CN103834861A

CN103834861A - 一种320MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法

Info

Publication number: CN103834861A
Application number: CN201410105562.2A
Authority: CN
Inventors: 付常伟; 王中学; 韩蕾蕾; 张涛; 方金林; 宋恒俊
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-06-04

Abstract

本发明公开了一种320MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法，所述320MPa级耐低温热轧H型钢的化学成分的重量百分数为：C0.05～0.11%、Si0.20～0.35%、Mn1.05～1.30%、P≤0.020%、S≤0.015%、Nb0.020～0.035%、Ti0.005～0.025%，其余为铁和微量杂质。本发明主要通过低碳含量，应用铌钛复合微合金化工艺，实现了高终轧温度条件下320MPa级耐低温热轧H型钢产品生产，制备得到的耐低温钢力学性能良好，－30℃纵向冲击功大于165J。

Description

一种320MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术、属于耐低温低合金结构钢，具体涉及一种320MPa级耐低温热轧H型钢及其制备方法。

背景技术

耐低温H型钢主要应用于高寒地区的建筑、船舶、桥梁、电站设备、水利、能源、化工、起重运输机械及其他较高载荷的钢结构件。此钢材夹杂的非金属材质少，具有在低温条件下耐冲击力的特点。

中国发明专利申请CN101255527A公开了一种具有良好低温冲击韧性的加硼H型钢及其制备方法，该发明钢成分重量百分比为：C0.08～0.20%、Mn1.00～1.60%、Si0.10～0.55%、P≤0.025%、S≤0.025%、Nb0.015～0.035%、B0.0005～0.0012%，余量为铁和微量杂质，冶炼过程中，控制钢中的气体含量[N]≤0.004%，[O]≤0.0060%，该发明主要是通过加入微量硼对钢材韧性的有利作用如抑制磷、硫偏析和沿晶断裂，改善夹杂物的形态和分布等。但需要保持较低的氮、氧含量，采用铝脱氧，才能保证良好的脱氧效果。由于型钢截面的复杂性，在冶炼过程中采用铝脱氧时，易在连铸过程中出现“套眼”问题，破坏炼钢工序生产的连续性。

中国发明专利申请CN1421286A公开了一种含铌钢H型钢的轧制方法，此发明涉及到的产品是耐-20℃低温冲击功。但其生产过程需要进行850～920℃范围内的低温控轧，生产装备和工艺水平控制要求严格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种320MPa级耐低温热轧H型钢，该耐低温热轧H型钢力学性能良好，－30℃纵向冲击功大于165J。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种320MPa级耐低温热轧H型钢，所述耐低温热轧H型钢的化学成分的重量百分数为：C0.05～0.11%、Si0.20～0.35%、Mn1.05～1.30%、P≤0.020%、S≤0.015%、Nb0.020～0.035%、Ti0.005～0.025%，其余为铁和微量杂质。

优选地，所述耐低温热轧H型钢的化学成分的重量百分数为：：C0.06～0.10%、Si0.20～0.35%、Mn1.05～1.30%、P≤0.020%、S≤0.010%、Nb0.020～0.030%、Ti0.008～0.020%，其余为铁和微量杂质。

本发明的另一个目的在于，还提供了一种320MPa级耐低温热轧H型钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1）铁水预脱硫：脱硫后保证铁水中的硫含量为≤0.010wt%；

2）转炉冶炼：采用顶吹转炉冶炼；

3）LF精炼：精炼过程中充分搅拌化渣，造黄白渣；

4）矩型坯连铸：全程保护浇注，确保大包挂长水口开浇；

5）轧制，其中，制备的耐低温热轧H型钢的化学成分的重量百分数为C0.05～0.11%、Si0.20～0.35%、Mn1.05～1.30%、P≤0.020%、S≤0.015%、Nb0.020～0.035%、Ti0.005～0.025%，其余为铁和微量杂质。

优选地，在转炉冶炼步骤中，钢包采用红净镁碳砖包，烘烤温度≥800℃；采用硅铁、金属锰、铌铁进行合金化，合金成分按中限控制；采用铝锰铁脱氧，加入量2.5～4.0kg/t钢；出钢过程中加入炉渣改质剂1.0kg，当钢水出至1/4时开始均匀加入合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。

优选地，LF精炼步骤还包括采用碳化钙、硅钙钡、铝粒进行调渣，加入量为碳化钙1.5～2.5kg/t钢、硅钙钡2.0～3.0kg/t钢，并视渣况补加铝粒脱氧。

优选地，LF精炼步骤还包括取初样后调整氧位至[O]＜20ppm定氧，喂入钛线，钛线喂入量1.2～2.4m/t钢，喂线速度不小于3m/s。

优选地，LF精炼步骤还包括精炼软吹氩之前喂CaFe线，CaFe线喂入量为100～150m/炉；精炼后保持渣面微动小氩气量搅拌10min以上，其中，所述渣面微动小氩气量是指氩气流量为50～150NL/min。

优选地，在连铸步骤中，中间包烘烤温度为1100℃，结晶器对弧，使用全程保护浇注，

其中，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆盖剂加入量为1～1.5kg/t钢，液相线温度为1518℃，中间包过热度按20～25℃控制，铸坯规格为240mm×375mm，拉速为0.6～0.9m/min。

优选地，在轧制步骤中，加热炉的均热温度为1220～1260℃，铸坯在炉时间为90～120min；开轧温度在翼缘外侧为1170℃、在腹板中央为1150℃，终轧温度在翼缘外侧为950℃、在腹板中央为830℃，轧材在冷床自然冷却，轧材的规格为H248×124H型钢。

本发明主要通过低碳含量，应用铌钛复合微合金化工艺，实现了高终轧温度条件下320MPa级耐低温热轧H型钢产品生产。

根据本发明实施例，320MPa级耐低温热轧H型钢的制备方法包括脱硫、转炉冶炼（例如，120吨顶底复吹转炉冶炼）、LF精炼、矩型坯全保护连铸、轧制（例如，1-7轧机布置型式生产线轧制）。

具体地讲，在根据本发明实施例的320MPa级耐低温热轧H型钢的制备方法中，连铸过程采用长水口全程保护浇铸。

本发明未提及的工序，均可采用现有技术。

同目前320MPa级耐低温热轧H型钢生产比较，本发明技术方案的优点在于：

1.本发明采用长水口全程保护浇铸条件下，生产出耐低温高强度结构钢；

2.本发明采用金属锰进行合金化，可有效降低合金不纯导致的转炉增碳，确保钢水低碳要求，提高产品实物耐低温性能。

3.铌钛复合微合金化工艺，炼钢工序工艺控制简单，合金回收率稳定，轧制过程不需进行低温控轧，轧后不控冷且不进行热处理，完成320MPa级耐低温（-30℃）冲击功的H型钢的成分设计及生产。

4.通过成分调整，解决了原有炼钢、轧钢设备工艺老化，难以适应高附加值型钢产品生产的难题，为实现普碳型钢生产线向高性能型钢生产线转变奠定基础。

5.本发明的耐低温性能良好，-30℃冲击功大于165J。

附图说明

图1为本发明耐低温热轧H型钢工艺流程图。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种320MPa级耐低温热轧H型钢的工艺路线为：

铁水预脱硫→转炉冶炼→LF精炼→矩型坯全保护连铸→1-7轧机布置型式生产线轧制→检验入库。

具体为：

1）铁水到脱硫站，脱硫后保证铁水中的硫含量为≤0.010wt%；

2）转炉冶炼：钢包采用红净镁碳砖包，烘烤温度≥800℃；采用硅铁、金属锰、铌铁进行合金化，合金成分按中限控制；采用铝锰铁脱氧，加入量2.5～4.0kg/t钢；出钢过程中加入炉渣改质剂1.0kg，当钢水出至1/4时开始均匀加入合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入；

3）LF精炼：采用碳化钙、硅钙钡、铝粒进行调渣，加入量为碳化钙1.5～2.5kg/t钢、硅钙钡2.0～3.0kg/t钢，并视渣况补加适量铝粒脱氧；取初样后定氧，如，喂入钛线1.2～2.4m/t钢，如氧位不能达到要求，则调整氧位至[O]＜20ppm后喂入钛线，喂线速度不小于3m/s，精炼软吹氩之前喂CaFe线，CaFe线喂入量为100～150m/炉；精炼后保持渣面微动小氩气量搅拌10min以上，其中，所述渣面微动小氩气量是指氩气流量为50-150NL/min；

4）连铸：中间包烘烤温度为1100℃，结晶器对弧，使用全程保护浇注，其中，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆盖剂加入量为1～1.5kg/t钢，液相线温度为1518℃，中间包过热度按20～25℃控制，铸坯规格为240mm×375mm，拉速为0.6～0.9m/min；

5）加热炉的均热温度为1220～1260℃，铸坯在炉时间为90～120min，开轧温度在翼缘外侧为1170℃、在腹板中央为1150℃，终轧温度在翼缘外侧为950℃、在腹板中央为830℃，轧材在冷床自然冷却，轧材的规格为H248×124H型钢。

所得钢的化学成分重量百分比见表1，轧材力学性能记录表见表2。

表1：钢的化学成分重量百分比%

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti
								1	0.05	0.20	1.05	0.016	0.015	0.020	0.005

表2：轧材力学性能记录表

实施例2

生产工艺流程、控制要点及轧材的规格与实施例1相同。所得钢的化学成分重量百分比见表3，轧材力学性能记录表见表4。

表3：钢的化学成分重量百分比%

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti
								2	0.11	0.35	1.30	0.015	0.010	0.035	0.025

表4：轧材力学性能记录表

实施例3

生产工艺流程、控制要点及轧材的规格与实施例1相同。所得钢的化学成分重量百分比见表5，轧材力学性能记录表见表6。

表5：钢的化学成分重量百分比%

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti
								3	0.10	0.25	1.25	0.016	0.008	0.023	0.020

表6：轧材力学性能记录表

实施例4

生产工艺流程、控制要点及轧材的规格与实施例1相同。所得钢的化学成分重量百分比见表7，轧材力学性能记录表见表8。

表7：钢的化学成分重量百分比%

实施例	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti
								4	0.06	0.30	1.20	0.020	0.005	0.030	0.015

表8：轧材力学性能记录表

最后需要说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种320MPa级耐低温热轧H型钢，其特征在于，所述耐低温热轧H型钢的化学成分的重量百分数为：C0.05～0.11%、Si0.20～0.35%、Mn1.05～1.30%、P≤0.020%、S≤0.015%、Nb0.020～0.035%、Ti0.005～0.025%，其余为铁和微量杂质。

2.根据权利要求1所述的320MPa级耐低温热轧H型钢，其特征在于，所述耐低温热轧H型钢的化学成分的重量百分数为：C0.06～0.10%、Si0.20～0.35%、Mn1.05～1.30%、P≤0.020%、S≤0.010%、Nb0.020～0.030%、Ti0.008～0.020%，其余为铁和微量杂质。

3.一种320MPa级耐低温热轧H型钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1）铁水预脱硫：脱硫后保证铁水中的硫含量为≤0.010wt%；

2）转炉冶炼：采用顶吹转炉冶炼；

3）LF精炼：精炼过程中充分搅拌化渣，造黄白渣；

4）矩型坯连铸：全程保护浇注，确保大包挂长水口开浇；

5）轧制，

其中，制备的耐低温热轧H型钢的化学成分的重量百分数为C0.05～0.11%、Si0.20～0.35%、Mn1.05～1.30%、P≤0.020%、S≤0.015%、Nb0.020～0.035%、Ti0.005～0.025%，其余为铁和微量杂质。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在转炉冶炼步骤中，钢包采用红净镁碳砖包，烘烤温度≥800℃；采用硅铁、金属锰、铌铁进行合金化，合金成分按中限控制；采用铝锰铁脱氧，加入量2.5～4.0kg/t钢；出钢过程中加入炉渣改质剂1.0kg，当钢水出至1/4时开始均匀加入合金，钢水出至3/4时加完，合金对准钢流冲击区加入。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，LF精炼步骤还包括采用碳化钙、硅钙钡、铝粒进行调渣，加入量为碳化钙1.5～2.5kg/t钢、硅钙钡2.0～3.0kg/t钢。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，LF精炼步骤还包括取初样后调整氧位至[O]＜20ppm定氧，喂入钛线，钛线喂入量1.2～2.4m/t钢，喂线速度不小于3m/s。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，LF精炼步骤还包括精炼软吹氩之前喂CaFe线，CaFe线喂入量为100～150m/炉；精炼后保持渣面微动小氩气量搅拌10min以上，其中，所述渣面微动小氩气量是指氩气流量为50～150NL/min。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在连铸步骤中，中间包烘烤温度为1100℃，结晶器对弧，使用全程保护浇注，

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在轧制步骤中，加热炉的均热温度为1220～1260℃，铸坯在炉时间为90～120min；开轧温度在翼缘外侧为1170℃、在腹板中央为1150℃，终轧温度在翼缘外侧为950℃、在腹板中央为830℃，轧材在冷床自然冷却，轧材的规格为H248×124H型钢。