CN104233058A

CN104233058A - 一种超低成本的低屈服点钢及其生产方法

Info

Publication number: CN104233058A
Application number: CN201410519466.2A
Authority: CN
Inventors: 尹雨群; 苑阳阳; 赵晋斌; 邓伟
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: CN104233058B

Abstract

本发明涉及一种超低成本的低屈服点钢及其生产方法，其化学成分按重量百分比计为：C：0.005～0.05%，Si：0.15～0.25%，Mn：0.1～0.5%，P：≤0.015%，S：≤0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质元素；该生产方法包括冶炼工艺、连铸工艺、轧制工艺和热处理工艺，在轧制工艺中，轧前连铸坯加热温度介于1150℃～1250℃，使用TMCP工艺生产，一阶段轧制温度控制在1000℃~1050℃，轧制道次压下率15～20%，二阶段轧制温度控制在900℃~950℃，轧制道次压下率10～15%，随后水冷，返红温度控制在800℃~850℃。获得了性能稳定的超低成本低屈服点钢。

Description

一种超低成本的低屈服点钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及到钢铁技术领域，具体的说是一种超低成本的低屈服点钢及其生产方法。

背景技术

目前结构抗震设防的三原则为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。但是在地震时，虽然有大量建筑物没有倒塌，但是已经发生严重变形不能继续使用。为了降低地震带来的损失，研究人员在建筑物抗震方面作了大量研究工作，使用消能抗震构件可以使建筑结构抗震性能更上一层楼，全面实现“小震经济、中震不坏、大震易修、余震不倒”。

地球上每年都有大量的地震发生，给人类的生命和财产造成了巨大损失。我国自从唐山大地震后，我国就对城市建筑和抗震标准进行了严格规定。但是在强烈地震时，仍然有大量建筑物倒塌。为了降低地震带来的损失，研究人员在建筑物抗震方面作了大量研究工作。随着建筑物抗震技术的发展及对抗震机理的深入分析，消能抗震成为建筑物抗震技术的一个发展趋势。

随着钢结构建筑事业的发展，提高钢结构的抗震性能成为保证建筑安全的必要措施之一；而消能阻尼器利用软钢良好的滞回性能耗散输入的地震能量，地震时，这些阻尼器先于其他结构材料热处理技术件承受地震载荷作用，并首先发生屈服，靠反复载荷滞后吸收地震能量，抗震效果更好，用于制作这些消能阻尼器的低屈服点钢从而成为抗震用钢的一个新钢种。

目前市场上低屈服点钢按照级别可以分为三种：100MPa级、160MPa、225MPa，首先研发的国家是日本，国内研发的企业主要有宝钢、鞍钢，武钢等等，以下是与之相关的专利：

公开号为：JP2004339548A的日本专利公开了一种225MPa或235MPa低屈服点钢和它的生产方法，该产品的化学成分重量百分比为：C:0.005～0.04％，Si≤0.5％，Mn≤1.0％，P≤0.02％，S≤0.01％，Ti：0.01～0.1％，Cr：0.05～1.0％，Al≤0.06％和N≤0.006％，余量为铁和不可避免的杂质，该产品采用较低的C-Si-Mn为基础添加了Cr、Mo、Ni、Cu、B、Nb等合金中的一种或多种成分，成分比较复杂，对于工艺要求较高，添加了较多种类的贵重金属，成本较高，该设计使用贵重金属元素，成本高且对碳含量要求严格。

公开号为：JP09227936A的日本专利公开了低屈服点结构用钢板的生产，该发明采用极低C、Si、Mn和微量合金元素的复合添加成分设计，但除了微量的Ti外，还添加了Nb、B中的一种或多种，同时在热轧后需要高温进行粗化处理，增加了生产工序并提高制造成本。

公开号为：JP10324918A的日本专利公开了结构用低屈服点钢板的制造，该发明在低C、Si、Mn的基础上添加了Al、N、Ti等成分，并含有Nb、B中的一种或多种。通过低C设计，辅以轧后热处理，但是该方法增加了钢板的制造成本、冶炼难度。

公开号为：CN101775536A的中国专利公开了一种225MPa级抗震用低屈服强度钢及其制造方法，该发明采用低C,低Si-Mn的成分设计，并选择添加了Ti、Nb或V中的一种或者多种，该设计使用贵重金属元素，成本高。

公开号为：CN101781736的中国专利公开了一种屈服强度225MPa级抗震建筑用钢及其生产方法，该发明采用低C,低Si-Mn的成分设计，添加了Re、Mg等金属元素，该设计方案添加的合金冶炼难度较大、工艺难以控制，而且后续热处理时间长，增加了生产周期和成本。

因此，根据以上钢种性能及炼钢工艺存在的缺点及不足，现亟需一种冶炼难度小、工艺简单、成本较低、生产周期短的低屈服点钢及其生产方法。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种超低成本、工艺简单、生产周期短以及性能稳定的低屈服点钢及其生产方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是一种超低成本的低屈服点钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.005～0.05％，Si：0.15～0.25％，Mn：0.1～0.5％，P：≤0.015％，S：≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

本发明所述的超低成本的低屈服点钢屈服强度很低，同时对碳含量的控制是为了有效降低屈服强度、并保证高的延展率、良好的低温韧性及焊接性能，必须尽量降低合金元素的添加量、减少强化因素，实现各元素的合理匹配，因此本发明各组分限定范围的原因如下：

C：碳是钢中最常规的合金元素，碳对强度的贡献很大，在本发明中，考虑到冶炼难度和成本，碳含量控制在0.005～0.05％的范围内。

Si：硅是炼钢脱氧的必要元素，也具有一定的固溶强化作用，同时在在本发明中将硅限定在0.15～0.25％的范围内。

Mn：锰是钢中最有效的提高性能元素，具有推迟奥氏体向铁素体的转变的作用，对细化组织，提高强度和韧性有利。当锰的含量较低，上述作用不显著，过高则会引起连铸坯偏析，造成钢板的性能不均匀，本发明中锰含量控制在0.1～0.5％的范围内。

P：作为钢中有害夹杂对钢的力学性能损害很大，尤其对无间隙原子的极低屈服点宽厚钢板，P会造成严重的晶界脆化，理论上要求越低越好；但考虑到炼钢可操作性和炼钢成本，P控制在≤0.015％。

S：在钢中形成有害的硫化物夹杂物，对钢板的拉伸延伸率损害很大，理论上要求越低越好；但考虑到炼钢可操作性和炼钢成本，S含量需要控制在≤0.015％。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，所述低屈服点钢的组织为块状铁素体，组织均匀粗大，晶粒度控制在6～7级。

进一步的，所述低屈服点钢的强度级别为225±20MPa，屈强比≤80％，延伸率≥40％，0℃冲击≥200J。

一种超低成本的低屈服点钢的生产方法，包括冶炼工艺、连铸工艺、轧制工艺和热处理工艺，所述冶炼工艺采用转炉冶炼，通过顶吹，充分脱碳；再采用RH精炼进行深脱碳且降低有害气体N、H含量，再使用LF脱O、S、提高钢液纯净度，最后上板坯连铸；其特征在于：在所述轧制工艺中，轧前连铸坯加热温度介于1150℃～1250℃，使用TMCP工艺生产，一阶段轧制温度控制在1000℃～1050℃，轧制道次压下率15～20％，二阶段轧制温度控制在900℃～950℃，轧制道次压下率10～15％，随后水冷，返红温度控制在800℃～850℃。

进一步的，所述连铸坯化学成分按重量百分比计为：C：0.009％，Si：0.18％，Mn：0.39％，P：0.008％，S：0.002％，余量为铁以及不可避免的杂质元素，所述低温低屈服钢的显微组织为块状铁素体，所述铁素体的晶粒度为7级，所述轧制工艺：轧前连铸坯加热温度为1150℃，使用TMCP工艺生产，一阶段粗轧温度控制为1010℃，轧制道次压下率15％，二阶段精轧温度控制为942度；轧制道次压下率10％；随后水冷，返红温度控制为841℃；屈服度强度236Mpa，屈强比66.46％，延伸率41％，0℃冲击功260J。

进一步的，所述连铸坯化学成分按重量百分比计为：C：0.039％，Si：0.17％，Mn：0.35％，P：0.009％，S：0.005％，余量为铁以及不可避免的杂质元素，所述低温低屈服钢的显微组织为块状铁素体，所述铁素体的晶粒度为6级，所述轧制工艺：轧前连铸坯加热温度为1180℃，使用TMCP工艺生产，粗轧温度控制为1021℃，轧制道次压下率20％，精轧温度控制为931度；轧制道次压下率15％；随后水冷，返红温度控制为800℃；屈服度强度215Mpa，屈强比67.98％，延伸率42.5％，0℃冲击功258J。

进一步的，所述连铸坯化学成分按重量百分比计为：C：0.047％，Si：0.21％，Mn：0.34％，P：0.012％，S：0.008％，余量为铁以及不可避免的杂质元素，所述低温低屈服钢的显微组织为块状铁素体，所述铁素体的晶粒度为6.5级，所述轧制工艺：轧前连铸坯加热温度为1160℃，使用TMCP工艺生产，粗轧温度控制为1020℃，轧制道次压下率18％，精轧温度控制为925度；轧制道次压下率18％；随后水冷，返红温度控制为833℃；屈服度强度232Mpa，屈强比72.96％，延伸率42％，0℃冲击功2605J。

本发明的有益效果是：本发明生产的超低成本的低屈服点钢除C、Mn、Si不添加其他任何合金，没有增加任何合金成本，基本无合金成本。同时工艺简单、不需要热处理且性能稳定，生产周期短，能够快速交货。

附图说明

图1为200倍光镜下，在钢板厚度方向1/4处典型组织。

具体实施方式

本实施例提供的一种超低成本的低屈服点钢的生产方法，包括以下工艺：

1)冶炼工艺：采用转炉冶炼，通过顶吹，充分脱碳；采用RH精炼进行深脱碳且降低有害气体N、H含量，然后使用LF精炼进行脱氧、脱硫最后上板坯连铸，铸坯的化学成分按重量百分比计符合：C：0.005～0.05％，Si：0.15～0.25％，Mn：0.1～0.5％，P：≤0.015％，S：≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

根据本发明的生产工艺，冶炼工艺中本发明的钢种实际化学成分如表1所示。

表1本发明实施例的化学成分(wt％)

实施例	C	Mn	P	S	Si
						实施例1	0.009	0.39	0.008	0.002	0.18
实施例2	0.039	0.35	0.009	0.005	0.17
						实施例3	0.024	0.37	0.010	0.006	0.24
实施例4	0.015	0.30	0.011	0.010	0.20
						实施例5	0.047	0.34	0.012	0.008	0.21

2)轧制工艺：轧前连铸坯加热温度介于1150℃～1250℃，使用TMCP工艺生产，粗轧温度控制在1000℃～1050℃，轧制道次压下率15～20％，精轧温度控制在900℃～950℃，轧制道次压下率10～15％，随后水冷，返红温度控制在800℃～850℃。

表2本发明实施例的轧制工艺参数

按照本发明的工艺获得的产品性能如表3。

表3本发明实施例的产品性能

可以看出，按照本发明生产的超低成本的低屈服点钢力学性能优异，除C、Mn、Si不添加其他任何合金，没有增加任何合金成本，基本无合金成本；且不需要热处理，生产周期短，能够快速交货。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种超低成本的低屈服点钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.005～0.05%，Si：0.15～0.25%，Mn：0.1～0.5%，P：≤0.015%，S：≤0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的超低成本的低屈服点钢，其特征在于：所述低屈服点钢的组织为块状铁素体，组织均匀粗大，晶粒度控制在6~7级。

3.根据权利要求1所述的超低成本的低屈服点钢，其特征在于：所述低屈服点钢的强度级别为225±20MPa，屈强比≤80%，延伸率≥40%，0℃冲击≥200J。

4.一种超低成本的低屈服点钢的生产方法，包括冶炼工艺、连铸工艺、轧制工艺和热处理工艺，所述冶炼工艺采用转炉冶炼，通过顶吹，充分脱碳；再采用RH精炼进行深脱碳且降低有害气体N、H含量，再使用LF脱O、S、提高钢液纯净度，最后上板坯连铸；其特征在于：在所述轧制工艺中，轧前连铸坯加热温度介于1150℃～1250℃，使用TMCP工艺生产，一阶段轧制温度控制在1000℃~1050℃，轧制道次压下率15～20%，二阶段轧制温度控制在900℃~950℃，轧制道次压下率10～15%，随后水冷，返红温度控制在800℃~850℃。

5.根据权利要求4所述的超低成本的低屈服点钢的生产方法，其特征在于：所述连铸坯化学成分按重量百分比计为：C：0.009%，Si：0.18%，Mn：0.39%，P：0.008%，S：0.002%，余量为铁以及不可避免的杂质元素，所述低温低屈服钢的显微组织为块状铁素体，所述铁素体的晶粒度为7级，所述轧制工艺：轧前连铸坯加热温度为1150℃，使用TMCP工艺生产，一阶段粗轧温度控制为1010℃，轧制道次压下率15%，二阶段精轧温度控制为942度；轧制道次压下率10%；随后水冷，返红温度控制为841℃；屈服度强度236Mpa，屈强比66.46%，延伸率41%，0℃冲击功260J。

6.根据权利要求4所述的超低成本的低屈服点钢的生产方法，其特征在于：所述连铸坯化学成分按重量百分比计为：C：0.039%，Si：0.17%，Mn：0.35%，P：0.009%，S：0.005%，余量为铁以及不可避免的杂质元素，所述低温低屈服钢的显微组织为块状铁素体，所述铁素体的晶粒度为6级，所述轧制工艺：轧前连铸坯加热温度为1180℃，使用TMCP工艺生产，粗轧温度控制为1021℃，轧制道次压下率20%，精轧温度控制为931度；轧制道次压下率15%；随后水冷，返红温度控制为800℃；屈服度强度215Mpa，屈强比67.98%，延伸率42.5%，0℃冲击功258J。

7.根据权利要求4所述的超低成本的低屈服点钢的生产方法，其特征在于：所述连铸坯化学成分按重量百分比计为：C：0.047%，Si：0.21%，Mn：0.34%，P：0.012%，S：0.008%，余量为铁以及不可避免的杂质元素，所述低温低屈服钢的显微组织为块状铁素体，所述铁素体的晶粒度为6.5级，所述轧制工艺：轧前连铸坯加热温度为1160℃，使用TMCP工艺生产，粗轧温度控制为1020℃，轧制道次压下率18%，精轧温度控制为925度；轧制道次压下率18%；随后水冷，返红温度控制为833℃；屈服度强度232Mpa，屈强比72.96%，延伸率42%，0℃冲击功2605J。