CN105200300A

CN105200300A - 一种低合金耐候角钢的生产方法

Info

Publication number: CN105200300A
Application number: CN201510559682.4A
Authority: CN
Inventors: 王勇; 张志强; 沈俊杰; 刘大为; 祁立国; 卢伟永; 张华�; 李娜; 王建忠
Original assignee: Xuanhua Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Xuanhua Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明公开了一种低合金耐候角钢的生产方法，属于钢铁冶炼技术领域。其采用连铸全连轧角钢流程，包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制、精整工序；钢水的化学成分为:C:0.07%～0.12%；Si:0.12%～0.30%；Mn:0.6%～1.0%；P≤0.030%；S≤0.030%；V:0.050%～0.065%；Cu:0.25%～0.55%；Cr:0.4%～0.7%；Ni:0.1%～0.3%，余量为Fe。本发明在耐候结构钢国家标准的基础上，通过工艺调整及成分优化，获得了耐腐蚀性能优异的耐候角钢，填补了国家耐候角钢的技术空白。

Description

一种低合金耐候角钢的生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其是一种低合金耐候角钢的生产方法。

背景技术

角钢广泛应用于铁塔、车辆和桥梁等行业，是大气环境中服役装备的主要结构材料。在这些领域中，由于与空气直接接触的使用环境，每年因大气腐蚀造成的损失量非常巨大。在工业大气环境下，空气中SO₂被公认是影响金属腐蚀的主要污染因素。SO₂对钢材的腐蚀速率影响很大，可降低钢材表面的pH值，使金属溶解并进一步被大气中的O₂和H₂O氧化，特别是在高湿的情况下，SO₂会显著加速钢材的腐蚀。

耐候钢由于其优良的耐大气腐蚀性能，同时相对于不锈钢又具有低廉的成本，已广泛应用于各个领域。在铁路货运车厢的制造当中，其主体构件用钢即主要采用耐候钢。

目前常用的耐候钢主要是耐候钢板，国内的耐候钢一般是以Cu、P为主并添加V、Ti、Nb、Mo等合金元素的碳钢，大气条件下在锈层和基体之间形成一层约50～100μm厚的致密且与基体金属粘附性好的非晶态尖晶石型氧化物膜，阻止大气中的氧和水向钢铁基体渗入，减缓了锈蚀向钢铁材料内部发展，从而极大提高钢铁材料的耐腐蚀性能，延长使用寿命。

耐候角钢是一种优质低合金高强度耐大气腐蚀结构钢，属于世界超级钢技术前沿水平系列钢种之一，其具有耐锈、抗腐延寿、省工节能等优点，主要用于集装箱、塔架、桥梁等户外结构。目前国内耐候钢主要是耐候钢板，还没有耐候角钢，开发耐候角钢市场前景广阔，但没有生产耐候角钢的生产经验可借鉴，需摸索耐候角钢的化学成分及冶炼、轧制工艺，才能生产出满足标准要求的产品。

发明内容

本发明提供一种低合金耐候角钢的生产方法，在耐候结构钢国家标准的基础上，通过工艺调整及成分优化，获得了耐腐蚀性能优异的耐候角钢，填补了国家耐候角钢的技术空白。

本发明所采取的技术方案是：一种低合金耐候角钢的生产方法，采用连铸全连轧角钢流程，包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制、精整工序；

钢水的化学成分为:C:0.07%～0.12%；Si:0.12%～0.30%；Mn:0.6%～1.0%；P≤0.030%；S≤0.030%；V:0.050%～0.065%；Cu:0.25%～0.55%；Cr:0.4%～0.7%；Ni:0.1%～0.3%，余量为Fe；

优选的技术方案为：钢水的化学成分为:C:0.09%～0.11%，Mn:0.7%～0.9%，V:0.055%～0.065%，Cu:0.25%～0.55%;Cr:0.4%～0.7%;Ni:0.1%～0.3%。

优选的技术方案为：LF精炼造白渣，碱度不低于3.0，保持时间不低于10分钟，精炼后软吹时间不低于12分钟；

优选的技术方案为：轧制工序采取蓄热式加热炉加热，开轧温度970～1040℃，避水轧制、冷床空冷，上冷床温度850～950℃，50℃以下矫直。

优选的技术方案为：金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度7.5～9级。

炼钢工序中脱氧合金化加入Cu、Cr、Ni、V四种元素。

连铸工序稳定拉速、拉钢温度，做好保护浇注，控制好过热度；

金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度7.5～9级。

本发明根据结构用耐候角钢良好的耐大气腐蚀性能、适当的强度与韧性以及良好的焊接和成型性能的要求，在主要化学成分设计中做了综合考虑：

1、考虑到焊接结构钢对韧性和焊接性的要求，本发明将碳元素控制在0.12%以下；

2、Ni可提高Cu固溶体的溶点,在钢中加入超过Cu含量一半的Ni可改善轧制过程中Cu引起的热裂纹现象，所以设计成分中Cu:Ni≥2:1；

3、P虽然能明显提高钢的耐腐蚀性,但会恶化角钢的韧性,降低其低温冲击吸收功，为满足角钢的冲击性能，本发明采取了较低的P含量，控制在0.025%以下；

4、本发明中加入了0.4%～0.7%的Cr，Cr的加入，增加了V的固溶强化效果，减轻了V的析出强化和细晶强化的作用，使钢的晶粒度级别降低，为保证合适的晶粒度级别，适当提高了V的含量。

同时，为获得满意的尺寸和表面质量，（1）通过研究低O控制技术、高质量矩坯连铸技术，生产出了符合标准要求的坯料，为下道工序提供高质量的原料。（2）结合生产实际及该钢种的特性校核、优化各规格孔型系统，保证合适的充满度，以获得尺寸精度高的产品。

生产试验表明，本发明产品屈服强度380～415MPa，抗拉强度499～542MPa，0℃冲击实验吸收功大于100J，耐候指数6.11～6.24，上述性能指标均符合GB/T4171-2008耐候结构钢标准。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明在耐候结构钢国家标准的基础上，通过工艺调整及成分优化，获得了耐腐蚀性能优异的耐候角钢，填补了国内耐候角钢的技术空白。

本发明采用低C、Cu-Cr-Ni-V微合金化、蓄热式加热炉加热、避水轧制、冷床空冷设计，从而获得满足用户需求的耐候角钢的生产方法。

具体实施方式

本发明低合金耐候角钢的生产方法，包括如下步骤：

转炉冶炼：

1）铁水走单喷镁脱硫扒渣预处理，入炉铁水S≤0.010%；脱硫后铁水渣扒干净，铁水亮面≥70%。

2）铜板和镍板在开吹前同废钢一起加入炉内，先加铁水，再加废钢。

3）转炉双渣操作，保证终点碳、磷、温度三者协调。

4）转炉出钢过程采用挡渣帽挡前期渣，挡渣塞挡后期渣，严禁出钢过程中炉帽渣掉入钢包。

精炼工艺：

1）精炼过程加石灰及萤石造渣，采用加入改性剂、碳化硅等进行扩散脱氧，确保造白渣。碱度不低于3.0，保持时间不低于10分钟，精炼后软吹时间不低于12分钟；

2）精炼过程做好埋弧操作，确保电弧稳定，减少精炼过程钢液吸氮。

3）精炼完毕后喂入纯钙线，要求保持直线插入。

4）出站前弱吹氩20分钟以上，保证夹杂物充分上浮。

连铸工艺：

1)全程保护浇注，做好大包长水口氩封，浸入式水口加密封圈密封良好。

2)连铸恒速拉钢，采用结晶器液面自动控制。

3）严格控制钢水过热度，减少中间包钢水温度的波动，过热度控制在40℃以下。

4）采用低碳钢保护渣。

5)二冷区自动配水，采用平稳的弱冷却。

控轧控冷：

1)对铸坯加热,加热温度≤1150℃；

2)进行热轧,控制开轧温度在970～1040℃，经过7—13道次轧制，终轧温度在850～950℃，全程避水轧制；

3)在冷床上空冷到50℃以下进行矫直，然后冷锯锯切成10米定尺，包装后入库。

实施例1

本实施例中，生产材质Q355NHC，规格为100×100×10×10m的耐候角钢，成分组成及重量百分比含量：[雨林木风1]

其生产步骤为：

转炉冶炼：

1）铁水走单喷镁脱硫扒渣预处理，入炉铁水S含量0.006%；脱硫后铁水渣扒干净，铁水亮面85%。

3）转炉双渣操作，保证终点碳、磷、温度三者协调。

精炼工艺：

1）精炼过程加石灰及萤石造渣，采用加入改性剂、碳化硅等进行扩散脱氧，确保造白渣，[雨林木风2]

3）精炼完毕后喂入纯钙线，保持直线插入。

4）出站前弱吹氩25分钟。

连铸工艺：

2)连铸恒速拉钢，采用结晶器液面自动控制。

3）严格控制钢水过热度，减少中间包钢水温度的波动，过热度控制在37℃。

4）采用低碳钢保护渣。

5)二冷区自动配水，采用平稳的弱冷却。

控轧控冷：

1)对铸坯加热,加热温度1100～1140℃；

2)进行热轧,控制开轧温度1020℃左右，经过13架轧机轧制，终轧温度在890℃左右，全程避水轧制；

3)在冷床上空冷到30℃进行矫直，然后冷锯锯切成10米定尺，包装后入库。

产品性能见下表：

实施例2

生产材质Q355NHC，规格为160×160×12×12m的耐候角钢，其成分组成及重量百分比含量：C:0.11%,Si:0.25%,Mn:0.81%,P:0.018%,S:0.011%,V:0.065%,Cu:0.35%,Cr：0.49%,Ni:0.15%,其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产步骤：

1转炉冶炼：

1）铁水走单喷镁脱硫扒渣预处理，入炉铁水S含量0.008%；脱硫后铁水渣扒干净，铁水亮面87%。

3）转炉双渣操作，保证终点碳、磷、温度三者协调。

精炼工艺：

1）精炼过程加石灰及萤石造渣，采用加入改性剂、碳化硅等进行扩散脱氧，确保造白渣。碱度3.5，保持时间13分钟，精炼后软吹时间15分钟。

3）精炼完毕后喂入纯钙线，保持直线插入。

4）出站前弱吹氩23分钟。

连铸工艺：

2)连铸恒速拉钢，采用结晶器液面自动控制。

3）严格控制钢水过热度，减少中间包钢水温度的波动，过热度控制在33℃。

4）采用低碳钢保护渣。

5)二冷区自动配水，采用平稳的弱冷却。

控轧控冷：

1)对铸坯加热,加热温度1090～1120℃；

2)进行热轧,控制开轧温度1000℃左右，经过12架轧机轧制，终轧温度在880℃左右，全程避水轧制；

3)在冷床上空冷到20℃进行矫直，然后冷锯锯切成12米定尺，包装后入库。

产品性能见下表：

实施例3

本实施例中，生产材质Q355NHC，规格为180×180×14×9m的耐候角钢，其成分组成及重量百分比含量：C:0.10%,Si:0.17%,Mn:0.90%,P:0.016%,S:0.011%,V:0.050%,Cu:0.25%,Cr：0.40%,Ni:0.10%,其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产步骤为：

转炉冶炼：

3）转炉双渣操作，保证终点碳、磷、温度三者协调。

精炼工艺：

1）精炼过程加石灰及萤石造渣，采用加入改性剂、碳化硅等进行扩散脱氧，确保造白渣。碱度3.3，保持时间12分钟，精炼后软吹时间12分钟。

3）精炼完毕后喂入纯钙线，保持直线插入。

4）出站前弱吹氩25分钟。

连铸工艺：

2)连铸恒速拉钢，采用结晶器液面自动控制。

4）采用低碳钢保护渣。

5)二冷区自动配水，采用平稳的弱冷却。

控轧控冷：

1)对铸坯加热,加热温度1100～1140℃；

2)进行热轧,控制开轧温度970℃左右，经过9架轧机轧制，终轧温度在850℃左右，全程避水轧制；

3)在冷床上空冷到30℃进行矫直，然后冷锯锯切成9米定尺，包装后入库。

产品性能见下表：

实施例4

本实施例中，生产材质Q355NHC，规格为140×140×12×10m的耐候角钢，其成分组成及重量百分比含量：C:0.12%,Si:0.30%,Mn:0.90%,P:0.016%,S:0.011%,V:0.055%,Cu:0.55%,Cr：0.70%,Ni:0.30%,其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产步骤为：

转炉冶炼：

3）转炉双渣操作，保证终点碳、磷、温度三者协调。

精炼工艺：

1）精炼过程加石灰及萤石造渣，采用加入改性剂、碳化硅等进行扩散脱氧，确保造白渣。碱度3.4，保持时间14分钟，精炼后软吹时间13分钟。

3）精炼完毕后喂入纯钙线，保持直线插入。

4）出站前弱吹氩25分钟。

连铸工艺：

2)连铸恒速拉钢，采用结晶器液面自动控制。

4）采用低碳钢保护渣。

5)二冷区自动配水，采用平稳的弱冷却。

控轧控冷：

1)对铸坯加热,加热温度1100～1140℃；

2)进行热轧,控制开轧温度1040℃左右，经过10架轧机轧制，终轧温度在950℃左右，全程避水轧制；

3)在冷床上空冷到20℃进行矫直，然后冷锯锯切成10米定尺，包装后入库。

产品性能见下表：

Claims

1.一种低合金耐候角钢的生产方法，其特征在于：采用连铸全连轧角钢流程，包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制、精整工序；

钢水的化学成分为:C:0.07%～0.12%；Si:0.12%～0.30%；Mn:0.6%～1.0%；P≤0.030%；S≤0.030%；V:0.050%～0.065%；Cu:0.25%～0.55%；Cr:0.4%～0.7%；Ni:0.1%～0.3%，余量为Fe。

2.根据权利要求１所述的一种低合金耐候角钢的生产方法，其特征在于所述钢水的化学成分为:C:0.09%～0.11%，Mn:0.7%～0.9%，V:0.055%～0.065%，Cu:0.25%～0.55%;Cr:0.4%～0.7%;Ni:0.1%～0.3%。

3.根据权利要求１所述的一种低合金耐候角钢的生产方法，其特征在于所述LF精炼造白渣，碱度不低于3.0，保持时间不低于10分钟，精炼后软吹时间不低于12分钟。

4.根据权利要求１、2或3所述的一种低合金耐候角钢的生产方法，其特征在于所述轧制工序采取蓄热式加热炉加热，开轧温度970～1040℃，避水轧制、冷床空冷，上冷床温度850～950℃，50℃以下矫直。

5.根据权利要求１、2或3所述的一种低合金耐候角钢的生产方法，其特征在于所述金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度7.5～9级。