CN103643115B

CN103643115B - 含硼的低屈强比钢及其制备方法

Info

Publication number: CN103643115B
Application number: CN201310446356.3A
Authority: CN
Inventors: 李艳; 高立福; 任继银; 李新东; 吴德发
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Laiwu Steel Group Yinshan Section Steel Co Ltd
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: CN103643115A

Abstract

提供了一种含硼的低屈强比钢及其制备方法。所述含硼的低屈强比钢的化学成分按重量百分比为：0.15%≤C≤0.19%，0.30%≤Si≤0.50%，1.15%≤Mn≤1.60%，0≤S≤0.030%，0≤P≤0.030%，0.010%≤Nb≤0.030%，0.010%≤Ti≤0.050%，0.0010%≤B≤0.0030%，0.015%≤Als≤0.050%，其余为铁和不可避免的杂质，其中Als为酸溶铝，其中，所述的低屈强比钢的屈强比≤0.68。

Description

含硼的低屈强比钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种低屈强比钢及其制备方法，更具体地说，涉及一种含硼的低屈强比钢及其制备方法。

背景技术

材料的屈服强度和抗拉强度之比称为屈强比。屈强比低，金属材料容易塑性成型，因此屈强比很早就用来表征金属材料的成型性。随着钢材的品质改进和应用拓展，屈强比对一些新开发的钢种仍是重要的技术指标之一。为了满足特殊的能要求，低屈强比钢成为研究开发的一个热点。

国家标准：GB/T1591-2008提供了一种Q345B-B钢的化学成分以及力学和工艺性能要求，如表1、表2所示。

表1Q345B-B化学成分(wt%)

C

Si

M

P

S

Nb

Ti

B

Als

≤0.20

≤0.50

≤1.70

≤0.035

≤0.07

≤0.20

-

表2Q345B-B力学和工艺性能要求

表2中，d为弯心直径，a为试样厚度

在实际应用中，往往因为使用条件和应用领域的不同，客户会提出各种附加要求。这就需要在国标的基础上，进一步改善产品性能。

目前已有不少低屈强比高强钢板的制造方法，从成分来看，合金元素添加较多，采用的是Ni、Mo、Cu成分体系，大多加入了贵金属如Ni、Mo等，增加了钢的生产成本。

另外，也有涉及的技术内容虽然不采用Ni、Mo成分体系，而使用控制轧制及控制冷却工艺，但其生产的产品均为厚度≤10mm的卷板，这种技术不适合较厚产品的制造。

另外，从生产工艺特点来看，目前低屈强比高强钢的研制和生产，绝大部分采用控制轧制+离线热处理的方法，以获得低屈强比高强度的性能要求，例如，采用亚温淬火、亚温淬火+回火等热处理工艺。虽然用上述方法可以大幅度降低钢板的屈强比，但使用热处理工序使得生产周期较长，成本增加，生产效率较低。

发明内容

为了解决上述问题中的至少一个问题，本发明提供了一种成本低廉、屈强比低且产品强度、断后伸长率和冲击韧性等综合性能优良的含硼的低屈强比钢，以及通过采用添加和控制各种合金元素，直接通过控轧控冷工艺，得到所述含硼的低屈强比钢的制备方法，其生产成本低、生产周期短并且可以生产5mm至80mm的厚度的含硼的低屈强比钢板。

本发明的示例性实施例通过调整钢的成分和制造工艺，实现对组织转变和各相比例的精确控制，最终得到特殊的力学性能的含硼的低屈强比钢。

本发明的一方面提供了一种含硼的低屈强比钢，所述含硼的低屈强比钢的化学成分按重量百分比为：0.15%≤C≤0.19%，0.30%≤Si≤0.50%，1.15%≤Mn≤1.60%，0≤S≤0.030%，0≤P≤0.030%，0.010%≤Nb≤0.030%，0.010%≤Ti≤0.050%，0.0010%≤B≤0.0030%，0.015%≤Als≤0.050%，其余为铁和不可避免的杂质，其中Als为酸溶铝，其中，所述的低屈强比钢为屈强比≤0.68。

优选地，所述含硼的低屈强比钢的化学成分重量百分比为：0.16%≤C≤0.19%，0.35%≤Si≤0.45%，1.15%≤Mn≤1.50%，0.001%≤S≤0.015%，0.0100%≤P≤0.020%，0.010%≤Nb≤0.030%，0.010%≤Ti≤0.030%，0.0010%≤B≤0.0030%，0.015%≤Als≤0.040%，其余为铁和不可避免的杂质。

进一步优选地，所述含硼的低屈强比钢的化学成分重量百分比为：C：0.18%，Si：0.40%，Mn：1.33%，S：0.005%，P：0.015%，Nb：0.030%，Ti：0.020%，B：0.0030%，Als：0.020%，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明的另一方面提供了一种含硼的低屈强比钢的制备方法，所述制备方法包括铁水预处理、冶炼、精炼、连铸、轧制，其中，控制钢的化学成分百分比含量为：0.15%≤C≤0.19%，0.30%≤Si≤0.50%，1.15%≤Mn≤1.60%，0≤S≤0.030%，0≤P≤0.030%，0.010%≤Nb≤0.030%，0.010%≤Ti≤0.050%，0.0010%≤B≤0.0030%，0.015%≤Als≤0.050%，其余为铁和不可避免的杂质，其中Als为酸溶铝，其中，所述的低屈强比钢为屈强比≤0.68。

所述铁水预处理是指铁水脱硫，铁水硫含量按质量百分比控制在0.001%-0.015%，脱硫温度为1250℃-1320℃，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。

所述冶炼是预处理后的铁水进入转炉，造渣料于终点前1min-5min加完，终渣碱度控制在R=3.0-4.0，终点压枪时间60s-120s，采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量为1.0kg/t-3.0kg/t，钢水出至四分之一时，分批加入硅锰、硅铁、铌铁，钢水出至四分之三时加完。

所述硅锰为含重量百分比为13%-25%的硅，55%-75%的锰的铁合金，所述硅锰的加入量为25kg/t-33kg/t；所述硅铁为含重量百分比为70%-78%的硅的铁合金，所述硅铁的加入量为10kg/t-20kg/t；所述铌铁为含重量百分比为50%-65%的铌的铁合金，所述铌铁的加入量为0.1kg/t-0.8kg/t。

所述精炼采用全程底吹氩搅拌，软吹氩之前喂钙铁线1.7m/t-3.3m/t，软吹氩10min-15min，加入石灰进行造渣，采用铝粒脱氧剂进行脱氧，保持时间10min-30min，终渣碱度控制在2.2-4.0，采用铌铁对成分进行微调，喂铝线增铝，喂钛线增钛，喂硼线增硼。

铝线的加入量为0m/t-3.3m/t，钛线的加入量为0.8m/t-3.3m/t，硼线的加入量为0.8m/t-2.5m/t。

所述连铸采用中碳保护渣，所述中碳保护渣成分按重量百分比计为25%≤SiO₂≤35%，35%≤CaO≤45%，1.90%≤MgO≤3.00%，3.00%≤Al₂O₃≤4.00%。

所述轧制分粗轧和精轧，控制轧制温度如下：钢坯出炉温度控制在1150℃-1220℃，钢坯粗轧开轧温度1130℃-1190℃，终轧温度1050℃-1120℃，粗轧总压缩比>50%，精轧开轧温度为840℃-1000℃，终冷温度为650℃-690℃，冷却速度为5℃/s-8℃/s。

本发明是一种经济型低合金钢，适用于有屈强比要求的设备结构件。

与现有技术相比本发明的有益效果如下：

本发明的含硼的低屈强比钢提供了比较精确的C、S、P控制范围，并且给出了Mn、Nb、Ti、B的控制范围；炼钢生产成本较低，生产过程容易稳定控制，化学成分也容易稳定控制；通过精炼控制合金成分、采用控轧控冷工艺就可以生产满足低屈强比要求，且钢板的其它综合性能优良。

具体实施方式

本发明提供了一种含硼的低屈强比钢及其制造方法。所述含硼的低屈强比钢的化学成分按重量百分比为：0.15%≤C≤0.19%，0.30%≤Si≤0.50%，1.15%≤Mn≤1.60%，S≤0.030%，P≤0.030%，0.010%≤Nb≤0.030%，0.010%≤Ti≤0.050%，0.0010%≤B≤0.0030%，0.015%≤Als≤0.050%，其余为铁和不可避免的杂质，其中Als为酸溶铝，其中，所述的低屈强比钢为屈强比≤0.68。该含硼的低屈强比钢成本低廉、屈强比低且产品强度、断后伸长率和冲击韧性等综合性能优良。

以下对本发明的含硼低屈强比钢的成分的含量控制及作用进行进一步的说明。

以对于加硼Q345B低屈强比钢产品作为基础，B的添加：为防止因B元素加入产生边部裂纹，通过添加Ti而与B相互配合减少B对钢板性能的影响；Nb的添加：添加Nb保证钢板具有足够的强度，一方面充分发挥Nb的细晶强化作用，另一方面采用低温大压下控轧工艺来细化晶粒。Al的添加：一方面可细化晶粒，提高冲击韧性，另一方面Al与Cr、Si合用，可显著提高钢的抗氧化性和抗腐蚀性能。

根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种含硼的低屈强比钢的制备方法，所述制备方法包括铁水预处理、冶炼、精炼、连铸、轧制，其中，控制钢的化学成分百分比含量为：0.15%≤C≤0.19%，0.30%≤Si≤0.50%，1.15%≤Mn≤1.60%，0≤S≤0.030%，0≤P≤0.030%，0.010%≤Nb≤0.030%，0.010%≤Ti≤0.050%，0.0010%≤B≤0.0030%，0.015%≤Als≤0.050%，其余为铁和不可避免的杂质。

如上所述地，本发明为保证加硼Q345B产品的低屈强比要求，一方面在成分设计时充分考虑各合金元素添加量，另一方面在轧制过程中采用控轧控冷工艺，以满足商业中对产品的性能的需求。

如上所述地，铁水预处理是指铁水脱硫，铁水硫含量按质量百分比控制在0.001%-0.015%，脱硫温度为1250℃-1320℃，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。

冶炼是预处理后的铁水进入转炉，造渣料于终点前1min-5min加完，终渣碱度控制在R=3.0-4.0，终点压枪时间60s-120s，采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量为1.0kg/t-3.0kg/t，钢水出至四分之一时，分批加入硅锰、硅铁、铌铁，钢水出至四分之三时加完。

硅锰为含重量百分比为13%-25%的硅，55%-75%的锰的铁合金，所述硅锰的加入量为25kg/t-33kg/t；所述硅铁为含重量百分比为70%-78%的硅的铁合金，所述硅铁的加入量为10kg/t-20kg/t；所述铌铁为含重量百分比为50%-65%的铌的铁合金，所述铌铁的加入量为0.1kg/t-0.8kg/t。

本发明不限于此，本领域的技术人员可以根据钢种所需要控制的元素比例来调节硅锰、硅铁、铌铁的加入量。

精炼采用全程底吹氩搅拌，软吹氩之前喂钙铁线1.7m/t-3.3m/t，软吹氩10min-15min，加入石灰进行造渣，采用铝粒脱氧剂进行脱氧，保持时间10min-30min，终渣碱度控制在2.2-4.0，采用铌铁对成分进行微调，喂铝线增铝，喂钛线增钛，喂硼线增硼。

本发明不限于此，本领域的技术人员可以根据实际需要进行调节铝线、钛线、硼线的加入量。

在板坯连铸步骤中，板坯连铸采用全程保护浇铸。

在轧制过程中，宽厚板轧制采用二阶段，粗轧和精轧轧制采用四辊可逆式轧机。钢坯出炉温度1150-1220℃，粗轧总压缩比>50%，精轧开轧温度850-1000℃，终冷温度为660-690℃，冷却速度为5-7℃/s。优选地，粗轧总压缩比>50%。

进一步优选的，根据本发明的示例性实施例的含硼的低屈强比钢的制备方法可以在以下工艺条件下进行操作：

1、铁水预处理

铁水脱硫严格执行工艺规程，铁水硫控制在0.001%-0.012%，温度1250-1320℃，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。

2、转炉冶炼

预处理后的铁水进入转炉，造渣料于终点前3min加完，终渣碱度控制在R=3.0-3.5，终点压枪时间65-120s。采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量1.5-3.0kg/t。钢水出至四分之一时，分批加入硅锰、硅铁、铌铁，钢水出至四分之三时加完。

3、LF精炼

采用全程底吹氩搅拌，软吹氩之前喂硅钙线加入量1.7-3.3m/t，软吹氩大于9-13min。根据实际情况加入石灰进行造渣。采用铝粒脱氧剂进行脱氧，出渣前顶渣必须为黄白渣或白渣，黄白渣或白渣保持时间10-30min，终渣碱度控制在2.2-3.5。采用铌铁对成分进行微调，喂铝线增铝，喂钛线增钛，喂硼线增硼。

4、板坯连铸

采用全程保护浇注，保护渣采用中碳保护渣，稳定拉速。

5、宽厚板轧机

宽厚板轧制是采用二阶段，粗轧和精轧轧制采用四辊可逆式轧机，钢坯出炉温度1150-1220℃，钢坯粗轧开轧温度1130-1190℃，终轧温度1050-1120℃，粗轧总压缩比>50%，精轧开轧温度840-1000℃，终冷温度为650-690℃，冷却速度为5-8℃/s。

本发明是一种经济型低合金钢，适用于有屈强比要求的设备结构件。实施例1：

低屈强比钢的化学成分重量百分比如下：

C：0.16%、Si：0.38%、Mn：1.42%、P：≤0.022%、S：≤0.002%、Nb：0.001%、Ti：0.004%，B：0.0013%，Als：0.026%，余量为铁和不可避免的杂质。

含有上述成分的低屈强比钢的制造方法，生产工艺流程包括铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、宽厚板轧制。操作步骤如下：

铁水脱硫严格执行工艺规程，铁水硫控制在0.008%，温度1250℃，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。预处理后的铁水进入转炉，造渣料于终点前3min加完，终渣碱度控制在R=3.0，终点压枪时间65s。采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量2.5kg/t。钢水出至四分之一时，分批加入硅锰、硅铁、铌铁，钢水出至四分之三时加完。转炉冶炼后的钢水进入LF精炼炉，根据实际情况加入石灰进行造渣,黄白渣或白渣保持时间为13min，采用全程底吹氩搅拌，软吹氩之前喂硅钙线，加入量2.5m/t，并软吹氩气11min。采用全程保护浇注，保护渣采用中碳保护渣。设定稳定期拉速为0.85m/min。

控制轧制温度，保证在规定的温度区间进行轧制，（1）钢坯出炉温度1150-1220℃；（2）钢坯粗轧开轧平均温度1130-1190℃，终轧平均温度≥1050℃，粗轧总压缩比>50%；（3）精轧开轧温度840-1000℃，终冷温度为650-690℃，冷却速度为5-8℃/s。

本实施例的钢板性能列于表3中。性能测试方法采用国际通用方法。

实施例2：

低屈强比钢的化学成分重量百分比如下：

C：0.16%、Si：0.37%、Mn：1.44%、P：≤0.021%、S：≤0.003%、Nb：0.001%、Ti：0.005%，B：0.0013%，Als：0.026%，余量为铁和不可避免的杂质。

具有该成分的低屈强比钢的制造方法，生产工艺流程包括铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、宽厚板轧制。操作步骤同实施例1。

实施例3：

低屈强比钢的化学成分重量百分比如下：

C：0.18%、Si：0.42%、Mn：1.34%、P：≤0.021%、S：≤0.003%、Nb：0.001%、Ti：0.005%，B：0.0015%，Als：0.032%，余量为铁和不可避免的杂质。

具有上述成分的低屈强比钢的制造方法，生产工艺流程包括铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、宽厚板轧制。

铁水脱硫严格执行工艺规程，铁水硫控制在0.005%，温度1290℃，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。

预处理后的铁水进入转炉，造渣料于终点前3min加完，终渣碱度控制在R=3.5，终点压枪时间100s。采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量2.0kg/t。钢水出至四分之一时，分批加入硅锰、硅铁、铌铁，钢水出至四分之三时加完。转炉冶炼后的钢水进入LF精炼炉，根据实际情况加入石灰进行造渣,黄白渣或白渣保持时间为13min，采用全程底吹氩搅拌，软吹氩之前喂硅钙线，加入量2.5m/t，并软吹氩气15min。采用铝粒脱氧剂进行脱氧，出渣前顶渣必须为黄白渣或白渣，且保持时间10-30min，终渣碱度控制在2.2-3.5。采用铌铁对成分进行微调，喂铝线增铝，喂钛线增钛，喂硼线增硼。铝线的加入量为0.8m/t，钛线的加入量为1.7m/t，硼线的加入量为1.7m/t。采用全程保护浇注，保护渣采用中碳保护渣。设定稳定期拉速为0.85m/min。

控制轧制温度，保证在规定的温度区间进行轧制，（1）钢坯出炉温度1150-1220℃；（2）钢坯粗轧开轧平均温度1130-1190℃，终轧平均温度≥1050℃，粗轧总压缩比>50%；（3）精轧开轧温度850-1000℃，终冷温度为660-690℃，冷却速度为6-8℃/s。

表3：实施例中钢板性能

本发明的示例性实施例通过调整钢的成分和制造工艺，实现对组织转变和各相比例的精确控制，最终得到特殊的力学性能的含硼的低屈强比钢，本发明的含硼的低屈强比钢提供了比较精确的C、S、P控制范围，并且给出了Mn、Nb、Ti、B的控制范围，炼钢生产成本较低，生产过程容易稳定控制，化学成分也容易稳定控制，通过LF精炼控制合金成分、采用控轧控冷工艺就可以生产满足低屈强比要求，钢板的其它综合性能（例如延伸率、屈服强度和抗拉强度）优良。因此，本发明的示例性实施例能够在不使用昂贵的Ni、Mo的情况下提供一种含硼的低屈强比钢，因此能够显著地降低生产成本。

另外，根据本发明的示例性实施例，能够提供一种厚度为5mm至80mm的含硼的低屈强比钢板，因此能够简化低屈强比钢的生产工艺，并提供具有较大厚度的含硼的低屈强比钢板。

尽管已经示出了本发明的实施例，但是在不脱离本发明范围的情况下，可以对实施例进行各种修改。本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种含硼的低屈强比钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括铁水预处理、冶炼、精炼、连铸、轧制，其中，控制钢的化学成分百分比含量为：

0.15％≤C≤0.19％，0.30％≤Si≤0.50％，1.15％≤Mn≤1.60％，0≤S≤0.030％，0≤P≤0.030％，0.010％≤Nb≤0.030％，0.010％≤Ti≤0.050％，0.0010％≤B≤0.0030％，0.015％≤Als≤0.050％，其余为铁和不可避免的杂质，其中Als为酸溶铝，其中，所述的低屈强比钢的屈强比≤0.68，

其中，所述轧制分粗轧和精轧，控制轧制温度如下：钢坯出炉温度控制在1150℃-1220℃，钢坯粗轧开轧温度1130℃-1190℃，终轧温度1050℃-1120℃，粗轧总压缩比>50％，精轧开轧温度为840℃-1000℃，终冷温度为650℃-690℃，冷却速度为5℃/s-8℃/s。

2.如权利要求1所述的含硼的低屈强比钢的制备方法，其特征在于，所述铁水预处理是指铁水脱硫，铁水硫含量按百分比控制在0.001％-0.015％，脱硫温度为1250℃-1320℃。

3.如权利要求1所述的含硼的低屈强比钢的制备方法，其特征在于，所述冶炼是预处理后的铁水进入转炉，造渣料于终点前1min-5min加完，终渣碱度控制在R＝3.0-4.0，终点压枪时间60s-120s，采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量为1.0kg/t-3.0kg/t，钢水出至四分之一时，分批加入硅锰、硅铁、铌铁，钢水出至四分之三时加完。

4.如权利要求3所述的含硼的低屈强比钢的制备方法，其特征在于：

所述硅锰为含重量百分比为13％-25％的硅，55％-75％的锰的铁合金，所述硅锰的加入量为25kg/t-33kg/t；

所述硅铁为含重量百分比为70％-78％的硅的铁合金，所述硅铁的加入量为10kg/t-20kg/t；

所述铌铁为含重量百分比为50％-65％的铌的铁合金，所述铌铁的加入量为0.1kg/t-0.8kg/t。

5.如权利要求1所述的含硼的低屈强比钢的制备方法，其特征在于，所述精炼采用全程底吹氩搅拌，软吹氩之前喂钙铁线1.7m/t-3.3m/t，软吹氩10min-15min，加入石灰进行造渣，采用铝粒脱氧剂进行脱氧，保持时间10min-30min，终渣碱度控制在2.2-4.0，采用铌铁对成分进行微调，喂铝线增铝，喂钛线增钛，喂硼线增硼。

6.如权利要求5所述的含硼的低屈强比钢的制备方法，其特征在于，铝线的加入量为0m/t-3.3m/t且不包括0点，钛线的加入量为0.8m/t-3.3m/t，硼线的加入量为0.8m/t-2.5m/t。

7.如权利要求1所述的含硼的低屈强比钢的制备方法，其特征在于，所述连铸采用中碳保护渣，所述中碳保护渣成分按重量百分比计为25％≤SiO₂≤35％，35％≤CaO≤45％，1.90％≤MgO≤3.00％，3.00％≤Al₂O₃≤4.00％，余量为碳和不可避免的杂质。

8.如权利要求1所述含硼的低屈强比钢的制备方法，其特征在于，所述含硼的低屈强比钢的化学成分重量百分比为：0.16％≤C≤0.19％，0.35％≤Si≤0.45％，1.15％≤Mn≤1.50％，0.001％≤S≤0.015％，0.0100％≤P≤0.020％，0.010％≤Nb≤0.030％，0.010％≤Ti≤0.030％，0.0010％≤B≤0.0030％，0.015％≤Als≤0.040％，其余为铁和不可避免的杂质，其中Als为酸溶铝。