CN106834885B - 基于esp薄板坯连铸连轧流程生产薄规格q345系列钢的方法 - Google Patents
基于esp薄板坯连铸连轧流程生产薄规格q345系列钢的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，包括选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.18～0.4％的C、0.15～0.50％的Si、0.20～0.70％的Mn、0.008～0.045％的Als、≤0.0050％的S、≤0.015％的P、≤0.006％的N，其余为铁元素；将原材料依次进行转炉冶炼以及LF炉冶炼；将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢；其中，在ESP产线中，粗轧出口温度为920～980℃，精轧出口的温度为800～850℃；热轧带钢采用层流冷却前段方式冷却，冷却至530～620℃，然后进入卷取机卷取入库。利用本发明，解决传统热轧成本高、能耗大等问题，达到节能环保以及降低成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料加工与成型技术领域，更为具体地，涉及一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法。
背景技术
近几年，随着钢铁行情的持续走低，钢铁一直处于微利或无利状态，迫使钢铁厂家不得不探讨降本之道，而国内目前对环保的重视程度进一步加强，环保要求又空前严格，因此探讨降本又环保的钢铁生产工艺已经成为非常必要的生存之路。
充分利用ESP开发应用新产品符合国家总体规划和行业规划，符合国家转调创相关政策规定，能够满足工艺现代化、设备大型化、生产集约化、资源和能源循环化、能耗最小化、经济效益最佳化的高起点发展目标，对于推进钢铁行业节能减排和技术进步，促进企业转型升级、科技创新和产品结构调整，都具有十分重要的意义。
高强钢主要用于工程机械、交通运输和车辆制造行业。薄规格高强钢的使用，不仅可使制造车辆部件、起重运输设备的企业降低钢材使用量及生产成本，同时降低用户油耗成本。当前，世界能源、资源和环境保护问题日趋严峻，钢铁材料实现高强度、轻量化及节能降耗成为迫切需要。
普通热连轧线生产Q345采取加入1.5％左右的Mn，以及复合添加一定量的Ti或V来达到屈服强度≥345MPa，抗拉强度：470～630MPa的要求。
为解决上述问题，本发明提出了一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，以解决传统热轧成本高、能耗大等问题，达到节能环保以及降低成本的目的。
本发明提供一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，包括：
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.18～0.4％的C、0.15～0.50％的Si、0.20～0.70％的Mn、0.008～0.045％的Als、≤0.0050％的S、≤0.015％的P、≤0.006％的N，其余为铁元素；
将原材料依次进行转炉冶炼以及LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢；其中，在ESP产线中，粗轧出口温度为920～980℃，精轧出口的温度为800～850℃；
热轧带钢采用层流冷却前段方式冷却，冷却至530～620℃，然后进入卷取机卷取入库。
此外，优选的方案是，在ESP产线中，连铸拉速3.5～7.0m/min，粗轧入口温度为950～1050℃，感应加热出口的温度为1120～1180℃。
此外，优选的方案是，热轧带钢的厚度为1.2～3.5mm。
此外，优选的方案是，生产的Q345系列钢的基体组织为铁素体和珠光体，其中，Q345系列钢的屈服强度为400～480MPa，抗拉强度为540～590MPa，延伸率为24～30％。
从上面的技术方案可知，本发明提供的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，采用ESP工艺从连铸直接生成各种厚度规格带钢Q345系列钢，能够解决传统热轧成本高、能耗大等问题，既能够满足薄规格带钢的生成技术需求，同时也能够节能环保降低生产成本。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法流程示意图；
图2为根据本发明实施例的生成的1.5mm厚度的Q345系列钢的基体组织的结构示意图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
针对前述提出的传统热轧成本高能耗大等问题，本发明提出了一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，采用ESP工艺从连铸直接生成各种厚度规格带钢Q345系列钢，能够降低生产成本，实现以薄代厚，具有很高的社会经济效益。
其中，ESP(Endless Strip Production，无头带钢生产)产线，是阿维迪新建的新一代薄板坯连铸连轧生产线，由于其一次浇铸可生产一整条钢带，中间没有任何切头切尾，因而具有全连续带钢生产的优点，单条连铸线具有出色的生产能力、大规模生产大带宽带钢和优质带钢、从钢水到热轧卷的转换成本低、生产线工艺布置最为紧凑等特点。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，图1示出了根据本发明实施例的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法流程。
如图1所示，本发明提供的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法包括：
S110：选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.18～0.4％的C、0.15～0.50％的Si、0.20～0.70％的Mn、0.008～0.045％的Als、≤0.0050％的S、≤0.015％的P、≤0.006％的N，其余为铁元素及不可避免的杂质；
S120：将原材料依次进行转炉冶炼以及LF炉冶炼；
S130：将从LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢；其中，在ESP产线中，粗轧出口温度为920～980℃，精轧出口的温度为800～850℃；
S140：热轧带钢采用层流冷却前段方式冷却，冷却至530～620℃，然后进入卷取机卷取入库。
上述步骤为采用ESP工艺生成Q345系列钢的具体方法，本发明生产薄规格Q345系列钢的方法具体包括冶炼工序、全无头ESP薄板坯连铸连轧工序、冷却工序、卷取工序，即：混铁炉→铁水预处理→BOF(转炉冶炼)→LF(LF炉冶炼)→ESP连铸连轧→层流冷却→卷取→成品。其中，冶炼工序包括300t BOF冶炼，300tLF精炼，最后生成1.2～3.5mm厚度的热轧带钢。本发明制备的Q345系列钢屈服强度400～480MPa，抗拉强度540～590MPa，延伸率24～30％，基体组织为铁素体和珠光体，图2示出了根据本发明实施例的生成的1.5mm厚度的Q345系列钢的基体组织的结构。本发明采用全无头ESP薄板坯连铸连轧工艺可高效、低成本生产Q345系列钢，产品具有性能、尺寸稳定及规格薄的优势。
在本发明的步骤S110中，在生成低Q345系列钢的原材料选择中，C的质量百分比为0.18～0.4％，C为提高材料强度的重要元素，合理的成分设计可保证热轧Q345系列钢的使用性能同时降低生产成本。
Si在原材料中的比例为0.15-0.50％，铁素体形成元素，具有较好的脱氧效果，在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，能够有效抑制碳化物的析出，但过高则降低钢的焊接性能。
Mn在原材料中所占的比例为0.20～0.70％，Mn可强烈推迟珠光体转变，有利于贝氏体形成，但过高可使得晶粒粗化，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。并且Mn含量增加，可提高马氏体淬透性，不利于延伸率。本发明相比普通热连轧线大大降低合金Mn的添加量，且不添加其它合金元素，大大降低生产成本。
在步骤S120中，按照上述(步骤S110)的成分进行转炉、LF炉冶炼。也就是说，铁水经转炉冶炼后再经过LF炉精炼得到所需成分的钢水。
在步骤S130中，在ESP产线中，铸坯进入粗轧入口的温度为950～1050℃，中间坯在进入精轧机组前首先进入感应加热炉中，IH(感应加热出口温度为1120～1180℃，从感应加热炉出来进入精轧机组，并且精轧出口的温度不低于820℃，并且，在ESP产线中，根据实际需求，在生成设备上设定不同的参数，从而生成1.2～3.5mm不等厚度的Q345系列钢。
在本发明的实施例中，生成的Q345系列钢的厚度与其屈服强度、抗拉强度之间成反比，如果生成的Q345系列钢的厚度大，那么其屈服强度和抗拉强度会减小，如果生成的低Q345系列钢的厚度小，那么其屈服强度和抗拉强度会增大。
其中，需要说明的是，IH为感应加热出口温度，感应加热炉位于转毂剪之后，精轧机之前的位置，感应加热的作用是加热带钢，保证精轧温度，也可以说是调节中间坯的温度，IH温度按照带钢精轧要求且兼顾带钢表面质量而定，低于某一温度会造成精轧温度不合，高于某一温度则浪费能源。
其中，在ESP产线中，从LF炉冶炼出来的钢水进入连铸机，以3.5～7.0m/min的拉速进行浇铸，从连铸机出来的铸坯直接进入3架粗轧机制成中间坯，然后经过摆式剪，将铸坯头部楔形段进行分段和切掉，接着铸坯进入堆垛机(堆垛机的作用是当后面设备出现故障时，可以在此堆垛机处下线)。正常轧制时直接通过，随后中间坯经转毂式飞剪切头尾，然后进入感应加热炉加热到1120～1180℃，随后进入精轧机组，从精轧机组出来生成热轧带钢。从精轧机组生成的热轧带钢经过层流冷却后卷取入库。
根据上述生成Q345系列钢的方法，本发明根据如下的实施例作进一步的说明。
实施例1
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.185％的C、0.28％的Si、0.35％的Mn、0.0030％的S、0.012％的P、0.025％的Als、0.0035％的N，其余为铁元素及不可避免的杂质；
将原材料依次进行转炉冶炼、LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水所经过ESP产线连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷取工艺生成1.50mm厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，连铸工序控制中间包过热度20℃，拉速5.0m/min，铸坯厚度95mm；
将铸坯经三道次粗轧进行轧制，粗轧入口温度990℃，粗轧出口温度940℃；
将经粗轧中间坯产品经感应炉加热，感应炉IH出口温度控制在1140℃；
将经感应加热中间坯经7道次精轧轧制成1.5mm厚度热轧带钢，精轧出口温度控制在850℃；
将钢带经层流冷，采用前段冷却模式冷却至590℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的Q345系列钢的性能如表1所示：
表1
实施例2
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.18％的C、0.30％的Si、0.45％的Mn、0.0025％的S、0.011％的P、0.32％的Als、0.0030％的N，其余为铁元素及不可避免的杂质；
将原材料依次进行转炉冶炼、LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水所经过ESP产线生成2.0mm厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，连铸工序控制中间包过热度21℃，拉速5.0m/min，铸坯厚度95mm；
将所述铸坯经三道次粗轧进行轧制，粗轧入口温度980℃，粗轧出口温度930℃；
将所述经粗轧中间坯产品经感应炉加热，感应炉IH出口温度控制在1150℃；
将所述经感应加热中间坯经7道次精轧轧制成2.0mm厚度热轧带钢，精轧出口温度控制在840℃；
将所述钢带经层流冷，采用前段冷却模式冷却至580℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的Q345系列钢的性能如表2所示：
表2
实施例3
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.195％的C、0.25％的Si、0.5％的Mn、0.028％的Als、0.0033％的N、0.0020％的S、0.013％的P，其余为铁元素及不可避免的杂质；
将原材料依次进行转炉冶炼、LF炉冶炼；
经LF精炼的钢水所经过ESP产线连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷取工艺生成不同厚度的热轧带钢，其中，
连铸工序控制中间包过热度18℃，拉速5.0m/min，铸坯厚度95mm；
将铸坯经三道次粗轧进行轧制，粗轧入口温度970℃，粗轧出口温度930℃；
将经粗轧中间坯产品经感应炉加热，感应炉IH出口温度控制在1160℃；
将经感应加热中间坯经7道次精轧轧制成2.5mm厚度热轧带钢，精轧出口温度控制在840℃；
将钢带经层流冷，采用前段冷却模式冷却至580℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的Q345系列钢的性能如表3所示：
表3
实施例4
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.0190％的C、0.22％的Si、0.69％的Mn、0.028％的Als、0.0033％的N、0.0020％的S、0.010％的P，其余为铁元素及不可避免的杂质；
将原材料依次进行转炉冶炼、LF炉冶炼；
经LF精炼的钢水所经过ESP产线连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷取工艺生成不同厚度的热轧带钢。
连铸工序控制中间包过热度19℃，拉速5.0m/min，铸坯厚度95mm；
将铸坯经三道次粗轧进行轧制，粗轧入口温度970℃，粗轧出口温度920℃；
将经粗轧中间坯产品经感应炉加热，感应炉IH出口温度控制在1160℃；
将经感应加热中间坯经7道次精轧轧制成3.0mm厚度热轧带钢，精轧出口温度控制在830℃；
将钢带经层流冷，采用前段冷却模式冷却至570℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的Q345系列钢的性能如表4所示：
表4
实施例5
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.3％的C、0.35％的Si、0.68％的Mn、0.0030％的S、0.012％的P、0.025％的Als、0.0035％的N、，其余为铁元素及不可避免的杂质；
将原材料依次进行转炉冶炼、LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水所经过ESP产线连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷取工艺生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，连铸工序控制中间包过热度20℃，拉速3.5m/min，铸坯厚度95mm；
将铸坯经三道次粗轧进行轧制，粗轧入口温度950℃，粗轧出口温度920℃；
将经粗轧中间坯产品经感应炉加热，感应炉IH出口温度控制在1120℃；
将经感应加热中间坯经7道次精轧轧制成3.5mm厚度热轧带钢，精轧出口温度控制在800℃；
将钢带经层流冷，采用前段冷却模式冷却至530℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的Q345系列钢的性能如表5所示：
表5
实施例6
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.3％的C、0.30％的Si、0.48％的Mn、0.0040％的S、0.014％的P、0.045％的Als、0.0035％的N、，其余为铁元素及不可避免的杂质；
将原材料依次进行转炉冶炼、LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水所经过ESP产线连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷取工艺生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，连铸工序控制中间包过热度20℃，拉速5.0m/min，铸坯厚度95mm；
将铸坯经三道次粗轧进行轧制，粗轧入口温度980℃，粗轧出口温度940℃；
将经粗轧中间坯产品经感应炉加热，感应炉IH出口温度控制在1140℃；
将经感应加热中间坯经7道次精轧轧制成2.0mm厚度热轧带钢，精轧出口温度控制在820℃；
将钢带经层流冷，采用前段冷却模式冷却至600℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的Q345系列钢的性能如表6所示：
表6
实施例7
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.3％的C、0.40％的Si、0.42％的Mn、0.0050％的S、0.015％的P、0.008％的Als、0.0045％的N、，其余为铁元素及不可避免的杂质；
将原材料依次进行转炉冶炼、LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水所经过ESP产线连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷取工艺生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，连铸工序控制中间包过热度20℃，拉速7.0m/min，铸坯厚度95mm；
将铸坯经三道次粗轧进行轧制，粗轧入口温度1050℃，粗轧出口温度980℃；
将经粗轧中间坯产品经感应炉加热，感应炉IH出口温度控制在1180℃；
将经感应加热中间坯经7道次精轧轧制成1.5mm厚度热轧带钢，精轧出口温度控制在850℃；
将钢带经层流冷，采用前段冷却模式冷却至620℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的Q345系列钢的性能如表7所示：
表7
实施例8
选择原材料，其中，原材料按质量百分比包括：0.182％的C、0.35％的Si、0.65％的Mn、0.0035％的S、0.015％的P、0.025％的Als、0.0045％的N、，其余为铁元素及不可避免的杂质；
将原材料依次进行转炉冶炼、LF炉冶炼；
将从LF炉冶炼形成的钢水所经过ESP产线连铸、粗轧、精轧、层流冷却、卷取工艺生成不同厚度的热轧带钢，其中，在ESP产线中，连铸工序控制中间包过热度20℃，拉速5.0m/min，铸坯厚度95mm；
将铸坯经三道次粗轧进行轧制，粗轧入口温度950℃，粗轧出口温度980℃；
将经粗轧中间坯产品经感应炉加热，感应炉IH出口温度控制在1140℃；
将经感应加热中间坯经7道次精轧轧制成3.5mm厚度热轧带钢，精轧出口温度控制在830℃；
将钢带经层流冷，采用前段冷却模式冷却至550℃，然后进入卷取机成卷入库。
生成的Q345系列钢的性能如表8所示：
表8
需要说明的是，上述实施例生成的Q345系列钢在厚度上的浮动非常小可以忽略不计，屈服强度和抗拉强度均会有30MPa的上下浮动，在本发明中特此说明。其中，Q345系列钢的规格为1.5mm×1250mm～3.5mm×1250mm；经上述实施例的得出如表1所示的Q345系列钢屈服强度、抗拉强度以及延伸率。
通过上述实施方式可以看出，本发明提供的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，采用ESP工艺生产Q345系列钢，采用ESP工艺从连铸直接生成各种厚度规格带钢Q345系列钢，能够解决传统热轧成本高能耗大等问题，既能够满足薄规格带钢的生成技术需求，同时也能够节能环保降低生产成本。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (4)
1.一种基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，其特征在于，包括：
选择原材料，其中，所述原材料按质量百分比包括：0.18～0.3％的C、0.22～0.4％的Si、0.20～0.70％的Mn、0.008～0.045％的Als、≤0.0050％的S、≤0.015％的P、≤0.006％的N，其余为铁元素；
将所述原材料依次进行转炉冶炼以及LF炉冶炼；
将从所述LF炉冶炼形成的钢水经过ESP产线生成不同厚度的热轧带钢；其中，在所述ESP产线中，粗轧出口温度为920～980℃，精轧出口的温度为800～850℃，连铸拉速3.5～7.0m/min，粗轧入口温度为950～1050℃；
所述热轧带钢采用层流冷却前段方式冷却，冷却至530～620℃，然后进入卷取机卷取入库。
2.如权利要求1所述的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，其特征在于，
在所述ESP产线中，感应加热出口的温度为1120～1180℃。
3.如权利要求1所述的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，其特征在于，
所述热轧带钢的厚度为1.2～3.5mm。
4.如权利要求1所述的基于ESP薄板坯连铸连轧流程生产薄规格Q345系列钢的方法，其特征在于，
生产的Q345系列钢的基体组织为铁素体和珠光体，其中，所述Q345系列钢的屈服强度为400～480MPa，抗拉强度为540～590MPa，延伸率为24～30％。
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