CN107574387B - 一种225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢板及钢带制备方法 - Google Patents

一种225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢板及钢带制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢及制备方法,其化学成分为:C 0.03~0.06wt%、Si 0.01~0.03wt%、Mn 0.15~0.25wt%、S≤0.020wt%、P 0.040~0.065wt%、Als 0.040~0.070wt%、Cr 0.35~0.60wt%、Ni 0.25~0.45wt%、Cu 0.20~0.40 wt%、N≤0.0040wt%、O≤0.0020wt%、H≤0.0001wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物。高炉铁水经预处理脱硫、铁水转炉冶炼、钢水脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水VD真空精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯除鳞、钢坯控轧控冷、精轧与冷却等步骤得到225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢板及钢带。本发明解决现有低屈服点阻尼器用钢耐候性差的不足,以延长阻尼器的使用寿命,降低使用维护成本。

Description

一种225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢板及钢带制备方法
计术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢及其制备方法。
背景技术
阻尼器是结构被动控制中耗能减震的一种装置,在大中型钢结构某些部位(如支撑、剪力墙、连接缝或连接件)设置阻尼器装置,利用阻尼器低屈服点钢具有优良的塑性变形性能,在地震或风振时,通过阻尼器低屈服点钢发生塑性屈服滞回变形而耗散输入结构中的能量,吸收地震或风振输入结构的能量,以减小主体结构的地震反应,从而避免结构产生破坏或倒塌,达到减震控制的目的。
低屈服点阻尼器钢主要用于制作消能阻尼器的主要材料,其研制、发展自20世纪90年代以来受到广泛关注,低屈服点钢既具有一定的强度,同时又具有优良的塑性及极窄的屈服范围,特别适用于设计承受大载荷的阻尼器。在本发明之前已经有多个关于低屈服点钢的发明专利,如年2010公开的专利文献CN 101775536 A(225MPa级抗震用低屈服强度钢及其制造方法)、CN101781736(屈服强度225MPa级抗震建筑钢及其生产方法)、2014年公开的专利文献CN 104099517(一种225MPa级别低屈服点建筑抗震用钢的制造方法)。这些专利文献均涉及225MPa级低屈服屈钢的制造,从成分和性能上看,以上文献所涉及钢种耐候性能差,需要采用涂覆防腐涂料来延缓阻尼器用钢在大气中存在的腐蚀,以延长阻尼器的使用寿命。
本发明涉及225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢及其制备方法,以解决现有低屈服点阻尼器用钢耐候性差的不足,以延长阻尼器的使用寿命,降低使用维护成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢及其制备方法。
本发明提供的225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢,具有下列质量比的化学成分:C0.03~0.06wt%、Si 0.01~0.03wt%、Mn 0.15~0.25wt%、S≤0.020wt%、 P 0.040~0.065wt%、Als 0.040~0.070wt%、Cr 0.35~0.60wt%、Ni 0.25~0.45wt%、Cu 0.20~0.40 wt%、N≤0.0040wt%、O≤0.0020wt% 、H≤0.0001wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;通过铁水预处理脱硫、铁水转炉冶炼、钢水脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水VD真空精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯除鳞、钢坯控轧控冷、精轧与冷却等步骤得到,具体包括:
A、铁水预处理脱硫:将高炉铁水(化学成分C 4.0~4.2wt%、Si 0.20~0.40wt%、Mn0.25~0.40wt% 、P 0.130~0.160wt%、S≤0.040wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理,搅拌头插入深度控制为2200~2400mm,按8.0~10.0 kg/t的量,加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理,搅拌时间控制为5分钟;搅拌结束后进行扒后渣操作,保证钢包内铁水面裸露≥4/5,扒净脱硫渣;预处理后铁水成分控制为:C 4.0~4.2wt%、Si 0.20~0.40wt%、Mn 0.25~0.40wt% 、P 0.130~0.160wt%、S≤0.020wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、铁水转炉冶炼:将A步骤960kg/t的预处理脱硫铁水(化学成分C 4.0~4.2wt%、Si 0.20~0.40wt%、Mn 0.25~0.40wt% 、P 0.130~0.160wt%、S≤0.020wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、80kg/t的精废钢(化学成分C 0.12~0.18wt%、Si 0.12~0.30 wt%、Mn 0.35~0.55wt% 、P 0.018~0.030wt%、S 0.015~0.030wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、50kg/t的优质生铁(化学成分C 3.2~3.6wt%、Si 0.25~0.50 wt%、Mn 0.30~0.50wt% 、P 0.060~0.080wt%、S 0.010~0.023wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、1.7~3.7kg/t的铜板(Cu99.5wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、2.4~4.3kg/t的镍板(Ni 99.3wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中进行顶底复合吹炼,加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣,石灰加入量为30~40kg/t,白云石加入量为20~25kg/t,菱镁球加入量为2.0~4.0kg/t,控制终点碳含量≤0.03wt%,出钢温度为1630~1640℃;出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗,石灰加入量为2.0kg/t,出钢过程采用全程底吹氩工艺,氩气流量控制为30~50NL/min。
C、脱氧合金化:将B步骤冶炼完毕的钢水出钢,按下列脱氧合金化顺序:铝铁→低碳锰铁→低碳铬铁,当钢包中的钢水量大于1/4时,依次向钢包中加入下列物质:按3.0~4.5kg/t的量,加入下列质量比的铝铁合金:Al 75.5wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;按0.3~2.4kg/t的量,加入下列质量比的低碳锰铁:Mn 75.5wt%,C 0.6wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;按5.8~10.2kg/t的量,加入下列质量比的低碳铬铁:Cr 57.5wt%,C0.3wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金;出钢完毕后,将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼:将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带,开启氩气采用小氩量(20~30NL/min)吹氩2分钟,然后下电极采用档位7~9档化渣;通电3分钟后,抬电极观察炉内化渣情况,之后测温、取样;若渣况较稀,补加石灰5.0~7.0kg/t、电石0.5kg/t调渣,控制渣碱度为5.0~7.0;之后加入铝丸0.8~1.2kg/t调整钢液氧含量,控制钢水氧活度≤5ppm; 之后将钢水温度加热至1635~1645℃进行软吹氩处理,采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟,然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位。
E、钢水VD炉真空精炼:将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后,接通吹氩管,开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩3分钟,之后对钢水定氧定氢,同时测温取样;取样完毕后,将真空罐盖车开至工作位,合上真空罐盖,进行抽真空,真空抽至80Pa时,开始进行保真空脱气处理,同时进行底吹氩处理,氩气流量控制为20~30NL/min,在真空度80Pa条件下钢水脱气处理时间12分钟;真空脱气处理完毕后关闭真空主阀,提升罐盖,对钢水取样和定氧定氢;之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理,氩气流量为15~20NL/min,软吹氩时间为3分钟;钢水软吹氩结束后,加入钢水覆盖剂,加入量控制为1.0 kg/t,然后将钢水吊至浇铸工位。
F、钢水浇铸:在中间包钢水温度为1540~1550℃,拉速为1.1~1.2m/min,结晶器水量为350m3/h,二冷比水量为0.3~0.4L/kg,结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下,采用R8m立弯式板坯铸机将E步骤的钢水浇铸成断面230mm×1250mm的板坯。
G、将步骤F所得钢坯冷装或热送的方式送加热炉加热,采用微氧化气氛加热,加热温度1280℃~1300℃,在炉总时间150~180min,均热60~80 min分钟后出炉。钢坯上、下表面温度差≤30℃。
H、用压力为165~185bar的高压水对步骤G的高温钢坯喷射除鳞6~8秒钟。
I、将步骤H的除鳞钢坯送双机架可逆式炉卷轧机轧制,开轧温度为1240~1250℃,轧制速度为1.4~3.0m/s的条件下,每道次轧制完成后反向进行下一道次的轧制,上、下轧制道次间延迟4~5秒的时间,往复粗轧3道次,得粗轧钢带。
J、将步骤I的的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.6m/s的条件下进行往复精轧,上、下轧制道次间延迟5~8秒的时间,钢带完轧温度控制为1020~960℃;精轧所得钢带进入层流冷却段,在层流冷却辊道上以2.55~3.00m/s运行9~10s,并经层流冷却冷却至920~880℃,再卷取钢卷或剪切为钢板,空冷至室温即得225MPa级低屈服点阻尼器用钢板。
步骤J中,精轧的轧制道次与条件不同,冷却的条件不同,得到不同厚度的225MPa级低屈服点阻尼器用钢。
(1)将步骤I的的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.4m/s的条件下,往复精轧2道次得到厚度20~30mm钢带;上、下轧制道次间延迟7~8秒的时间,钢带完轧温度控制为1020~1000℃;精轧所得钢带进入层流冷却段,在层流冷却辊道上以2.55~2.65m/s运行9~10s,空冷。在层流冷却后段以9~10℃/s的冷却速度将钢带冷却至920~900℃,冷却钢带在线剪切成板后堆冷,堆冷钢板冷却至室温即得(厚度为20~30mm)225MPa级低屈服点阻尼器用钢板。
(2)将步骤I的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.4m/s的条件下,往复精轧3道次后钢带进入左炉卷炉,保温、后进行第4道次轧制,上、下轧制道次间延迟6~7秒的时间;经第4道次轧制后得到厚度10~20mm精轧钢带,第4道次钢带完轧温度控制为1000~980℃;精轧钢带进入层流冷却段,在层流冷却辊道上以2.55~2.65m/s运行9~10s后,在层流冷却后段以8~10℃/s的冷却速度将钢带冷却至880~910℃,通过卷取机卷取成钢卷,空气中自然空冷至室温,即得(厚度10~20mm)225MPa级低屈服点阻尼器用钢带。
(3)将步骤I的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.4m/s的条件下进行往复轧制,上、下轧制道次间延迟5~6秒的时间;往复精轧2道次得厚度32mm钢带,第2道次所轧制厚度小于32mm钢带进入左炉卷炉,保温、后进行第3道次轧制,钢带再往复轧制第3道次入右卷取炉,经第4道次轧制后得到厚度6~10mm钢带,第4道次钢带完轧温度控制为990~960℃。第4道次轧制所得厚度6~10mm精轧钢带进入层流冷却段,在层流冷却辊道上以2.85~3.00m/s运行9~10s、空冷,在层流冷却后段以8~9℃/s的冷却速度将钢带冷却至890~920℃,通过卷取机卷取成钢卷,空气中自然空冷至室温,即得(厚度6~10mm)225MPa级低屈服点阻尼器用钢带。
本发明具有下列优点和效果:
1、本方法轧制所得225MPa级耐候低屈服阻尼器用钢厚度为6~30mm。
2、钢成分上以低碳铝镇静钢为基础,控制提高耐候性能的P元素含量,适当添加提高耐候性元素Cr、Ni、Cu,不需要添加价格昂贵的Nb、Ti、V微合金元素,冶炼不需要真空处理,冶炼成本低。轧制后无需进行热处理,生产成本低。
3. 采用较高的加热温度,使奥氏体晶粒充分长大,轧制过程较高的开轧温度、终轧温度以及轧制道次间一定的间歇时间,使得热加工动态再结晶和静态再结晶作用充分发挥,轧制变形奥氏体晶粒充分长大并有充足时间进行组织转变。该225MPa级低屈服点阻尼器用钢组织为铁素体+少量渗碳体,铁素体晶粒度4.5~6.5级,晶粒尺寸50~80μm,塑性、韧性好。
4、本发明在双机架轧机两侧设置卷取炉,以实现可逆轧制过程中薄规格长钢带的存储和保温。
5、 本发明生产的225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢板和钢带工艺力学性能稳定,具有较高的强度,良好的成型、可焊性。在1.2%应变、l Hz的地震条件下钢板的低周疲劳性能良好,低周循环次数大于280周,滞回曲线光滑,具有良好的抗低周疲劳性能。
6. 本发明生产的225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢板和钢带耐大气腐蚀性能优异。在室温下(20℃),硫酸浓度20%,全浸24h,平均腐蚀速率≤0.136 mg/mm-2,腐蚀速率为普通Q235钢的1/5。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但不以任何方式对本发明加以限制,基于本发明教导所作的任何变换或替换,均属于本发明的保护范围。
实施例1
A、铁水预处理脱硫:将高炉铁水(化学成分C 4.0wt%、Si 0.20wt%、Mn 0.25wt% 、P0.130wt%、S 0.025wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理,搅拌头插入深度控制为2400mm,按10.0 kg/t的量,加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理,搅拌时间控制为5分钟;搅拌结束后进行扒后渣操作,保证钢包内铁水面裸露≥4/5,扒净脱硫渣;预处理后铁水成分控制为:C 4.0wt%、Si 0.20wt%、Mn 0.25wt% 、P 0.130wt%、S 0.010wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、铁水转炉冶炼:将A步骤960kg/t的预处理脱硫铁水(化学成分C 4.0wt%、Si0.20wt%、Mn 0.25wt% 、P 0.130wt%、S 0.010wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、80kg/t的精废钢(化学成分C 0.12wt%、Si 0.20wt%、Mn 0.40wt% 、P 0.018wt%、S 0.015wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、50kg/t的优质生铁(化学成分C 3.2wt%、Si 0.25 wt%、Mn0.30wt% 、P 0.060wt%、S 0.010wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、1.7kg/t的铜板(Cu99.5wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、2.4kg/t的镍板(Ni 99.3wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中进行顶底复合吹炼,加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣,石灰加入量为40kg/t,白云石加入量为25kg/t,菱镁球加入量为4.0kg/t,控制终点碳含量0.02wt%,出钢温度为1630℃;出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗,石灰加入量为2.0kg/t,出钢过程采用全程底吹氩工艺,氩气流量控制为30~50NL/min。
C、脱氧合金化:将B步骤冶炼完毕的钢水出钢,按下列脱氧合金化顺序:铝铁→低碳锰铁→低碳铬铁,当钢包中的钢水量大于1/4时,依次向钢包中加入下列物质:按3.0kg/t的量,加入下列质量比的铝铁合金:Al 75.5wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;按0.3kg/t的量,加入下列质量比的低碳锰铁:Mn 75.5wt%,C 0.6wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;按5.8kg/t的量,加入下列质量比的低碳铬铁:Cr 57.5wt%,C 0.3wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金;出钢完毕后,将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼:将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带,开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩2分钟,然后下电极采用档位7~9档化渣;通电3分钟后,抬电极观察炉内化渣情况,之后测温、取样;若渣况较稀,补加石灰7.0kg/t、电石0.5 kg/t调渣,控制渣碱度为7.0;之后加入铝丸1.2kg/t调整钢液氧含量,控制钢水氧活度5ppm; 之后将钢水温度加热至1645℃进行软吹氩处理,采用流量为30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟,然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位。
E、钢水VD炉真空精炼:将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后,接通吹氩管,开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩3分钟,之后对钢水定氧定氢,同时测温取样;取样完毕后,将真空罐盖车开至工作位,合上真空罐盖,进行抽真空,真空抽至80Pa时,开始进行保真空脱气处理,同时进行底吹氩处理,氩气流量控制为30NL/min,在真空度80Pa条件下钢水脱气处理时间12分钟;真空脱气处理完毕后关闭真空主阀,提升罐盖,对钢水取样和定氧定氢;之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理,氩气流量为20NL/min,软吹氩时间为3分钟;钢水软吹氩结束后,加入钢水覆盖剂,加入量控制为1.0 kg/t,然后将钢水吊至浇铸工位;
F、钢水浇铸:在中间包钢水温度为1550℃,拉速为1.2m/min,结晶器水量为350m3/h,二冷比水量为0.4L/kg,结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下,采用R8m立弯式板坯铸机将E步骤的钢水浇铸成断面230mm×1250mm的板坯。得到成分为C0.03wt%、Si 0.01wt%、Mn 0.15wt%、S0.010wt%、 P 0.040wt%、Als 0.040wt%、Cr 0.35wt%、Ni 0.25wt%、Cu 0.20wt%、N 0.0032wt%、O 0.0012wt% 、H 0.00007wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物的钢坯。
G、将步骤F所得钢坯冷装或热送的方式送加热炉加热,采用微氧化气氛加热,加热温度1300℃,总在炉时间150min,均热60 min分钟后出炉。钢坯上、下表面温度差≤30℃。
H、用压力为165bar的高压水对步骤G的高温钢坯喷射除鳞8秒钟;
I、将步骤H的除鳞钢坯送双机架可逆式炉卷轧机轧制,开轧温度为1250℃,轧制速度为1.4~3.0m/s的条件下,每道次轧制完成后反向进行下一道次的轧制,上、下轧制道次间延迟4~5秒的时间,往复粗轧3道次,得粗轧钢带;
J、将步骤I的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.6m/s的条件下,往复精轧2道次得厚度32mm钢带,第2道次所轧制厚度小于32mm钢带进入左炉卷炉,保温、后进行下一道次轧制,上、下轧制道次间延迟5~6秒的时间。钢带再往复轧制第3道次入右卷取炉,经第4道次轧制后得到厚度6mm钢带,第4道次钢带完轧目标温度控制为960℃。第4道次轧制所得厚度6mm精轧钢带。精轧钢带进入层流冷却段,精轧钢带进入层流冷却冷却辊道,以3.0m/s运行9s并空冷,在层流冷却后段以8℃/s的冷却速度将钢带冷却至881℃,通过卷取机卷取成钢卷,空气中自然空冷至室温,即得厚度6mm规格225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢带。其轧制程序表见表1,性能见表2。
表1 7道次轧制6mm阻尼器用钢轧制程序表
表2 6mm规格225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢带性能
实施例2
A、铁水预处理脱硫:将高炉铁水(化学成分C 4.1wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.32wt% 、P0.145wt%、S 0.030wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理,搅拌头插入深度控制为2300mm,按9.0 kg/t的量,加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理,搅拌时间控制为5分钟;搅拌结束后进行扒后渣操作,保证钢包内铁水面裸露≥4/5,扒净脱硫渣;预处理后铁水成分控制为:C 4.1wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.32wt% 、P 0.145wt%、S0.016wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、铁水转炉冶炼:将A步骤960kg/t的预处理脱硫铁水(C 4.1wt%、Si 0.30wt%、Mn0.32wt% 、P 0.145wt%、S0.016wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、80kg/t的精废钢(化学成分C 0.16wt%、Si 0.21 wt%、Mn 0.40wt% 、P 0.024wt%、S 0.022wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、50kg/t的优质生铁(化学成分C 3.4wt%、Si 0.37 wt%、Mn 0.40wt% 、P0.070wt%、S 0.016wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、2.8kg/t的铜板(Cu 99.5wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、3.4kg/t的镍板(Ni 99.3wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中进行顶底复合吹炼,加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣,石灰加入量为35kg/t,白云石加入量为22kg/t,菱镁球加入量为3.0kg/t,控制终点碳含量0.03wt%,出钢温度为1635℃;出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗,石灰加入量为2.0kg/t,出钢过程采用全程底吹氩工艺,氩气流量控制为40NL/min。
C、脱氧合金化:将B步骤冶炼完毕的钢水出钢,按下列脱氧合金化顺序:铝铁→低碳锰铁→低碳铬铁,当钢包中的钢水量大于1/4时,依次向钢包中加入下列物质:按3.8kg/t的量,加入下列质量比的铝铁合金:Al 75.5wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;按1.3kg/t的量,加入下列质量比的低碳锰铁:Mn 75.5wt%,C 0.6wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;按8.0kg/t的量,加入下列质量比的低碳铬铁:Cr 57.5wt%,C 0.3wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金;出钢完毕后,将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼:将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带,开启氩气采用小氩量(25NL/min)吹氩2分钟,然后下电极采用档位7~9档化渣;通电3分钟后,抬电极观察炉内化渣情况,之后测温、取样;若渣况较稀,补加石灰6.0kg/t、电石0.5 kg/t调渣,控制渣碱度为6.0;之后加入铝丸1.0kg/t调整钢液氧含量,控制钢水氧活度4ppm; 之后将钢水温度加热至1640℃进行软吹氩处理,采用流量为25NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟,然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位。
E、钢水VD炉真空精炼:将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后,接通吹氩管,开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩3分钟,之后对钢水定氧定氢,同时测温取样;取样完毕后,将真空罐盖车开至工作位,合上真空罐盖,进行抽真空,真空抽至80Pa时,开始进行保真空脱气处理,同时进行底吹氩处理,氩气流量控制为25NL/min,在真空度80Pa条件下钢水脱气处理时间12分钟;真空脱气处理完毕后关闭真空主阀,提升罐盖,对钢水取样和定氧定氢;之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理,氩气流量为18NL/min,软吹氩时间为3分钟;钢水软吹氩结束后,加入钢水覆盖剂,加入量控制为1.0 kg/t,然后将钢水吊至浇铸工位;
F、钢水浇铸:在中间包钢水温度为1545℃,拉速为1.2m/min,结晶器水量为350m3/h,二冷比水量为0.4L/kg,结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下,采用R8m立弯式板坯铸机将E步骤的钢水浇铸成断面230mm×1250mm的板坯。所得钢坯化学成分为C 0.04wt%、Si 0.02wt%、Mn 0.20wt%、S0.016wt%、P 0.052wt%、Als 0.058wt%、Cr0.48wt%、Ni 0.35wt%、Cu 0.30 wt%、N0.0036wt%、O 0.0017wt% 、H≤0.00008wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物。
G、将步骤F所得钢坯冷装或热送的方式送加热炉加热,采用微氧化气氛加热,加热温度1290℃,总加热时间170min,均热70 min分钟出炉。钢坯上、下表面温度差≤30℃。
H、用压力为175bar的高压水对步骤G的高温钢坯喷射除鳞7秒钟;
I、将步骤H的除鳞钢坯送双机架可逆式炉卷轧机进行轧制,开轧温度为1245℃,轧制速度为1.4~3.0m/s的条件下,每道次轧制完成后反向进行下一道次的轧制,上、下轧制道次间延迟4~5秒的时间,往复粗轧3道次,得粗轧钢带;
J、将步骤I的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.4m/s的条件下,往复精轧2道次得厚度32mm钢带,第2道次所轧制厚度小于32mm钢带进入左炉卷炉,保温、后进行下一道次轧制,上、下轧制道次间延迟5~6秒的时间。钢带再往复轧制第3道次入右卷取炉,经第4道次轧制后得到厚度12mm钢带,第4道次钢带完轧目标温度控制为980℃。第4道次轧制所得厚度12mm精轧钢带。精轧钢带进入层流冷却冷却辊道,以2.65m/s运行10s并空冷,在层流冷却后段以9℃/s的冷却速度将钢带冷却至903℃,通过卷取机卷取成钢卷,空气中自然空冷至室温,即得厚度12mm规格225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢带。其轧制程序表见表3,性能见表4。
表3 7道次轧制18mm阻尼器用钢轧制程序表
表4 18mm规格225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢带性能
实施例3
A、铁水预处理脱硫:将高炉铁水(化学成分C 4.2wt%、Si 0.40wt%、Mn 0.40wt% 、P0.160wt%、S 0.040wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理,搅拌头插入深度控制为2200mm,按8.0 kg/t的量,加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理,搅拌时间控制为5分钟;搅拌结束后进行扒后渣操作,保证钢包内铁水面裸露≥4/5,扒净脱硫渣;预处理后铁水成分控制为:C 4.2wt%、Si 0.40wt%、Mn 0.40wt% 、P 0.160wt%、S0.020wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、铁水转炉冶炼:将A步骤960kg/t的预处理脱硫铁水(C 4.2wt%、Si 0.40wt%、Mn0.40wt% 、P 0.160wt%、S 0.020wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、80kg/t的精废钢(化学成分C 0.18wt%、Si 0.30 wt%、Mn 0.55wt% 、P 0.030wt%、S 0.030wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、50kg/t的优质生铁(化学成分C 3.6wt%、Si 0.50 wt%、Mn 0.50wt% 、P0.080wt%、S 0.023wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、3.7kg/t的铜板(Cu 99.5wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)、4.3kg/t的镍板(Ni 99.3wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中进行顶底复合吹炼,加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣,石灰加入量为30kg/t,白云石加入量为20kg/t,菱镁球加入量为2.0kg/t,控制终点碳含量0.03wt%,出钢温度为1640℃;出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗,石灰加入量为2.0kg/t,出钢过程采用全程底吹氩工艺,氩气流量控制为30NL/min。
C、脱氧合金化:将B步骤冶炼完毕的钢水出钢,按下列脱氧合金化顺序:铝铁→低碳锰铁→低碳铬铁,当钢包中的钢水量大于1/4时,依次向钢包中加入下列物质:按4.5kg/t的量,加入下列质量比的铝铁合金:Al 75.5wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;按2.4kg/t的量,加入下列质量比的低碳锰铁:Mn 75.5wt%,C 0.6wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;按10.2kg/t的量,加入下列质量比的低碳铬铁:Cr 57.5wt%,C 0.3wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金;出钢完毕后,将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼:将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带,开启氩气采用小氩量(20NL/min)吹氩2分钟,然后下电极采用档位7~9档化渣;通电3分钟后,抬电极观察炉内化渣情况,之后测温、取样;若渣况较稀,补加石灰5.0kg/t、电石0.5 kg/t调渣,控制渣碱度为5.0;之后加入铝丸0.8kg/t调整钢液氧含量,控制钢水氧活度3ppm; 之后将钢水温度加热至1635℃进行软吹氩处理,采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟,然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位。
E、钢水VD炉真空精炼:将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后,接通吹氩管,开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩3分钟,之后对钢水定氧定氢,同时测温取样;取样完毕后,将真空罐盖车开至工作位,合上真空罐盖,进行抽真空,真空抽至80Pa时,开始进行保真空脱气处理,同时进行底吹氩处理,氩气流量控制为20NL/min,在真空度80Pa条件下钢水脱气处理时间12分钟;真空脱气处理完毕后关闭真空主阀,提升罐盖,对钢水取样和定氧定氢;之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理,氩气流量为15NL/min,软吹氩时间为3分钟;钢水软吹氩结束后,加入钢水覆盖剂,加入量控制为1.0 kg/t,然后将钢水吊至浇铸工位;
F、钢水浇铸:在中间包钢水温度为1540℃,拉速为1.1m/min,结晶器水量为350m3/h,二冷比水量为0.3L/kg,结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下,采用R8m立弯式板坯铸机将E步骤的钢水浇铸成断面230mm×1250mm的板坯。所得钢坯化学成分为C 0.06wt%、Si 0.03wt%、Mn 0.25wt%、S0.020wt%、P 0.065wt%、Als 0.070wt%、Cr0.60wt%、Ni 0.45wt%、Cu 0.40 wt%、N0.0040wt%、O0.0020wt% 、H0.0001wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物。
G、将步骤F所得钢坯冷装或热送的方式送加热炉加热,采用微氧化气氛加热,加热温度1280℃,总在炉时间180min,均热80 min分钟后出炉。钢坯上、下表面温度差≤30℃。
H、用压力为165~185bar的高压水对步骤G的高温钢坯喷射除鳞6秒钟;
I、将步骤H的除鳞钢坯送双机架可逆式炉卷轧机进行轧制,开轧温度为1240℃,轧制速度为1.4~3.0m/s的条件下,每道次轧制完成后反向进行下一道次的轧制,上、下轧制道次间延迟4~5秒的时间,往复粗轧3道次,得粗轧钢带;
J、将步骤I的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.4m/s的条件下,往复精轧2道次得到厚度30mm精轧钢带,钢带终轧温度控制为1020℃。钢带进入层流冷却冷却,在层流冷却辊道上以2.55m/s运行10s(同时进行空冷)后,在层流冷却后段以10℃/s的冷却速度将钢带冷却至918℃,在线剪切成板后堆冷,堆冷钢板冷却至室温即得厚度30mm规格225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢板。其轧制程序表见表5,性能见表6。
表5 5道次轧制30mm阻尼器用钢轧制程序表
表6 5道次轧制30mm阻尼器用钢性能

Claims (4)

1.一种225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢,其特征是,具有下列质量比的化学成分:C0.03~0.06wt%、Si 0.01~0.03wt%、Mn 0.15~0.25wt%、S≤0.020wt%、 P 0.040~0.065wt%、Als 0.040~0.070wt%、Cr 0.35~0.60wt%、Ni 0.25~0.45wt%、Cu 0.20~0.40wt%、N≤0.0040wt%、O≤0.0020wt%、H≤0.0001wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;所述225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢的制备方法的步骤为铁水预处理脱硫、铁水转炉冶炼、钢水脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水VD真空精炼、钢水浇铸、钢坯加热、钢坯除鳞、钢坯控轧控冷、精轧与冷却,具体包括:
A、铁水预处理脱硫:将高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理,搅拌头插入深度控制为2200~2400mm,按8.0~10.0kg/t钢的量,加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理,搅拌时间控制为5分钟;搅拌结束后进行扒后渣操作,保证钢包内铁水面裸露≥4/5,扒净脱硫渣;高炉铁水的化学成分为C 4.0~4.2wt%、Si 0.20~0.40wt%、Mn 0.25~0.40wt%、P 0.130~0.160wt%、S≤0.040wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;
B、铁水转炉冶炼:将A步骤960kg/t钢的预处理脱硫铁水、80kg/t钢的精废钢、50kg/t钢的优质生铁、1.7~3.7kg/t钢的铜板、2.4~4.3kg/t钢的镍板加入LD转炉中进行顶底复合吹炼,加入常规石灰、白云石、菱镁球造渣,石灰加入量为30~40kg/t钢,白云石加入量为20~25kg/t钢,菱镁球加入量为2.0~4.0kg/t钢,控制终点碳含量≤0.03wt%,出钢温度为1630~1640℃;出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗,石灰加入量为2.0kg/t钢,出钢过程采用全程底吹氩工艺,氩气流量控制为30~50NL/min;精废钢的化学成分为C 0.12~0.18wt%、Si 0.12~0.30wt%、Mn 0.35~0.55wt%、P 0.018~0.030wt%、S 0.015~0.030wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;优质生铁的化学成分为C 3.2~3.6wt%、Si 0.25~0.50wt%、Mn 0.30~0.50wt% 、P 0.060~0.080wt%、S 0.010~0.023wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;铜板的化学成分为Cu 99.5wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;镍板的化学成分为Ni 99.3wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;
C、脱氧合金化:将B步骤冶炼完毕的钢水出钢,当钢包中的钢水量大于1/4时,依次向钢包中加入下列物质:按3.0~4.5kg/t钢的量加入铝铁合金;按0.3~2.4kg/t钢的量加入低碳锰铁;按5.8~10.2kg/t钢的量加入低碳铬铁;在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金;铝铁合金的化学成分为Al 75.5wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;低碳锰铁的化学成分为Mn75.5wt%,C 0.6wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;低碳铬铁的化学成分为Cr 57.5wt%,C0.3wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;
D、钢水LF炉精炼:将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带,开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟,然后下电极采用档位7~9档化渣;通电3分钟后,抬电极观察炉内化渣情况,之后测温、取样;若渣况较稀,补加石灰5.0~7.0kg/t钢、电石0.5kg/t钢调渣,控制渣碱度为5.0~7.0;之后加入铝丸0.8~1.2kg/t钢调整钢液氧含量,控制钢水氧活度≤5ppm; 之后将钢水温度加热至1635~1645℃进行软吹氩处理,采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水软吹氩6分钟;
E、钢水VD炉真空精炼:将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后,接通吹氩管,开启氩气采用30NL/min的小氩量吹氩3分钟,之后对钢水定氧定氢,同时测温取样;取样完毕后,将真空罐盖车开至工作位,合上真空罐盖,进行抽真空,真空抽至80Pa时,开始进行保真空脱气处理,同时进行底吹氩处理,氩气流量控制为20~30NL/min,在真空度80Pa条件下钢水脱气处理时间12分钟;真空脱气处理完毕后关闭真空主阀,提升罐盖,对钢水取样和定氧定氢;之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理,氩气流量为15~20NL/min,软吹氩时间为3分钟;钢水软吹氩结束后,加入钢水覆盖剂,加入量控制为1.0kg/t钢,然后将钢水吊至浇铸工位;钢水的化学成分为C 0.03~0.06wt%、Si 0.01~0.03wt%、Mn 0.15~0.25wt%、S≤0.020wt%、 P 0.040~0.065wt%、Als 0.040~0.070wt%、Cr 0.35~0.60wt%、Ni 0.25~0.45wt%、Cu 0.20~0.40wt%、N≤0.0040wt%、O≤0.0020wt%、H≤0.0001wt%,其余为Fe及不可避免的不纯物;
F、钢水浇铸:在中间包钢水温度为1540~1550℃,拉速为1.1~1.2m/min,结晶器水量为350m3/h,二冷比水量为0.3~0.4L/kg,结晶器电磁搅拌电流强度为400A、运行频率为3.0Hz的条件下,采用R8m立弯式板坯铸机将E步骤的钢水浇铸成断面200mm×1250mm的板坯;
G、将步骤F所得钢坯送加热炉加热,采用微氧化气氛加热,加热温度1280℃~1300℃,在炉总时间150~180min,均热60~80min分钟后出炉;钢坯上、下表面温度差≤30℃;
H、用压力为165~185bar的高压水对步骤G的高温钢坯喷射除鳞6~8秒钟;
I、将步骤H的除鳞钢坯送双机架可逆式炉卷轧机轧制,开轧温度为1240~1250℃,轧制速度为1.4~3.0m/s的条件下,每道次轧制完成后反向进行下一道次的轧制,上、下轧制道次间延迟4~5秒的时间,往复粗轧3道次,得粗轧钢带;
J、将步骤I的的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.6m/s的条件下往复精轧,上、下轧制道次间延迟5~8秒的时间,钢带完轧温度控制为1020~960℃;精轧所得钢带进入层流冷却段,在层流冷却辊道上以2.55~3.00m/s运行9~10s同时进行空冷后,经层流冷却后段冷却至920~880℃后,钢带卷取成钢卷或剪切为钢板,缓冷至室温即得225MPa级低屈服点阻尼器用钢板。
2.根据权利要求1所述的225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢,其特征在于步骤J为将步骤I的的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.4m/s的条件下,往复精轧2道次得到厚度20~30mm钢带;上、下轧制道次间延迟7~8秒的时间,钢带完轧温度控制为1020~1000℃;精轧所得钢带进入层流冷却段,在层流冷却辊道上以2.55~2.65m/s运行9~10s同时进行空冷后,经层流冷却后段以9~10℃/s的冷却速度将钢带冷却至920~900℃,冷却钢带在线剪切成板后堆冷,堆冷钢板冷却至室温即得厚度为20~30mm的225MPa级低屈服点阻尼器用钢板。
3.根据权利要求1所述的225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢,其特征在于步骤J为将步骤I的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.4m/s的条件下进行往复轧制精轧,往复精轧第3道次后钢带进入左卷取炉,保温进行第4道次轧制,上、下轧制道次间延迟6~7秒的时间;经第4道次轧制后得到厚度10~20mm钢带,第4道次钢带完轧温度控制为1000~980℃;第4道次轧制所得厚度10~20mm精轧钢带, 精轧钢带进入层流冷却冷却,在层流冷却辊道上以2.55~2.65m/s运行9~10s同时进行空冷后,经层流冷却后段以8~10℃/s的冷却速度将钢带冷却至880~910℃,通过卷取机卷取成钢卷,空气中自然空冷至室温,即得厚度10~20mm的225MPa级低屈服点阻尼器用钢带。
4.根据权利要求1所述的225MPa级耐候低屈服点阻尼器用钢,其特征在于步骤J为将步骤I的粗轧钢带在轧制速度为2.0~3.6m/s的条件下进行往复精轧轧制,上、下轧制道次间延迟5~6秒的时间;往复精轧2道次得厚度32mm钢带,第2道次所轧制厚度小于32mm钢带进入左卷取炉,保温后进行第3道次轧制,钢带再往复轧制第3道次完轧后进入右卷取炉,经第4道次轧制后得到厚度6~10mm钢带,第4道次钢带完轧温度控制为990~960℃,第4道次轧制所得厚度6~10mm精轧钢带进入层流冷却冷却,在层流冷却辊道上以2.85~3.00m/s运行9~10s同时进行空冷后,经层流冷却后段以8~9℃/s的冷却速度将钢带冷却至890~920℃,通过卷取机卷取成钢卷,空气中自然空冷至室温,即得厚度6~10mm的225MPa级低屈服点阻尼器用钢带。
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