CN103031490A

CN103031490A - 一种控制中厚板材q345钢探伤缺陷的生产方法

Info

Publication number: CN103031490A
Application number: CN2012103390293A
Authority: CN
Inventors: 宋维兆; 雷洪; 张建新; 秦军; 陈勇; 向华; 王建英
Original assignee: Baosteel Group Xinjiang Bayi Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baosteel Group Xinjiang Bayi Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-04-10

Abstract

本发明提供的一种控制中厚板材Q345钢探伤缺陷的生产方法，成分设计：C：0.15-0.18％；Si：0.25-0.35％；Mn：1.1-1.2％；P：≤0.018％；S：≤0.008％、Al：0.025-0.04％；Ti：0.015-0.02％；Ca：0.002-0.004％;AL-Ca精炼剂在LF精炼时加入，当温度达到1530℃时，开始投加AL-Ca精炼剂至钢包，加入量0.5-1.0kg/t钢;其中预处理后的铁水[S]含量0.001-0.002%，确保转炉出钢温度1620-1630℃；LF精炼炉精炼渣的Al₂O₃含量为30-35%，送电在10-15min，最终的钢水氮含量为0.002-0.004%；其中浇注罐钢水液面高度控制在500-550mm,钢包长水口采用氩封保护，使连铸钢水增氮量0.0003-0.0008%，使钢水温度连铸浇注温度为1525-1535℃。

Description

一种控制中厚板材Q345钢探伤缺陷的生产方法

技术领域

本发明涉及炼钢冶炼及铸坯浇注技术，确定的钢化学成份和工艺路线，尤其适宜降低Q345的探伤缺陷,保证Q345钢板的探伤合格。

背景技术

随着国民经济建设的发展，用户对钢板的力学性能，内外在质量提出了越来越高的要求。这就要求钢的P/S/气体（N/H/O）、夹杂物含量较低，也就是说钢的纯净度好，致密度高。而探伤检验则能宏观反映钢的纯净度和致密度。要求探伤检验交货的钢板，一般是用于制造压力容器、电站工程、船舶、桥梁、军工、高层建筑、石油化工等行业的重要结构件。探伤钢属高附加值钢，与生产同吨位的非探伤钢相比，它能为企业带来可观的经济效益。

由于碳、锰在心部的偏析，使钢板中心出现贝氏体组织"在热应力和贝氏体组织应力的作用下使钢板产生裂纹，而导致了探伤不合格，如果在铸坯浇注时加强搅拌防止碳、硫等元素的偏析，或者在轧制控冷时降低冷却速度预防贝氏体的形成，则可能会减少裂纹的出现，中心疏松是中心偏析的特有形态，这种偏析轧板后往往形成分层引发探伤不合；此外，夹杂物是造成板坯轧板后出现点状密集缺陷的主要原因。

为了满足不同国家探伤标准，国内外现有技术集中在纯净钢的生产上，对钢中的P/S、气体和夹杂物的数量提出了严格的要求，同时还要求对夹杂物进行Ca处理，使硫化物夹杂物变性达到球化控制，在炼钢设备上增设VD/RH/VOD真空精炼装备，在炼钢工序采用转炉（电炉）+精炼+真空脱气的工艺（LD+LF+VD/RH）,达到纯净钢的内质，可满足探伤合格率97％的要求；但由于增设真空脱气处理工艺的成本增加，也是钢铁企业处于进退两难的地步。

本发明方案的主要内容是利用对现有Q 345B的成份进行优化，既要保证钢材的强度、韧性、硬度，同时又要保证板坯质量，避免板坯内部[MnS]偏析引发的探伤不合格；采用大幅降低[Mn]含量，在中厚板增加ACC工序，极大地减少了板坯内部的[MnS]夹杂物产生几率，在降低合金含量的同时提高了钢板的强韧性，提高了Q345B钢板的探伤合格率。

发明内容

本发明的目在于：钢控制探伤缺陷的方法,即对成份进行优化，大幅降低[Mn]含量，提高了钢板的强韧性与探伤合格率。

本发明的目的是这样实现的：一种控制中厚板材Q345钢探伤缺陷的生产方法，以Q 345B/C/D钢种，厚度H≤30mm为例，分步骤实施；

步骤1化学成分设计：C：0.15-0.18％；Si：0.25-0.35％；Mn：1.1-1.2％；P：≤0.018％；S：≤0.008％、Al：0.025-0.04％；Ti：0.015-0.02％；Ca 0.002-0.004％;

步骤2AL-Ca精炼剂的制备：AL-Ca精炼剂在LF精炼炉加入，钢水包吊入精炼工位,测温取样，当温度达到1530℃时，开始投加AL-Ca精炼剂至钢包，加入量0.5-1.0kg/t钢;

步骤3钢中[MnS]夹杂物的控制：

其中铁水脱硫预处理：高炉铁水置于铁水包内储存，使用时需脱硫处理，处理后的铁水[S]含量0.001-0.002%；铁水兑入转炉内，转炉出钢[N]含量0.001-0.002%;

其中提高钢水温度:转炉配加废钢，确保转炉出钢温度1620-1630℃，[C]含量0.09-0.12%；[P]含量0.007-0.008%；

其中LF精炼炉的终渣的控制：精炼渣的Al₂O₃含量30-35%，送电在10-15min，使钢渣快速形成泡沫渣，以达到隔绝空气减少钢水吸氮量，最终使钢水氮含量0.002-0.004%；

其中连铸与保护：浇注时中间罐钢水液面高度控制在500-550mm,钢包长水口采用氩封保护，并配以硅酸铝纤维毡密封垫密封连铸大包长水口，减少钢水吸气量，使连铸钢水增氮量0.0003-0.0008%，使钢水温度满足连铸浇注的温度，1525-1535℃。

所述方法，选用的AL-Ca精炼剂，由宝钢集团新疆八一钢铁有限公司佳域华美公司或河南商丘市商鼎耐火材料有限公司提供。

本发明构思的原理：以超声波探伤为例，采用的超声波频率要高于20kHz，不同频率和波形的超声波，从材料返回的波形是不同的，超声波进人材料后产生机械振动，由于在材料中超声波具有不同的特性，所以超声波探伤才能测试材料的不同特性；超声波探头必须与被测材料尽量靠近，并且在探头和被测材料之间要有某种介质，在钢板的超声波探伤中，多用水作介质，即所谓“祸合水”，检测期间，所有探头处在离钢板表面同一水平面，声音祸合由水来完成；为使超声波很好地进人材料，声波必须两次通过水界面，测试过程是通过纵波和横波两种波形来完成的，纵波用来检测钢板内部缺陷，适合于检测钢板内部的分层、夹渣和球状裂纹;横波用来检测钢板表面和内部的纵向线状缺陷。

轧后加速冷却控制ACC（Accelerated cooling control）是控制轧后钢材的开冷温度，终冷温度和冷却速率以达到在线控制相变组织和相变组织的微细化，一方面它可提高钢材的强韧性；另一方面，与控轧相比，控轧控冷可降低碳当量约0.08%；与正火热处理相比，可降低碳当量0.12%，改善焊接性能；其次，采用控轧控冷时，铌将产生显著的晶粒细化和一定程度的沉淀强化作用，钒能产生较强的沉淀强化作用，而钛则起到沉淀强化和晶粒细化的双重作用。采用该方法有效提高了Q345B钢板的探伤合格率.彰显技术进步。

具体实施方式

本发明结合实施例作进一步说明。

实施例

1、成分设计:适用钢种Q 345B/C/D、厚度H≤30mm；成份见表1。

表1优化成份（％）

由上表数据得知：采用严于国家标准的企业内控化学成分，即降低钢的锰含量和硫含量，减少[MnS]的夹杂物。

2、钢中[MnS]夹杂物的控制

工艺路线为：铁水脱硫处理--120t转炉—LF--板坯连铸-加热炉--中板轧制--ACC—收集

通过成份设计控制钢水锰含量可大幅减轻MnS夹杂物的产生，另外，采取以下操作也可有效降低[MnS]的产生。

（1）铁水脱硫预处理降低铁水硫含量[S]<0.002%,转炉出钢[N]含量小于0.002%。

（2）转炉提高钢水温度、成分命准率，降低再次下枪吹氧次数（此时由于后搅拌时期，渣位低，钢水液面重新被吹开时造成钢水增氮，再吹一次可增氮5～10PPm，再吹两次可增氮20PPm），从而降低钢水增氮；出钢时出钢口园整，防止出钢钢水散流；转炉出钢温度大于1620℃，[C]控制在0.09%～0.12%；[P]<0.008%。

（3）LF造渣、脱硫去除夹杂

LF造渣传统的方式是利用CaO-Al2O3-CaF2-SiO2-MgO五元渣系，采用电石、碳化硅、硅铁粉、铝粒进行扩散脱氧，并在LF精炼处理结束喂硅钙线和钙铁线进行钙处理。但Al₂O₃的变性处理和上浮去除效果并不完全（限制环节有两点:一是钙的气化，收得率低；二是由于Al₂O₃在钢水中分散分布，而钙线的喂入不能深入到钢包底部，制约了CaO和Al₂O₃反应）。

本方法在LF精炼中加入AL-Ca精炼剂，其主要成分为金属铝粉大于35%，硅钙粉大于10%，Al₂O₃大于50%，其它成分小于3.0%，加入黏结剂冷固结而成；在钢包内加入AL-Ca精炼剂不但可以深度脱氧、提高钙的收得率，而且由于增大了Al₂O₃和CaO的碰撞几率，增加了Al₂O₃夹杂的球化去除效果。

转炉出钢后加入200kg的AL-Ca精炼剂，LF精炼渣配比对钢水中的非金属夹杂具有很强的吸附去除能力，再有钢包底吹氩弱搅拌。钢中的A、B类非金属夹杂小于1.0级。对细小的不易上浮AL₂O₃夹杂进行钙处理，进一步净化钢水以提高钢材韧性。

LF精炼终渣Al₂O₃含量大于30%，送电时间控制在15min之内，有效控制了LF处理过程钢水增氮，钢水氮含量小于0.0040%。

（4）连铸保护浇铸，连铸大包长水口采用一种新型的密封圈+氩封保护，材质为纤维质硅酸铝棉及高温粘结剂；连铸过程钢水增量氮小于0.0008%，钢水过热度是影响铸坯偏析的主要因素，因此连铸时中间包钢水温度控制在1525℃（根据成分实绩计算出Q 345B的液相线温度为1515℃）。

3、Q 345B钢批量生产的材中的有害元素、非金属夹杂及钢材偏析控制结果

（1）钢材[S]小于0.006%，钢材[N]小于0.005%，以减少铸坯的硫化物偏析和Nb(C_x、N_y)生成。

（2）A类非金属夹杂小于0.5级；B类非金属夹杂小于1.0级；C类非金属夹杂为0(完全去除)；D类非金属夹杂小于0.5级。

本工艺在保证产品质量的前提下，省去了RH处理工序，降低了成本，经过多轮试验，确定Q 345B钢最佳成分范围及冶炼操作方法完全满足标准要求，性能如表2所示。

表2Q 345B钢成分范围及冶炼操作方法性能

由上表数据的得知：Q345B钢抗拉强度大于520mPa，屈服强度在420-530mPa，－10℃冲击功大于30J。

经过3万多吨的生产，已具备稳定批量供货的能力，中板Q345B过ACC降合金的工艺已完善，产品能较好地满足用户要求，用户使用中，钢板探伤合格率控制在98％以上，这在国内目前是最佳指标，即国内企业Q345B/C/D未过RH的探伤合格率在85～90％。

Claims

1.一种控制中厚板材Q345钢探伤缺陷的生产方法，其特征在于：以Q345B/C/D 钢种，厚度H≤30mm为例，分步骤实施；

步骤1化学成分设计：C：0.15-0.18％；Si：0.25-0.35％； Mn：1.1-1.2％；P：≤0.018％；S：≤0.008％、Al：0.025-0.04％；Ti：0.015-0.02％；Ca：0.002-0.004％;

步骤2 添加AL-Ca精炼剂： AL-Ca精炼剂在LF精炼时加入，钢水包吊入精炼工位, 取样测温，当温度达到1530℃时，开始投加AL-Ca精炼剂至钢包，加入量0.5-1.0 kg/t钢;

步骤3钢中[MnS]夹杂物的控制：

其中铁水脱硫预处理：高炉铁水置于铁水包内储存，使用时需脱硫处理，处理后的铁水[S] 含量0.001-0.002%；将铁水兑入转炉内，转炉出钢[N]含量0.001-0.002%;

其中提高钢水温度:转炉配加废钢，确保转炉出钢温度1620-1630℃，此时[C] 含量0.09-0.12%；[P] 含量0.007-0.008%；

其中LF精炼炉的终渣控制： LF精炼炉精炼渣的Al₂O₃含量为30-35%，送电在10-15min，使钢渣快速形成泡沫渣，达到隔绝空气减少钢水吸氮量，最终的钢水氮含量为0.002-0.004%；

其中连铸与保护：浇注时中间罐钢水液面高度控制在500-550mm ,钢包长水口采用氩封保护，并配以硅酸铝纤维毡密封垫密封连铸大包长水口，减少钢水吸气量，使连铸钢水增氮量0.0003-0.0008%，使钢水温度满足连铸浇注的温度，即1525-1535℃。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：AL-Ca精炼剂为市场采购产品。