CN102296235A - 热轧钢板、热轧钢板的生产装置、和热轧钢板的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热轧钢板，包括以下成份：0.04％～0.12％的碳；0.10％～0.60％的硅；1.40％～1.80％的锰；0.030％以下的磷；0.030％以下的硫；0.010％～0.060％的铝；0.050％～0.100％的钛；0.0080％以下的氮。另一方面，本发明还提供一种热轧钢板的生产装置，包括冶炼装置、板坯连铸装置、以及轧制装置。再一方面，本发明还提供一种热轧钢板的生产方法，包括以下步骤：冶炼钢水并在冶炼过程中减少钢水增氮；将钢水铸成板坯；将板坯轧制成型材并将钛的碳化物及碳氮化物溶解及析出。本发明提高了热轧钢板强度，降低了热轧钢板的生产成本。

Description

热轧钢板、热轧钢板的生产装置、和热轧钢板的生产方法

技术领域

本发明涉及炼钢领域，尤其涉及一种热轧钢板、热轧钢板的生产装置和热轧钢板的生产方法。

背景技术

在结构钢领域，增加材料强度，以减轻构件重量，代表了结构用钢的发展方向。近年来，在移动设备如集装箱、工程机械、汽车和铁道车辆等领域都出现大量使用高强度结构钢代替传统普通强度结构钢的趋势，并且所用钢种的强度级别越来越高。但在现有技术中，热轧钢板中添加的微合金化大多含有成本较高的Nb或V。例如在中国专利201010264164.7中，公开了一种含V、Nb复合微合金化的热轧钢板，该钢板的化学成分重量百分比为：0.06％≤C≤0.08％，0.20％＜Si≤0.30％，0.70≤Mn≤0.90％，0.04％＜V≤0.05％，0.02≤Nb≤0.03％，P≤0.025％，S≤0.015％，余量为铁及不可避免的杂质。由于V、Nb微合金化的成本较高，因此导致该种热轧钢板的生产成本较高。

发明内容

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种热轧钢板、热轧钢板的生产装置和热轧钢板的生产方法，以提高现有技术中热轧钢板的强度，并且降低热轧钢板的生产成本。

为实现上述目的，本发明提供一种热轧钢板，包括以下成份：

0.04％～0.12％的碳；0.10％～0.60％的硅；1.40％～1.80％的锰；0.030％以下的磷；0.030％以下的硫；0.010％～0.060％的铝；0.050％～0.100％的钛；0.0080％以下的氮。

另一方面，本发明还提供一种热轧钢板的生产装置，包括：

冶炼装置，用于冶炼钢水并在冶炼过程中减少钢水增氮；

板坯连铸装置，设置在冶炼装置的下游，用于将钢水铸成板坯；

轧制装置，设置在板坯连铸装置的下游，用于将板坯轧制成型材并将Ti(钛)的碳化物及碳氮化物溶解及析出；

其中，轧制装置包括步进式加热炉，步进式加热炉包括多个温度递增的加热区段，以对板坯进行分段加热。

优选地，沿板坯运送的方向，步进式加热炉的多个加热区段依次包括：加热温度控制在600℃至1000℃的预热段、加热温度控制在900℃至1330℃的加热一段、加热温度控制在1100℃至1350℃的加热二段、加热温度控制在1150℃至1350℃的加热三段、以及加热温度控制在1150℃至1320℃的均热段。

优选地，在加热一段出口处，设置控制粗轧末道次温度的第一控制装置；以及在均热段出口处，设置控制精轧出口温度的第二控制装置。

优选地，冶炼装置包括氧气顶底复吹转炉、LF精炼炉、和RH真空精炼炉；其中，氧气顶底复吹转炉位于LF精炼炉的上游，RH真空精炼炉位于LF精炼炉的下游。

优选地，所述氧气顶底复吹转炉的出钢口处设置阻挡钢渣进入钢包的双挡渣装置。

优选地，氧气顶底复吹转炉的钢包底部设置控制吹氩时间和氩气流量的吹氩控制装置。

优选地，LF精炼炉的顶部设置添加钛铁的添加装置。

再一方面，本发明还提供一种热轧钢板的生产方法，包括以下步骤：

冶炼钢水并在冶炼过程中减少钢水增氮；

将钢水铸成板坯；

将板坯轧制成型材并将钛的碳化物及碳氮化物溶解及析出；

其中，板坯轧制工艺包括利用步进式加热炉对板坯进行分段加热。

优选地，利用步进式加热炉对板坯进行分段加热的步骤包括：

在步进式加热炉的预热段，将加热温度控制在600℃至1000℃；

在步进式加热炉的加热一段，将加热温度控制在900℃至1330℃；

在步进式加热炉的加热二段，将加热温度控制在1100℃至1350℃；

在步进式加热炉的加热三段，将加热温度控制在1150℃至1350℃；

在步进式加热炉的均热段，将加热温度控制在1150℃至1320℃

由于钢坯在加热前为低温状态，为确保加热过程的热应力不能过度集中而引起钢坯开裂，采用同一个加热炉进行分段加热模式，并缓慢升温；在加热段过程，采用高温加热和保持一定时间，确保已经析出的钛的化合物能重新溶解到钢的奥氏体晶粒中去，以便在轧制过程中获得细晶粒组织。

优选地，利用步进式加热炉对板坯进行分段加热的步骤中，整个加热过程的加热时间大于150分钟，

其中，在步进式加热炉的加热二段、加热三段、和均热段的加热时间大于90分钟。

优选地，将轧制工艺的粗轧末道次温度控制在1110±30℃，精轧出口温度控制在910±20℃。

优选地，轧制工艺的冷却方式为层流冷却方式，层流出口温度控制在(580～600)±15℃。

利用Ti(钛)的微米级甚至是纳米级尺寸的化合物随着钢的温度下降，分别在钢的奥氏体区和铁素体区析出得到强化原理，通过轧制过程中的温度控制和轧制道次的变形控制，获得期望的钢的组织的晶粒度大小和析出物的多少来得到需要的力学性能和钢材的使用性能。

相比于现有技术，本发明的有益效果是：

(1)提高了热轧钢板强度；本发明公开的热轧钢板，在冶炼工艺中严格控制可能导致钢水增氮的环节，并且在轧制工艺中利用步进式加热炉对板坯进行分段加热，保证了足够多的钛的碳化物及碳氮化物的有效溶解和析出，藉此提高了热轧钢板的强度；

(2)降低了热轧钢板的生产成本；用低成本的钛微合金化代替高成本的Nb(或V)微合金化，大幅度降低生产成本，可降低生产成本约200元/吨；

(3)在车辆生产中使用本发明的热轧钢板代替现有技术中的厢板(例如Q235)，板厚可降低至现有技术中的厢板(例如Q235)厚度的63％，大大减低了厢体重量，从而降低车辆自重；进而可有效地降低车辆燃油消耗，满足国家节能减排的需要，并大大降低其运营成本。

附图说明

图1是本发明热轧钢板生产装置的结构示意图；

图2是本发明热轧钢板生产方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式进行描述。

本发明提供一种热轧钢板，包括以下成份：0.04％～0.12％的碳；0.10％～0.60％的硅；1.40％～1.80％的锰；0.030％以下的磷；0.030％以下的硫；0.010％～0.060％的铝；0.050％～0.100％的钛；0.0080％以下的氮。根据本发明的钢板有高的强度、良好的延伸、韧性和冷弯性能。此外，钢板还有良好的可焊接性等。本发明热轧钢板的力学性能如下表中所示：

另一方面，本发明还提供一种热轧钢板的生产装置，如图1所示，包括：冶炼装置1、板坯连铸装置3、以及轧制装置5。冶炼装置1用于冶炼钢水并在冶炼过程中减少钢水增氮；板坯连铸装置3，设置在冶炼装置1的下游，用于将所述钢水铸成板坯；轧制装置5，设置在板坯连铸装置3的下游，用于将所述板坯轧制成型材并将Ti的碳化物及碳氮化物溶解及析出。

冶炼装置1包括氧气顶底复吹转炉11、LF精炼炉13、和RH真空精炼炉15，氧气顶底复吹转炉11位于LF精炼炉13的上游，RH真空精炼炉15位于LF精炼炉13的下游。

根据本发明的实施例，在氧气顶底复吹转炉11的出钢口处设置阻挡钢渣进入钢包的双挡渣装置111，通过两次挡渣操作，避免钢渣带入钢包。根据本发明的另一实施例，氧气顶底复吹转炉11的钢包底部设置控制吹氩时间和氩气流量的吹氩控制装置113，用以严格控制吹氩时间和氩气流量。可根据液面的波动情况，利用吹氩控制装置113控制氩气大流量强吹5分钟，小流量软吹8分钟，使夹杂物上浮，以避免钢水增氮。根据本发明的实施例，在LF精炼炉13的顶部设置添加钛铁的添加装置131。在造完还原渣(白渣)后，钢水中的氧很少，此时利用添加钛铁的添加装置131向钢包中添加钛铁，不易被氧化。

根据本发明的实施例，轧制装置5包括步进式加热炉51。步进式加热炉51包括多个温度递增的加热区段，以对板坯进行分段加热。其中，沿板坯运送的方向，步进式加热炉51的多个加热区段依次包括：加热温度控制在600℃至1000℃的预热段511、加热温度控制在900℃至1330℃的加热一段513、加热温度控制在1100℃至1350℃的加热二段515、加热温度控制在1150℃至1350℃的加热三段517、以及加热温度控制在1150℃至1320℃的均热段519。在加热一段513出口处，设置控制粗轧末道次温度的第一控制装置，利用冷却水喷淋装置，对轧机出口钢板进行适当淋水冷却，用于将粗轧末道次温度控制在1100℃±30℃。在均热段519出口处，设置控制精轧出口温度的第二控制装置，利用冷却水喷淋装置，对轧机入口钢板进行适当淋水冷却，以便将精轧出口温度控制在910℃±20℃。

再一方面，本发明还提供一种热轧钢板的生产方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1，冶炼钢水并在冶炼过程中减少钢水增氮。

根据本发明的实施例，氧气顶底复吹转炉11冶炼工艺的程序包括装入环节、底部吹氩环节、造渣环节、终点控制环节、出钢、脱氧及合金化环节、以及炉后吹氩环节。第一，在装入环节，装入的材质为铁水和废钢，加入比例为132吨至140吨铁水配比20吨废钢。其中，铁水必须脱硫处理后才能入炉，入炉铁水S含量≤0.005％；废钢采用优质专用废钢(如板边、坯头、坯尾)。第二，为了控制钢水增氮，整个冶炼过程底吹气体均为氩气。第三，在造渣环节，终点渣的碱度控制在3.5-4.0。一般情况下，采用单渣操作，当铁水中的硅≥1.0％时，采用双渣操作。第四，在终点控制环节，控制出钢碳C≤0.05％、出钢磷P≤0.013％、出钢温度为1680℃-1690℃。第五，在出钢、脱氧及合金化环节，采取的措施有：(1)为得到较好的钢包顶渣效果，出钢前往钢包加入一定量的预溶渣，例如在每150吨钢水中加入500kg-600kg的预溶渣；出钢过程加入一定量的石灰，例如在每150吨钢水中加入400kg-500kg的石灰；炉后再加入150kg精炼渣。(2)采用双挡渣、氧化出钢工艺，以减少出钢过程增氮。即，在氧气顶底复吹转炉11的出钢口处设置阻挡钢渣进入钢包的双挡渣装置111，利用档渣锥投放车在出钢即将结束时将档渣锥头放入转炉内部的出钢口侧，以便实现出钢过程钢渣分离目标，在出刚结束后，在出钢口外侧进行投放档渣塞，以确保下一炉钢水出钢时实现档渣，通过两次挡渣操作，避免钢渣带入钢包；同时采用氧化出钢工艺，避免钢水增氮。此外，出完钢后采用铝铁脱氧，减少钢水中的氧含量。(3)合金化控制目标为，碳(C)含量控制在0.05％-0.07％，硅(Si)含量控制在0.10％-0.25％，锰(Mn)含量控制在1.40％-1.55％，酸溶铝(Als)含量控制在0.015％以上。第六，炉后吹氩环节，在氧气顶底复吹转炉11的钢包底部设置控制吹氩时间和氩气流量的吹氩控制装置113，以流量控制阀和流量计进行控制氩气的流量和时间，通过连接金属管接入钢包透气的耐火砖，往钢包吹入氩气用以严格控制吹氩时间和氩气流量。具体来讲，可根据液面的波动情况，大流量强吹5分钟，小流量软吹8分钟，使夹杂物上浮，以避免钢水增氮。

根据本发明的实施例，LF精炼炉13工艺的控制要点包括炉渣控制环节、加入钛铁并微调钢水成分环节、钙处理环节、以及吹氩环节。第一，在炉渣控制环节，通过加入石灰和精炼渣，将炉渣成分控制为TFe的含量小于1.0％，CaO的含量为46％-50％，MgO的含量为6％-8％，SiO₂的含量为8％-12％，Al₂O₃的含量为18％-22％，炉渣碱度R为3.5-5。第二，在造完还原渣(白渣)后，此时钢水中的氧很少，在这个时机加入钛铁，不易被氧化。添加钛铁的添加装置131设置在LF精炼炉13的顶部，钛铁的加入量为4.0kg/t-5.0kg/t。在该环节，微调钢水成分，对夹杂物进行变性处理，以提高钢板的伸展能力。第三，在钙处理环节，每炉喂500m-600m硅钙线，喂入速率控制在3.5m/s-4.0m/s。第四，在吹氩环节，保证钢水的软吹氩时间大于8分钟。并且，为了避免钢水温度过多下降而导致钢水被氧化，在钢水出站前，加入钢包覆盖剂，以保护钢水。

根据本发明的实施例，RH真空精炼程序中，采取低真空度大氩气量搅拌工艺，使真空度尽快达到极限真空度，提升气体流量按50-140Nm³/h控制。整个真空脱气处理时间控制在25分钟左右，其中极限真空度保持时间大于10分钟。

步骤2，将钢水铸成板坯。

根据本发明的实施例，在板坯连铸工艺中，采用全程保护浇铸工艺，大钢包加盖保护，中钢包钢水不裸露。此外，为了使钢水在自大钢包至中钢包的保护套管中流动顺畅，需保持保护套管装直，并且氩封良好。

根据本发明的实施例，使用低碳钢板坯保护渣。为防止板坯浇注时产生裂纹，连铸二次冷却环节采用弱冷方式。

根据本发明的实施例，中包温度控制在1532℃-1540℃。根据铸机断面的不同，控制板坯的拉速，例如铸机断面为1150mm²-1800mm²，板坯的拉速控制在1.33m/min-1.10m/min。

步骤3，将板坯轧制成型材并将Ti(钛)的碳化物及碳氮化物溶解及析出。

根据本发明的实施例，板坯轧制工艺包括利用步进式加热炉51对板坯进行分段加热。对板坯进行分段加热的步骤包括：

在步进式加热炉51的预热段511，将加热温度控制在600℃至1000℃；

在步进式加热炉51的加热一段513，将加热温度控制在900℃至1330℃；

在步进式加热炉51的加热二段515，将加热温度控制在1100℃至1350℃；

在步进式加热炉51的加热三段517，将加热温度控制在1150℃至1350℃；

在步进式加热炉51的均热段519，将加热温度控制在1150℃至1320℃。

根据本发明的实施例，利用步进式加热炉51对板坯进行分段加热的步骤中，整个加热过程的加热时间大于150分钟。其中，在步进式加热炉51的加热二段515、加热三段517、和均热段519的加热时间大于90分钟。

在加热一段513出口处，控制粗轧末道次温度的第一控制装置，利用冷却水喷淋装置，对轧机出口钢板进行适当淋水冷却，将粗轧末道次温度控制在1100℃±30℃；在均热段519出口处，控制精轧出口温度的第二控制装置，增设冷却水喷淋装置，对钢板适当临水冷却，将精轧出口温度控制在910℃±20℃，获得合适的钢坯控制轧制，利用Ti(钛)的微米级甚至是纳米级尺寸的化合物随着钢的温度下降，在钢的奥氏体区析出得到强化原理，进行精确的控制其数量，以获得期望的金相组织。

根据本发明的实施例，轧制工艺的冷却方式为层流冷却方式，前段快冷。根据钢带厚度(例如2.0mm-8.0mm)不同，层流出口温度控制在(580℃～600℃)±15℃。通过合适的冷却方式，利用Ti(钛)的微米级甚至是纳米级尺寸的化合物随着钢的温度下降，在钢的铁素体区析出得到强化原理，进行精确的控制其数量，以获得期望的钢板金相组织，最终得到期望的钢板力学及使用性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种热轧钢板，其特征在于，所述热轧钢板包括以下成份：

0.04％～0.12％的碳；0.10％～0.60％的硅；1.40％～1.80％的锰；0.030％以下的磷；0.030％以下的硫；0.010％～0.060％的铝；0.050％～0.100％的钛；0.0080％以下的氮。

2.一种热轧钢板的生产装置，其特征在于，包括：

冶炼装置(1)，用于冶炼钢水并在冶炼过程中减少钢水增氮；

板坯连铸装置(3)，设置在所述冶炼装置(1)的下游，用于将所述钢水铸成板坯；

轧制装置(5)，设置在所述板坯连铸装置(3)的下游，用于将所述板坯轧制成型材并将钛的碳化物及碳氮化物溶解及析出；

其中，所述轧制装置(5)包括步进式加热炉(51)，所述步进式加热炉(51)包括多个温度递增的加热区段，以对所述板坯进行分段加热。

3.根据权利要求2所述的热轧钢板的生产装置，其特征在于，沿所述板坯运送的方向，所述步进式加热炉(51)的多个加热区段依次包括：加热温度控制在600℃至1000℃的预热段(511)、加热温度控制在900℃至1330℃的加热一段(513)、加热温度控制在1100℃至1350℃的加热二段(515)、加热温度控制在1150℃至1350℃的加热三段(517)、以及加热温度控制在1150℃至1320℃的均热段(519)。

4.根据权利要求3所述的热轧钢板的生产装置，其特征在于，

在所述加热一段(513)出口处，设置控制粗轧末道次温度的第一控制装置；以及在所述均热段(519)出口处，设置控制精轧出口温度的第二控制装置。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的热轧钢板的生产装置，其特征在于，所述冶炼装置(1)包括氧气顶底复吹转炉(11)、LF精炼炉(13)、和RH真空精炼炉(15)；

其中，所述氧气顶底复吹转炉(11)位于所述LF精炼炉(13)的上游，所述RH真空精炼炉(15)位于所述LF精炼炉(13)的下游。

6.根据权利要求5所述的热轧钢板的生产装置，其特征在于，所述氧气顶底复吹转炉(11)的出钢口处设置阻挡钢渣进入钢包的双挡渣装置(111)。

7.根据权利要求6所述的热轧钢板的生产装置，其特征在于，所述氧气顶底复吹转炉(11)的钢包底部设置控制吹氩时间和氩气流量的吹氩控制装置(113)。

8.根据权利要求5所述的热轧钢板的生产装置，其特征在于，所述LF精炼炉(13)的顶部设置添加钛铁的添加装置(131)。

9.一种热轧钢板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

冶炼钢水并在冶炼过程中减少钢水增氮；

将所述钢水铸成板坯；

将所述板坯轧制成型材并将钛的碳化物及碳氮化物溶解及析出；

其中，板坯轧制工艺包括利用步进式加热炉(51)对板坯进行分段加热。

10.根据权利要求9所述的热轧钢板的生产方法，其特征在于，利用步进式加热炉(51)对板坯进行分段加热的步骤包括：

在步进式加热炉(51)的预热段(511)，将加热温度控制在600℃至1000℃；

在步进式加热炉(51)的加热一段(513)，将加热温度控制在900℃至1330℃；

在步进式加热炉(51)的加热二段(515)，将加热温度控制在1100℃至1350℃；

在步进式加热炉(51)的加热三段(517)，将加热温度控制在1150℃至1350℃；

在步进式加热炉(51)的均热段(519)，将加热温度控制在1150℃至1320℃。

11.根据权利要求10所述的热轧钢板的生产方法，其特征在于，利用步进式加热炉(51)对板坯进行分段加热的步骤中，整个加热过程的加热时间大于150分钟，

其中，在所述步进式加热炉(51)的加热二段(515)、加热三段(517)、和均热段(519)的加热时间大于90分钟。

12.根据权利要求10或11所述的热轧钢板的生产方法，其特征在于，将所述轧制工艺的粗轧末道次温度控制在1110±30℃，精轧出口温度控制在910±20℃。

13.根据权利要求12所述的热轧钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工艺的冷却方式为层流冷却方式，层流出口温度控制在(580～600)±15℃。

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