CN109338239A - 一种低成本高性能结构用钢的生产方法 - Google Patents

一种低成本高性能结构用钢的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低成本高性能结构用钢的生产方法，包括：(1)设计成分；(2)经铁水脱硫、转炉吹炼、LF和AR精炼、连铸、热直装、均热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、冷却出厂，即得。本发明避免了中碳钢轧后强度、硬度不均匀和折弯性能不好问题，提高了其加工性能、表面硬度和通卷性能均匀性，较高的延伸率提高了其韧性，较低的屈强比提高了其加工效率，同时提高了其抗振性能，具有良好的应用前景。

Description

一种低成本高性能结构用钢的生产方法
技术领域
本发明属于高强度结构用钢领域，特别涉及一种低成本高性能结构用钢的生产方法。
背景技术
国内生产的高强度结构用钢材料主要用于高层建筑结构材料、机械高弹性材料、石油、汽车结构等领域，近年来其生产量逐步增长。宁钢月产量近20000吨左右，高强度低合金结构用钢材料钢牌号主要有宁钢Q345B、Q345C、Q345D、Q345E、510L等，其中江苏、上海、浙江地区大生产商的高强度结构用钢材料用钢量达100万吨/年。
高强度高韧性结构用钢生产商反映目前所用低合金碳钢材料主要存在三方面问题：(1)加工性不好；(2)延伸率偏低；(3)硬度不够，(4)强度偏低。
目前尚未研制出满足客户折弯、分条、热处理等加工工序生产需要，高强度高韧性结构用途的专用钢，用来替代Q345B、Q345C系列钢成为下一代高强度高韧性结构用碳钢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本高性能结构用钢的生产方法，该方法解决了普通低合金钢易出现的加工性不好、强度偏低和硬度不均匀、有软点等问题。
本发明的一种低成本高性能结构用钢的生产方法，包括：
(1)设计成分：按质量百分比，C：0.14～0.19％、Si：0.05～0.25％、Mn：0.90～1.30％、P≤0.025％、S≤0.008％、Als：0.010～0.060％、Nb：0.007～0.018％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)经铁水脱硫、转炉吹炼、LF和AR精炼、连铸、热直装、均热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、冷却出厂，即得。
所述步骤(2)中的铁水脱硫至S≤0.008％。
所述步骤(2)中的转炉冶炼底吹采用氮氩切换，采用挡渣出钢。出钢合金化配加含Si、Mn合金和增碳剂；要求钢包底吹氩良好。
所述步骤(2)中的LF和AR精炼按步骤(1)成分要求进行成分微调。AR精炼的工艺参数为：钢水镇静时间≥15分钟；单纯进行的钢水均匀时间≥6分钟。
所述步骤(2)中的连铸具体为：采用全程保护浇铸，液相线温度TL＝1514℃，中包钢水目标温度1524℃，结晶器保护渣采用中碳保护渣。
所述步骤(2)中的热直装的工艺参数为：出炉温度1200～1220±30℃，在炉时间为150～200min。
所述步骤(2)中的均热的工艺参数为：时间≥16min。
所述步骤(2)中的粗轧的入口参考温度为1210±30℃；精轧的入口参考温度为1040±30℃。
所述步骤(2)中的卷取温度为(630～640)±20℃。
所述步骤(2)中的冷却为后段冷却和U型冷却。
本发明采用中碳钢经过充分的精炼处理工艺，严格控制钢的成分和净化钢水、精炼过程中进行微合金化、板坯直热装炉轧制，热卷控轧控冷等技术，解决普通低合金钢易出现的加工性不好、强度偏低和硬度不均匀有软点等问题。本发明的结构用钢(Q345B-JG)采用拥有LF和AR精炼设备的炼钢车间和热连轧机组生产。
有益效果
(1)本发明采用中碳加微合金设计(Nb:0.009-0.017％)，保证钢卷有优良的冷加工和良好韧性，同时实现直装，节能减排。
(2)本发明采用AR简单的精炼处理，确保吹氩时间及确保钢中夹杂物上浮充分，钢质纯净度高；
(3)本发明热轧采用较高加热温度及控轧控冷技术，改善了钢材力学性能和加工使用性能。
(4)本发明钢材具有较高的碳含量和优良韧性，避免了中碳钢轧后强度、硬度不均匀和折弯性能不好问题，提高了加工性能、表面硬度和通卷性能均匀性；较高的延伸率提高了其韧性，较低的屈强比提高了其加工效率，同时提高了其抗振性能；财务核算吨钢成本较普通通用低碳工艺降低成本63元/吨，每月为公司降本增效上百万。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)成分设计
Q345B-JG钢的设计化学成分为：，C：0.14～0.19％、Si：0.05～0.25％、Mn：0.90～1.30％、P≤0.025％、S≤0.008％、Als：0.010～0.060％、Nb：0.007～0.018％，余量为Fe和不可避免的杂质。
生产工艺流程为：经铁水脱硫、转炉吹炼、LF和AR精炼、连铸、热直装、均热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、冷却出厂。
(2)冶炼技术
铁水脱硫至[S]≤0.008％；
转炉冶炼底吹采用氮氩切换；出钢挡渣出钢，严格控制转炉下渣量；出钢合金化配加含Si、Mn合金和增碳剂；要求钢包底吹氩良好；
连铸采用全程保护浇铸；液相线温度TL＝1514℃，中包钢水目标温度1524℃。结晶器保护渣采用中碳保护渣。
(3)板坯热装轧制技术
板坯采用直装、热装装炉，冷坯入炉加热工艺执行。
表1加热工艺参数
注：在炉时间及均热时间只针对冷坯加热，直热装坯均热段停留时间控制目标≥16min。
表2轧制工艺参数
表3U型冷却工艺参数(U型冷却对Q345B-JG的能有效调节卷头尾性能均匀性)
表4Q345B-JG力学性能检测结果
表5Q345B-JG加工制管成品力学性能检测结果
由表4和表5可以看出，本实施例Q345B-JG具有适合Q345B强度、高韧性和优良的焊接性能，后道经过分条、加工制管成型、焊接区性能检测没出现开裂性能不达标问题，加工制管及折弯成型良好，加工制管成型后成品焊接区性能检测抗拉达到470MP～560MP，延伸率均达到2,1％以上，屈强比小于0.88，-20°低温冲击试验检测平均120J，满足低屈强比、高强度、高韧性钢结构用钢Q345B-JG标准要求。避免了低碳、高锰设计分条扭曲、加工制管成型不好、制管后屈强比高、焊接区性能检测不达标等问题，采用中碳、低锰加少许微合金钢以控轧、控冷等手段的质量设计生产成本降低20％以上。财务核算吨钢成本较普通通用低碳工艺降低成本63元/吨，每月为公司降本增效上百万。

Claims (10)

1.一种低成本高性能结构用钢的生产方法，包括：
(1)设计成分：按质量百分比，C：0.14～0.19％、Si：0.05～0.25％、Mn：0.90～1.30％、P≤0.025％、S≤0.008％、Als：0.010～0.060％、Nb：0.007～0.018％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)经铁水脱硫、转炉吹炼、LF和AR精炼、连铸、热直装、均热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取、冷却出厂，即得。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高性能结构用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中的铁水脱硫至S≤0.008％。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高性能结构用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中的转炉冶炼底吹采用氮氩切换，采用挡渣出钢。
4.根据权利要求1所述的一种低成本高性能结构用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中的LF和AR精炼按步骤(1)成分要求进行成分微调。
5.根据权利要求1所述的一种低成本高性能结构用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中的连铸具体为：采用全程保护浇铸，液相线温度TL＝1514℃，中包钢水目标温度1524℃，结晶器保护渣采用中碳保护渣。
6.根据权利要求1所述的一种低成本高性能结构用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中的热直装的工艺参数为：出炉温度1200～1220±30℃，在炉时间为150～200min。
7.根据权利要求1所述的一种低成本高性能结构用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中的均热的工艺参数为：时间≥16min。
8.根据权利要求1所述的一种低成本高性能结构用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中的粗轧的入口参考温度为1210±30℃；精轧的入口参考温度为1040±30℃。
9.根据权利要求1所述的一种低成本高性能结构用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中的卷取温度为630～640±20℃。
10.根据权利要求1所述的一种低成本高性能结构用钢的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中的冷却为后段冷却和U型冷却。
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