CN110468337A - 一种含铌硼低成本高强度热轧h型钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含铌硼低成本高强度热轧H型钢，包括如下质量百分比的成分：C 0.08％‑0.12％，Si≤0.45％，Mn 1.40％‑1.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，Nb 0.04‑0.05％，B 0.0010％‑0.0030％，Alt 0‑0.015％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。还公布了一种制备方法。本发明通过添加Nb、B热轧制备的H型钢可实现出口及降低成本增加利润的目的，同时低碳含铌钢的热轧H型钢在同类产品中凸显了优良的低温韧性。

Description

一种含铌硼低成本高强度热轧H型钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金工业生产的金属材料领域，尤其涉及一种含铌硼低成本高强度热轧H型钢及其制备方法。
背景技术
随着建筑用H型钢的不断大型化，对建筑用H型钢逐渐提出耐低温高强度低成本的要求。
大规格型钢生产工艺和成分设计与小规格的H型钢存在差别，为保证大规格H型钢的各项性能，成分设计时添加合金元素铌、硼提高强度的同时，保证低温冲击韧性的特性。2018-2019年国内铌铁市场价格平稳，但钒铁合金及钒氮合金的价格持续攀升，硼铁用量少。低碳含Nb钢是高品质型钢的发展趋势，国内攻关含Nb钢生产，增加扩充品种钢，打破单一使用钒微合金化生产的局限势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种含铌硼低成本高强度热轧H型钢及其制备方法，通过添加Nb、B热轧制备的H型钢可实现出口及降低成本增加利润的目的，同时低碳含铌钢的热轧H型钢在同类产品中凸显了优良的低温韧性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种含铌硼低成本高强度热轧H型钢，包括如下质量百分比的成分：C0.08％-0.12％，Si≤0.45％，Mn 1.40％-1.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，Nb0.04-0.05％，B0.0010％-0.0030％，Alt 0-0.015％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分比的成分：C 0.08％，Si 0.35％，Mn 1.45％，P0.010％，S 0.008％，Nb 0.044％，B 0.0012％，Alt 0.006％，N 0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，包括如下质量百分比的成分：C 0.12％，Si 0.30％，Mn 1.47％，P0.009％，S 0.010％，Nb 0.048％，B 0.0009％，Alt 0.004％，N 0.0055％，其余为Fe和不可避免的杂质。
一种含铌硼低成本高强度热轧H型钢的制备方法，包括如下步骤：
1)冶炼条件
所用原材料及合金料，要符合标准规定要求，铁水预处理，铁水要求脱硫处理；
2)转炉
终点控制目标值：C≥0.03％，P＜0.010％，出钢温度≥1640℃；
采用硅锰脱氧合金化，有铝终脱氧；
出钢过程中进行钢包吹氩并保证吹氩效果，转炉出钢要求炉炉挡渣；
保证正常时序，避免钢水过早、过晚到达精炼；
3)精炼
精炼白渣操作，全程按精炼规程进行吹Ar操作，保证离位前软吹时间大于10min，保证软吹效果，避免钢液裸露，严禁软吹期间大氩气搅拌，软吹时间大于8分钟；
4)VD真空脱气
真空度≤0.10Kpa，深真空时间≥15min，破真空后，喂入硅钙线，保证软吹时间大于15min，软吹期间钢水不得裸露；
5)连铸
液相线温度：TL＝1517℃，钢水过热度：ΔT≤30℃，目标ΔT≤25℃，采用恒拉速操作；
6)热轧工艺
加热炉工艺参数：总计加热时间≥2h40min，其中加热时间≥2h，均热时间≥40min；各段炉温控制：预热段≤1000℃，加热Ⅰ上、下段≤1200℃，加热Ⅱ上段1330-1100℃，加热Ⅱ下段1330-1100℃，均热上段1300-1100℃，均热下段1300-1100℃；
终轧温度850℃-920℃，目标值≤900℃。
进一步的，所述3)精炼中根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作。
再进一步的，精炼末期合金加入Fe-B，Fe-Nb。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明克服了如下两个难点：
难点一：本钢种属于包晶钢钢种，同时需要真空处理，该大断面实现连浇包晶钢存在拉速与过热度不匹配的问题；
难点二：含纯Nb及B微合金化生产的异形坯均存在腹板裂纹，Nb、B虽然不是产生成品裂纹的根本原因，但冬季低温下生产该钢种，在铸坯原有微裂纹的前提下，有缺陷的铸坯经过加热轧制成品H型钢，促使包晶钢的裂纹进一步加大。
本发明通过窄成分设计及工艺稳定性控制达到了设计要求，提供了一种产品稳定性、均一性极好的低成本高强度铌硼微合金化热轧H型钢。
具体实施方式
本发明采用了如下技术方案。
一种含铌硼低成本高强度热轧H型钢，成分控制范围：C的质量分数0.08％-0.12％，Si的质量分数≤0.45％，Mn的质量分数1.40％-1.50％，P的质量分数≤0.025％，S的质量分数≤0.020％，Nb的质量分数0.04-0.05％，B的质量分数0.0010％-0.0030％，Alt的质量分数0-0.015％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
其具体工艺要求如下：
工艺路线：高炉铁水—铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—VD真空—异型坯连铸—铸坯上料—步进加热炉—高压水一次除磷—BD开坯—CCS万能轧制—热锯取样—步进冷床冷却—矫直—外形、表面质量检查—锯切
1、冶炼条件
所用原材料及合金料，要符合标准规定要求，铁水预处理，铁水要求脱硫处理。
2、转炉
终点控制目标值见表1；
表1转炉终点控制目标值
C％ P％ 出钢温度℃
≥0.03 ＜0.010 ≥1640
采用硅锰脱氧合金化，有铝终脱氧；出钢过程中进行钢包吹氩并保证吹氩效果，转炉出钢要求炉炉挡渣；保证正常时序，避免钢水过早、过晚到达精炼。
3、精炼
精炼白渣操作，全程按精炼规程进行吹Ar操作，强化精炼的吹氩操作，保证就位样，离位样准确性。保证离位前软吹时间大于10min，保证软吹效果，避免钢液裸露，严禁软吹期间大氩气搅拌，软吹时间大于8分钟；根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作；精炼末期合金加入Fe-B，Fe-Nb。
4、VD真空脱气
真空度≤0.10Kpa，深真空时间≥15min，破真空后，喂入硅钙线，保证软吹时间大于15min，软吹期间钢水不得裸露；
VD供铸机成分要求见2。
表2 VD供铸机成分要求 单位：％
C Si Mn P S Alt Nb
0.10 0.35 1.50 ≤0.015 ≤0.015 0-0.015 0.045
N B
≤0.008 0.0013
5、连铸
液相线温度：TL＝1517℃，钢水过热度：ΔT≤30℃，目标ΔT≤25℃，采用恒拉速操作，连铸坯定尺长度由生产部确定。
6、热轧工艺
加热炉工艺参数见表3，终轧温度850℃-920℃，目标值≤900℃。
表3加热炉工艺参数
7、检验规则
铸坯质量：执行Q/BG 526-2015连铸异型坯的检验规则。铸坯表面无裂纹、结疤、砂眼、夹杂、气孔及针孔等缺陷。
非金属夹杂物评定：钢材的非金属夹杂物评级依据国标GB/T10561-2005，见表4。晶粒度不小于7级，晶粒不均匀性应在三个级别范围内。
表4夹杂物要求级别 单位 级
A B C D Ds
≤1.5 ≤1.5 ≤1.5 ≤1.5 ≤1.5
实施例1
本实施例含铌硼420MPa大规格热轧H型钢所含组分及重量百分比为：C的质量分数0.08％，Si的质量分数0.35％，Mn的质量分数1.45％，P的质量分数0.010％，S的质量分数0.008％，Nb的质量分数0.044％，B的质量分数0.0012％，Alt的质量分数0.006％，N的质量分数0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质。规格为H700×300×13×24，其生产过程为：高炉铁水—铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—VD真空—异型坯连铸—铸坯上料—步进加热炉—高压水一次除磷—BD开坯—CCS万能轧制—热锯取样—步进冷床冷却—矫直—外形、表面质量检查—锯切。关键控制参数：(1)出钢温度1604℃，中包测温1559℃、1555℃、1556℃。(2)在精炼工序中，精炼时间28分钟；白渣时间11分钟，精炼全程吹氩。精炼成分:C的质量分数0.07％，Si的质量分数0.33％，Mn的质量分数1.44％，P的质量分数0.009％，S的质量分数0.008％，Nb的质量分数0.045％，B的质量分数0.0012，Alt的质量分数0.007％，N的质量分数0.0053％。(4)VD真空：深真空时间16分钟。(3)连铸过程中，过热度为30℃，平均拉速为0.8m/min。(4)在轧制控制过程中，开轧温度1200℃，终轧温度900℃，矫直温度70℃。
实施例2
本实施例含铌硼420MPa大规格热轧H型钢所含组分及重量百分比为：C的质量分数0.12％，Si的质量分数0.30％，Mn的质量分数1.47％，P的质量分数0.009％，S的质量分数0.010％，Nb的质量分数0.048％，B的质量分数0.0009％，Alt的质量分数0.004％，N的质量分数0.0055％，其余为Fe和不可避免的杂质。规格为H800×300×14×26，其生产过程为：高炉铁水—铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—VD真空—异型坯连铸—铸坯上料—步进加热炉—高压水一次除磷—BD开坯—CCS万能轧制—热锯取样—步进冷床冷却—矫直—外形、表面质量检查—锯切。关键控制参数：(1)出钢温度1612℃，中包测温1551℃、1548℃、1558℃。(2)在精炼工序中，精炼时间25分钟；白渣时间13分钟，精炼全程吹氩。精炼成分:C的质量分数0.11％，Si的质量分数0.31％，Mn的质量分数1.45％，P的质量分数0.009％，S的质量分数0.010％，Nb的质量分数0.047％，B的质量分数0.0009，Alt的质量分数0.003％，N的质量分数0.0054％。(4)VD真空：深真空时间20分钟。(3)连铸过程中，过热度为28℃，平均拉速为0.78m/min。(4)在轧制控制过程中，开轧温度1198℃，终轧温度910℃，矫直温度73℃。
表1本发明各实施例产品性能
表2各实施例高倍组织
本发明有效的克服了如下难点：
难点一：本钢种属于包晶钢钢种，同时需要真空处理，该大断面实现连浇包晶钢存在时序、拉速与过热度不匹配的问题。
难点二：含纯Nb及B微合金化生产的异形坯均存在腹板裂纹，冬季低温下生产该钢种，包晶钢的裂纹明感性更强。
本发明通过窄成分设计及工艺稳定性控制达到了设计要求，提供了一种产品稳定性、均一性极好的低成本高强度铌硼微合金化热轧H型钢。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种含铌硼低成本高强度热轧H型钢，其特征在于，包括如下质量百分比的成分：C0.08％-0.12％，Si≤0.45％，Mn 1.40％-1.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，Nb 0.04-0.05％，B 0.0010％-0.0030％，Alt 0-0.015％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的含铌硼低成本高强度热轧H型钢，其特征在于，包括如下质量百分比的成分：C 0.08％，Si 0.35％，Mn 1.45％，P 0.010％，S 0.008％，Nb 0.044％，B0.0012％，Alt 0.006％，N 0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的含铌硼低成本高强度热轧H型钢，其特征在于，包括如下质量百分比的成分：C 0.12％，Si 0.30％，Mn 1.47％，P 0.009％，S 0.010％，Nb 0.048％，B0.0009％，Alt 0.004％，N 0.0055％，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的含铌硼低成本高强度热轧H型钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)冶炼条件
所用原材料及合金料，要符合标准规定要求，铁水预处理，铁水要求脱硫处理；
2)转炉
终点控制目标值：C≥0.03％，P＜0.010％，出钢温度≥1640℃；
采用硅锰脱氧合金化，有铝终脱氧；
出钢过程中进行钢包吹氩并保证吹氩效果，转炉出钢要求炉炉挡渣；
保证正常时序，避免钢水过早、过晚到达精炼；
3)精炼
精炼白渣操作，全程按精炼规程进行吹Ar操作，保证离位前软吹时间大于10min，保证软吹效果，避免钢液裸露，严禁软吹期间大氩气搅拌，软吹时间大于8分钟；
4)VD真空脱气
真空度≤0.10Kpa，深真空时间≥15min，破真空后，喂入硅钙线，保证软吹时间大于15min，软吹期间钢水不得裸露；
5)连铸
液相线温度：TL＝1517℃，钢水过热度：ΔT≤30℃，目标ΔT≤25℃，采用恒拉速操作；
6)热轧工艺
加热炉工艺参数：总计加热时间≥2h40min，其中加热时间≥2h，均热时间≥40min；各段炉温控制：预热段≤1000℃，加热Ⅰ上、下段≤1200℃，加热Ⅱ上段1330-1100℃，加热Ⅱ下段1330-1100℃，均热上段1300-1100℃，均热下段1300-1100℃；
终轧温度850℃-920℃，目标值≤900℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述3)精炼中根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，精炼末期合金加入Fe-B，Fe-Nb。
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