CN109355562A - 一种高强度特种钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度特种钢的生产方法，包括特种钢，所述特种钢的生产工艺路线为：铁水脱硫→转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸→热连轧→酸洗冷轧→连续退火→精整→性能检验→探伤；所述特种钢的化学组成百分含量为：C：0.13～0.155％、Si：0～0.15％、Mn：1.125～1.145％、P：0～0.015％、S：0～0.002％、Cr：0.45～0.55％、Ni：0.1～0.2％、Cu：0.25～0.35％、Al：0.02～0.04％、N：0～0.004％、Ti：0.018～0.036％；其余为Fe及不可控制的杂质元素。本发明具有低碳当量设计，产生冷裂纹倾向小；板坯低倍质量好，合适的轧制和热处理工艺，钢板等离子切割或火焰切割前不需预热，切割后不需保温或热处理，切割面着色探伤无缺陷，高强，高韧性等优点。

Description

一种高强度特种钢的生产方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，具体为一种高强度特种钢的生产方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，超高强度钢替代普通强度钢应用于钢铁业和汽车工业，超高强度钢可使汽车轻量化，同时降低汽车摩擦噪音、降低排放、提高车身质量，实现节能减排。
先进高强度钢主要包括低合金高强度钢、双相钢、相变诱发塑性钢、复相钢、马氏体钢，其中马氏体高强钢是商业化强度最高的高强钢，强度在800～1700MPa之间，主要用于汽车支撑承重部件，为适应市场竞争需要，都在进行超高强度钢的研发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度特种钢的生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高强度特种钢的生产方法，包括特种钢，所述特种钢的生产工艺路线为：铁水脱硫→转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸→热连轧→酸洗冷轧→连续退火→精整→性能检验→探伤；
所述特种钢的化学组成百分含量为：C：0.13～0.155％、Si：0～0.15％、Mn：1.125～1.145％、P：0～0.015％、S：0～0.002％、Cr：0.45～0.55％、Ni：0.1～0.2％、Cu：0.25～0.35％、Al：0.02～0.04％、N：0～0.004％、Ti：0.018～0.036％；其余为Fe及不可控制的杂质元素；
所述特种钢的生产工艺路线具体包括以下步骤：
（1）、转炉出钢过程加入足量的硅锰合金和铝合金，并使用合成渣进行渣洗，出钢结束后喂入铝线，控制钢液中Als%≥0.040%；
（2）、LF冶炼过程采用CaO、CaC2、Al2O3造渣，并通过向渣面撒铝粒和向钢水喂入铝线脱氧；冶炼过程全程吹氩，造白渣后进行大氩气强搅拌5～10 min；钢水出站前喂入钙线100～200m；LF冶炼结束时钢液中控制Als%≥0.060%，硫含量≤0.005%；
（3）、钢水在VD真空处理过程中全程吹氩气，在50～70Pa压力下保持12～20min，确保钢水中氢含量控制在0.0002%以下，硫含量≤0.003%；破真空后喂入钙线80～150m，控制钙硫比Ca/S≥1.2，保持软吹状态15～30min；
（4）、连铸浇注过程中，大包长水口和浸入式水口采取氩气密封，中包使用中包盖板和中包覆盖剂隔绝空气；
（5）、热连轧时，先将连铸后的板坯重新加热至1230℃～1250℃，在炉时间不低于110min；热连轧终轧温度范围为880℃～920℃；热连轧后采用前段冷却方式分别快速冷却至670℃～700℃卷取和630℃～660℃卷取进行分级控制；
（6）、酸洗冷轧过程中，冷轧压下率控制为58％～80％；
（7）、连续退火过程中，带钢运行速度控制在80m/min～200m/min；退火均热温度分别按820℃～830℃和790℃～800℃进行分级控制，热连轧后的卷取温度为670℃～700℃，对应的退火均热温度为820℃～830℃，热连轧后的卷取温度为630℃～660℃，对应的退火均热温度为790℃～800℃；缓冷终点温度控制在640℃～660℃，过时效温度控制在400℃～420℃；
（8）、光整的延伸率按1.2％～2.0％控制；
（9）、热风干燥，热风温度为100～120℃，干燥后进行平整机拉弯矫直，再进行剪边，静电涂油后得到所述特种钢。
进一步的，连铸过程中，采用低碳铝镇静钢保护渣进行保护浇铸，同时采用恒拉速0.7m/min～1.3m/min进行浇铸。
进一步的，热连轧过程中，粗轧温度范围为1150℃～1230℃，全长除磷；粗轧后中间板坯厚度控制在39mm～43mm，粗轧后中间板坯采用无芯移送热卷箱卷取。
进一步的，所述特种钢的化学组成百分含量为：C：0.145～0.150％、Si：0～0.1％、Mn：1.130～1.140％、P：0～0.010％、S：0～0.001％、Cr：0.48～0.50％、Ni：0.13～0.17％、Cu：0.28～0.30％、Al：0.028～0.035％、N：0.001～0.002％、Ti：0.020～0.028％；其余为Fe及不可控制的杂质元素。
进一步的，所述特种钢的化学组成百分含量为：C：0.148％、Si：0.07％、Mn：1.134％、P：0.006％、S：0.0008％、Cr：0.50％、Ni：0.15％、Cu：0.28％、Al：0.033％、N：0.0017％、Ti：0.026％；其余为Fe及不可控制的杂质元素。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过对转炉冶炼、LF精炼和真空处理等工艺调整，保证钢水纯净度，并通过钙硫比的控制抑制连铸凝固过程中MnS的析出；连铸低过热度、氩气保护浇注、合理轻压下使用生产出高质量的板坯；连续退火后钢板高温回火充分消除应力，最终所生产钢板在火焰切割和等离子切割前无需预热，切割后不需保温或后热，切割面质量良好，着色探伤零缺陷，采用相同成分设计，通过热轧、冷轧及退火工艺的分级控制，形成了性能分级控制的关键工艺技术，并且通过成份及工艺的有效控制，实现屈服强度260MPa和300MPa级冷轧低合金高强钢组织性能稳定控制，具有低碳当量设计，产生冷裂纹倾向小；板坯低倍质量好，C类中心偏析≤1.0级；钢水纯净度高，粗系夹杂等级≤0.5，细系夹杂等级≤1.0级，H≤0.0002，N≤0.005，O≤0.0015；合适的轧制和热处理工艺，钢板晶粒细小，残余应力小；钢板等离子切割或火焰切割前不需预热，切割后不需保温或热处理，切割面着色探伤无缺陷，高强，高韧性等优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种高强度特种钢的生产方法，包括特种钢，所述特种钢的化学组成百分含量为：C：0.148％、Si：0.07％、Mn：1.134％、P：0.006％、S：0.0008％、Cr：0.50％、Ni：0.15％、Cu：0.28％、Al：0.033％、N：0.0017％、Ti：0.026％；其余为Fe及不可控制的杂质元素。
所述特种钢的生产工艺路线具体包括以下步骤：
（1）、转炉出钢过程加入硅锰合金2115kg和212kg铝铁脱氧、403kg石灰、105kg合成渣，脱氧剂和合成渣料在出钢四分之一开始加入，出钢到四分之三加完，出钢后喂入230m的Al线，Als含量0.045；
（2）、钢水进LF炉冶炼，按照7.5kg/t渣量加入石灰和合成渣，并加入40kgCaC2和100kgAl粒进行扩散脱氧，冶炼前期～中期喂入300m长度Al线，钢水中Als含量0.065，LF冶炼末期喂入纯钙线150m，软吹10min，钢水中硫含量0.0045；
（3）、钢水进VD进行真空处理，处理过程中全程吹氩气，在65Pa压力下保持15min，钢水中H含量1.5ppm；硫含量0.0018；破真空后喂入钙线120m，钙硫比Ca/S=1.4，保持软吹状态18min；
（4）、连铸浇注过热度13℃，全程氩气保护浇注；
（5）、在1242℃下加热轧成4.0mm厚的带钢，其中粗轧温度范围为1150℃～1230℃，全长除磷；粗轧后中间板坯厚度控制在40mm，粗轧后中间板坯采用无芯移送热卷箱卷取，热连轧终轧温度为900℃，随后以前段冷却方式至682℃卷取；
（6）、带钢冷却后用盐酸酸洗，在冷连轧机上以75％的压下率轧成1.0mm的冷轧板；
（7）、轧后卷在连续退火炉中经清洗后进入退火炉中退火，带钢炉内运行速度为140m/min，退火均热温度为825℃，保温95s，然后以3.5℃/s缓冷至650℃，随即以70℃/s速度冷却至410℃进行过时效处理400s，最后水淬至室温进入光整；
（8）、光整的延伸率按1.5％控制；
（9）、热风干燥，热风温度为100℃，干燥后进行平整机拉弯矫直，再进行剪边，静电涂油后得到所述特种钢；
（10）、机械性能检验；
（11）、钢板按照GB/T2970标准探伤Ⅰ级合格；火焰切割面着色探伤零缺陷。
其成品力学性能为屈服强度288MPa，抗拉强度417MPa，延伸率35.0％。
实施例2：
一种高强度特种钢的生产方法，包括特种钢，所述特种钢的化学组成百分含量为：C：0.13％、Mn：1.125％、S：0.002％、Cr：0.48％、Ni：0.15％、Cu：0.30％、Al：0.03％、N：0.004％、Ti：0.030％；其余为Fe及不可控制的杂质元素。
所述特种钢的生产工艺路线具体包括以下步骤：
（1）、转炉出钢过程加入硅锰合金2089kg和215kg铝铁脱氧、408kg石灰、110kg合成渣，脱氧剂和合成渣料在出钢四分之一开始加入，出钢到四分之三加完，出钢后喂入220m的Al线，Als含量0.042；
（2）、钢水进LF炉冶炼，按照7.5kg/t渣量加入石灰和合成渣，并加入50kgCaC2和90kgAl粒进行扩散脱氧，冶炼前期～中期喂入320m长度Al线，钢水中Als含量0.061，LF冶炼末期喂入纯钙线150m，软吹10min，钢水中硫含量0.003%；
（3）、钢水进VD进行真空处理，处理过程中全程吹氩气，在65Pa压力下保持15min，钢水中H含量1.3ppm；硫含量0.0014%；破真空后喂入钙线105m，钙硫比Ca/S=1.3，保持软吹状态23min；
（4）、连铸浇注过热度15℃，全程氩气保护浇注；
（5）、在1240℃下加热轧成6.0mm厚的带钢，其中粗轧温度范围为1150℃～1230℃，全长除磷；粗轧后中间板坯厚度控制在43mm，粗轧后中间板坯采用无芯移送热卷箱卷取，热连轧终轧温度为900℃，随后以前段冷却方式至697℃卷取；
（6）、带钢冷却后用盐酸酸洗，在冷连轧机上以66.7％的压下率轧成2.0mm的冷轧板；
（7）、轧后卷在连续退火炉中经清洗后进入退火炉中退火，带钢炉内运行速度为90m/min，退火均热温度为821℃，保温145s，然后以2.5℃/s缓冷至653℃，随即以50℃/s速度冷却至410℃进行过时效处理400s，最后水淬至室温进入光整；
（8）、光整的延伸率按1.9％控制；
（9）、热风干燥，热风温度为100℃，干燥后进行平整机拉弯矫直，再进行剪边，静电涂油后得到所述特种钢；
（10）、机械性能检验；
（11）、钢板按照GB/T2970标准探伤Ⅰ级合格；火焰切割面着色探伤零缺陷。
其成品力学性能为屈服强度294MPa，抗拉强度411MPa，延伸率33.5％。
终上所述，本发明通过对转炉冶炼、LF精炼和真空处理等工艺调整，保证钢水纯净度，并通过钙硫比的控制抑制连铸凝固过程中MnS的析出；连铸低过热度、氩气保护浇注、合理轻压下使用生产出高质量的板坯；连续退火后钢板高温回火充分消除应力，最终所生产钢板在火焰切割和等离子切割前无需预热，切割后不需保温或后热，切割面质量良好，着色探伤零缺陷，采用相同成分设计，通过热轧、冷轧及退火工艺的分级控制，形成了性能分级控制的关键工艺技术，并且通过成份及工艺的有效控制，实现屈服强度260MPa和300MPa级冷轧低合金高强钢组织性能稳定控制，具有低碳当量设计，产生冷裂纹倾向小；板坯低倍质量好，C类中心偏析≤1.0级；钢水纯净度高，粗系夹杂等级≤0.5，细系夹杂等级≤1.0级，H≤0.0002，N≤0.005，O≤0.0015；合适的轧制和热处理工艺，钢板晶粒细小，残余应力小；钢板等离子切割或火焰切割前不需预热，切割后不需保温或热处理，切割面着色探伤无缺陷，高强，高韧性等优点。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高强度特种钢的生产方法，包括特种钢，其特征在于：所述特种钢的生产工艺路线为：铁水脱硫→转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸→热连轧→酸洗冷轧→连续退火→精整→性能检验→探伤；
所述特种钢的化学组成百分含量为：C：0.13～0.155％、Si：0～0.15％、Mn：1.125～1.145％、P：0～0.015％、S：0～0.002％、Cr：0.45～0.55％、Ni：0.1～0.2％、Cu：0.25～0.35％、Al：0.02～0.04％、N：0～0.004％、Ti：0.018～0.036％；其余为Fe及不可控制的杂质元素；
所述特种钢的生产工艺路线具体包括以下步骤：
（1）、转炉出钢过程加入足量的硅锰合金和铝合金，并使用合成渣进行渣洗，出钢结束后喂入铝线，控制钢液中Als%≥0.040%；
（2）、LF冶炼过程采用CaO、CaC2、Al2O3造渣，并通过向渣面撒铝粒和向钢水喂入铝线脱氧；冶炼过程全程吹氩，造白渣后进行大氩气强搅拌5～10 min；钢水出站前喂入钙线100～200m；LF冶炼结束时钢液中控制Als%≥0.060%，硫含量≤0.005%；
（3）、钢水在VD真空处理过程中全程吹氩气，在50～70Pa压力下保持12～20min，确保钢水中氢含量控制在0.0002%以下，硫含量≤0.003%；破真空后喂入钙线80～150m，控制钙硫比Ca/S≥1.2，保持软吹状态15～30min；
（4）、连铸浇注过程中，大包长水口和浸入式水口采取氩气密封，中包使用中包盖板和中包覆盖剂隔绝空气；
（5）、热连轧时，先将连铸后的板坯重新加热至1230℃～1250℃，在炉时间不低于110min；热连轧终轧温度范围为880℃～920℃；热连轧后采用前段冷却方式分别快速冷却至670℃～700℃卷取和630℃～660℃卷取进行分级控制；
（6）、酸洗冷轧过程中，冷轧压下率控制为58％～80％；
（7）、连续退火过程中，带钢运行速度控制在80m/min～200m/min；退火均热温度分别按820℃～830℃和790℃～800℃进行分级控制，热连轧后的卷取温度为670℃～700℃，对应的退火均热温度为820℃～830℃，热连轧后的卷取温度为630℃～660℃，对应的退火均热温度为790℃～800℃；缓冷终点温度控制在640℃～660℃，过时效温度控制在400℃～420℃；
（8）、光整的延伸率按1.2％～2.0％控制；
（9）、热风干燥，热风温度为100～120℃，干燥后进行平整机拉弯矫直，再进行剪边，静电涂油后得到所述特种钢。
2.根据权利要求1所述的一种高强度特种钢的生产方法，其特征在于：连铸过程中，采用低碳铝镇静钢保护渣进行保护浇铸，同时采用恒拉速0.7m/min～1.3m/min进行浇铸。
3.根据权利要求1所述的一种高强度特种钢的生产方法，其特征在于：热连轧过程中，粗轧温度范围为1150℃～1230℃，全长除磷；粗轧后中间板坯厚度控制在39mm～43mm，粗轧后中间板坯采用无芯移送热卷箱卷取。
4.根据权利要求1所述的一种高强度特种钢的生产方法，其特征在于：所述特种钢的化学组成百分含量为：C：0.145～0.150％、Si：0～0.1％、Mn：1.130～1.140％、P：0～0.010％、S：0～0.001％、Cr：0.48～0.50％、Ni：0.13～0.17％、Cu：0.28～0.30％、Al：0.028～0.035％、N：0.001～0.002％、Ti：0.020～0.028％；其余为Fe及不可控制的杂质元素。
5.根据权利要求1所述的一种高强度特种钢的生产方法，其特征在于：所述特种钢的化学组成百分含量为：C：0.148％、Si：0.07％、Mn：1.134％、P：0.006％、S：0.0008％、Cr：0.50％、Ni：0.15％、Cu：0.28％、Al：0.033％、N：0.0017％、Ti：0.026％；其余为Fe及不可控制的杂质元素。
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