和晶界附近的应变程度相差小，材料受力均匀，应力集中较小，不易形成裂纹。微合金元素鈮、钒、钛均具有析出强化作用和细晶强化作用。微合金碳氮化物的析出强化都使钢的韧脆转变温度上升，钢的韧性下降。而微合金碳氮化物的细化晶粒作用，均使钢的韧脆转变温度下降，钢的韧性得到提高。但微合金元素鈮、钒、钛各自对钢的强度和韧性作用的大小是不同的。鈮的碳氮化物晶粒细化作用所引起的韧脆转变温度的下降，抵消了该钢种化合物析出强化而引起的韧脆转变温度的提高。由于两者的幅度不同，总的效果是鈮降低了韧脆转变温度，提高钢的韧性。钛的作用与鈮相同，随着钛含量的增加，钢的韧脆转变温度下降，韧性提高。但质量分数超过某一数量时（质量分数约为0.12%），其韧性将随钛含量的增加而下降。钒的析出强化作用较强，引起韧性的下降较大，而细化晶粒的作用较弱，对提高韧性的贡献相对较小，不能抵消析出强化韧性的下降，因而，总的效果是随钒含量的增加，其韧性下降的幅度增大。目前市场上这三种合金钛铁价格最便宜，综合考虑利用钛的析出强化和细晶强化作用，在钢中加入一部分钛来代替锰来保证低合金钢的强度和韧性是可行的，根据这一思路，对Q345B钢板的各组成成分设计如下表1。

表1 本发明与改进前Q345B钢板中各组分含量

（2）转炉出钢过程造顶渣

转炉出钢过程加入渣料造顶渣，通过适当的吹氩搅拌使脱氧产物上浮被顶渣捕捉吸附，从而提高钢水洁净度，本发明中顶渣的成本设计如下表2。

表2 本发明中顶渣的成分

（3）取消控轧

根据铸坯低倍质量，取消控轧，不控轧工艺参数如下表3。

表3 控轧和不控轧工艺参数

本发明与现有技术相比，具有以下几个优点：

（1）本发明通过微合金化技术减少Q345B的合金加入量，降低了合金成本，同时减少钢水脱氧合金化过程的温度损失，避免钢水进LF炉升温补偿温度，锰含量降低以后，铸坯中心偏析C 0.5-C1.5的比例从78%提高到93%以上。

（2）本发明利用出钢过程造顶渣吸附钢水夹杂物，提高钢水纯净度，取消了LF精炼流程，避免LF精炼过程钢水增氮、增氢又进RH真空炉进行钢水脱气，保证探伤合格率，降低能耗成本；本发明同时减少了LF及RH精炼、控轧空冷等工艺后，试验阶段抽检219块钢板，Ⅲ级（GB/T2970-2004）探伤合格率达到99.24%，性能一检合格率达到98.63%，与原工艺合格率接近。

（3）本发明利用Q345B的少合金量及微合金细晶强化作用，细化铸坯晶粒、减轻铸坯中心偏析，从而取消了轧制过程的控轧控冷，提高轧机的机时产量，“BOF-CC-不控轧不控冷”工艺与原工艺相比，吨钢成本降低约100元。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

实施例1

本实施例的一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法，所述Q345B级钢板的化学组分和质量百分比含量为：C 0.16%，Si 0.35%，Mn 0.75%，P 0.025%，S 0.012%，Als 0.020，Ti 0.025%，其余为Fe和不可避免的杂质。本实施例以130吨转炉为例，其制造方法包括以下步骤：

（1）铁水KR脱硫处理

（2）转炉冶炼

①将脱硫后的铁水进入顶底复吹转炉冶炼，加入脱磷剂将铁水中的磷含量降低至P≤0.030%，转炉终渣碱度控制为3.2；

②转炉出钢前在钢包中加入200kg电石、100kg萤石粉，出钢过程中向钢水中加入300kg石灰；

③出钢1/3后开始向钢水中加入SiFe、MnFe和钛铁合金进行脱氧合金化，控制钢水中的成分为：C 0.16%，Si 0.35%，Mn 0.75%，P 0.025%，S 0.012%，Als 0.020，Ti 0.025%，其余为Fe和不可避免的杂质；

④氩站操作：进站后控制氩气的流量为900L/min，搅拌30-60s后，调整氩气流量至300L/min软吹氩状态，根据钢水中的自由氧的含量决定是否添加脱氧剂，当钢水中的自由氧含量＞20ppm时加入铝线脱氧剂进行脱氧；当钢水中的自由氧含量≤20ppm时加入钛铁，钛铁加完后增大氩气流量至400L/min，继续搅拌30-90s后取样，钢水中的各化学成分符合上述要求后，再加入硅钙线进行钙处理，所述硅钙线的加入量为170m，钙处理结束后软吹氩≥10min；

（3）连铸

控制出钢温度为1640-1655℃，将钢水连铸成板坯；

（4）轧制

将板坯用水冲洗，去除表面的磷，控制压缩比≥3.0，优先采用横轧展宽、纵轧到底的轧制方式，轧制过程控制开轧温度为1050℃，终轧温度为940℃，轧后冷却，返红温度为628℃；对轧制后的钢板进行在线探伤，符合国家标准GB/T 2970-2004的要求；

（5）检验

按照本发明化学元素成分、质量百分比及生产方法要求，制备了五个实施例，分别为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5。为验证各化学组分和质量百分比含量以及轧制过程中的工艺参数对钢板性能参数的影响，制备了3个对比实施例，即对比实施例1、对比实施例2和对比实施例3，即冶炼并轧制了8批钢板。其中，对比实施例1的各化学组分和质量百分比含量在本发明的范围内，而制备过程中的工艺参数不在本发明的范围内；对比实施例2的各化学组分和质量百分比含量不在本发明的范围内，而制备过程中的工艺参数在本发明的范围内；对比实施例3的各化学组分和质量百分比含量以及制备过程中的工艺参数均不在本发明的范围内，按照本发明方法的五个实施例及3个对比实施例的化学元素成分质量百分比参见表4，其中余量为Fe和不可避免的杂质。生产过程控制参数与钢板质量情况参见表5。

表4本发明实施例及对比实施例的化学成分对比（wt%）

表5 本发明实施例及对比实施例生产过程控制对钢板性能情况表

从表4 和表5 可看出，本发明实施例1-5的化学成分及质量百分比、及生产工艺过程控制的轧制温度所生产的钢板性能稳定，屈服强度符合国家标准（大于345MPa）要求，Ⅲ级探伤合格，生产成本低（约为450-470元/吨），而对比实施例1、对比实施例2和对比实施例3的钢成分范围或/和生产工艺不在本发明范围内所生产的对比钢板，其性能虽然也能满足标准要求，但是成本相对较高（约为540-560元/吨），工艺复杂。其中，本发明实施例4所制备的钢板性能最佳，生产成本低廉，探伤性能好，为最佳实施例。

Claims

1.一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法，其特征在于，所述钢板的化学组分和质量百分比含量为：C 0.15-0.20%，Si 0.15-0.50%，Mn 0.50-0.90%，P≤0.035%，S≤0.025%，Ti 0.020-0.060%，Als 0.015-0.035%，其余为Fe和不可避免的杂质，其制造方法包括以下步骤：

（1）铁水KR脱硫处理

（2）转炉冶炼

③出钢1/3后开始向钢水中加入SiFe、MnFe和钛铁合金进行脱氧合金化，控制钢水中的成分为：C 0.15-0.20%，Si 0.15-0.50%，Mn 0.50-0.90%，P≤0.035%，S≤0.025%，Ti 0.020-0.060%，Als 0.015-0.035%，其余为Fe和不可避免的杂质；

（3）连铸

控制出钢温度为1640-1655℃，将钢水连铸成板坯；

（4）轧制

将板坯用水冲洗，去除表面的鳞，控制压缩比≥3.0，采用横轧展宽、纵轧到底的轧制方式，轧制过程控制开轧温度≤1110℃，终轧温度900-970℃，轧后冷却，返红温度为620±20℃；对轧制后的钢板进行在线探伤，符合国家标准GB/T2970-2004的要求；

（5）检验

2.根据权利要求1所述的一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法，其特征在于：所述钢板的成分为：C 0.18%，Si 0.36%，Mn 0.74%，P 0.022%，S 0.018%，Als 0.026%，Ti0.027%，其余为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法，其特征在于：所述钢板的厚度为10-60mm。

4.根据权利要求1所述的一种保探伤Q345B级钢板的低成本制造方法，其特征在于：所述脱磷剂的主要成分为石灰。