CN110468344A - 一种含铌钒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钒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 0.10％‑0.14％，Si≤0.35％，Mn 1.40％‑1.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，Nb 0.015‑0.025％，V 0.05‑0.06％，B 0.0010％‑0.0030％，Alt 0.020‑0.050％，N≤0.008，其余为Fe和不可避免的杂质。还公布了其制备方法。本发明的含铌钒硼低成本高强度热轧H型钢具有低成本、高强度、耐低温、高质量的特性。

Description

一种含铌钒硼低成本高强度热轧H型钢及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金工业生产的金属材料领域，尤其涉及一种含铌钒硼低成本高强度热轧H型钢及其制备方法，其是一种大型含铌钒硼低成本高度度耐低温420MPa级热轧H型钢。
背景技术
随着建筑用H型钢的不断大型化，对建筑用H型钢逐渐提出高强度低成本的要求。
大中型热轧H型钢生产工艺和成分设计与小规格H型钢存在差别，为保证大规格H型钢的各项力性，成分设计时添加铌、钒、硼合金元素增加强度的同时，保证低温冲击韧性，做到最优强塑性匹配。在钢材产品中，Nb、V、B微合金元素的复合添加与单一合金元素添加相比，复合添加对性能的提升是成指数倍递增的，效果明显，成本低廉。
目前存在如下难点：
本钢种属于包晶钢钢种，同时需要真空处理，该大断面实现包晶钢整浇次连浇过程拉速与过热度不匹配问题；含Nb及B微合金化生产的异形坯容易出现腹板裂纹，Nb、B虽然不是产生成品裂纹的根本原因，但西北地区冬季低温下生产该钢种，由于环境温度过低，缓冷无法有效保温，有缺陷或内应力大的铸坯会促使包晶钢的裂纹进一步加大。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种含铌钒硼低成本高强度热轧H型钢及其制备方法，该钢具有低成本、高强度、耐低温、高质量的特性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种含铌钒硼低成本高强度热轧H型钢，包括如下质量百分比的成分：C0.10％-0.14％，Si≤0.35％，Mn 1.40％-1.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，Nb0.015-0.025％，V0.05-0.06％，B 0.0010％-0.0030％，Alt 0.020-0.050％，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 0.13％，Si 0.20％，Mn 1.45％，P0.008％，S 0.012％，Nb 0.020％，B 0.0010％，V 0.060％，Alt 0.035％，N 0.0048％，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。
一种含铌钒硼低成本高强度热轧H型钢的制备方法，包括：
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。
进一步的，精炼末期合金加入Fe-B，Fe-Nb，V-Fe进一步的。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
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，为用户提供了产品稳定性、均一性极好的低成本高强度铌硼微合金化热轧H型钢，通过Nb、V、B复合添加实现高强、低温冲击韧性的综合优异性能，同时复合添加微合金元素降低了合金成本，增加了热轧H型钢产品利润。
克服了背景技术中的两个难点问题。
具体实施方式
一种含铌钒硼低成本高强度热轧H型钢，成分控制范围：C的质量分数0.10％-0.14％，Si的质量分数≤0.35％，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0.015-0.025％，V的质量分数0.05-0.06％，B的质量分数0.0010％-0.0030％，Alt的质量分数,0.020-0.050％，N≤0.008，其余为Fe和不可避免的杂质。
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。
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。
转炉：
终点控制目标值见下表1：
表1
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。
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，V-Fe。
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供铸机成分要求见下表2：
表2单位：％
C Si Mn P S Alt Nb
0.12 0.25 1.45 ≤0.015 ≤0.015 0.025 0.020
N B V
≤0.008 0.0013 0.055
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。
热轧工艺：
加热炉工艺参数见下表3，终轧温度850℃-920℃，目标值≤900℃。
表3
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，见下表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
本实施例含铌钒硼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0.13％，Si的质量分数0.20％，Mn的质量分数1.45％，P的质量分数0.008％，S的质量分数0.012％，Nb的质量分数0.020％，B的质量分数0.0010％，V的质量分数0.060％，Alt的质量分数0.035％，N的质量分数0.0048％，其余为Fe和不可避免的杂质。规格为H600×200×11×17，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5各实施例产品性能
表6各实施例高倍组织
本发明的重点在于克服了如下两个难点：
一、本钢种属于包晶钢钢种，同时需要真空处理，该大断面实现包晶钢整浇次连浇过程拉速与过热度不匹配问题。
二、含Nb及B微合金化生产的异形坯容易出现腹板裂纹，Nb、B虽然不是产生成品裂纹的根本原因，但西北地区冬季低温下生产该钢种，由于环境温度过低，缓冷无法有效保温，有缺陷或内应力大的铸坯会促使包晶钢的裂纹进一步加大。
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)

1.一种含铌钒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：C0.10％-0.14％，Si≤0.35％，Mn 1.40％-1.50％，P≤0.025％，S≤0.020％，Nb 0.015-0.025％，V 0.05-0.06％，B 0.0010％-0.0030％，Alt 0.020-0.050％，N≤0.008，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的含铌钒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 0.13％，Si 0.20％，Mn 1.45％，P 0.008％，S 0.012％，Nb 0.020％，B0.0010％，V 0.060％，Alt 0.035％，N 0.0048％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的含铌钒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所述的含铌钒硼低成本高强度热轧H型钢的制备方法，其特征在于，包括：
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1所述的含铌钒硼低成本高强度热轧H型钢，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所述的含铌钒硼低成本高强度热轧H型钢，其特征在于，精炼末期合金加入Fe-B，Fe-Nb，V-Fe。
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