CN110499468A - 一种高屈服强度热轧型钢及其生产工艺 - Google Patents

一种高屈服强度热轧型钢及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高屈服强度热轧型钢，所述热轧型钢的化学成分组成按重量百分比为：C 0.08～0.20wt％、Si 0.10～0.40wt％、Mn 0.80～1.25wt％、P≤0.02wt％、S≤0.01wt％、Cu 0.25～0.40wt％、Cr 0.30～0.50wt％、Ni 0.30～0.50wt％、Nb 0.02～0.04wt％、Ti 0.01～0.03wt％、V 0.02％～0.05wt％、Ce 0.01～0.03wt％、Sb 0.01～0.05wt％，其余为铁和微量杂质。热轧H型钢的生产工艺，包括以下步骤：(1)熔化脱氧，(2)转炉冶炼，(3)LF精炼，(4)VD真空处理，(5)异型坯连铸，(6)轧制，(7)冷却得到高屈服强度热轧H型钢。

Description

一种高屈服强度热轧型钢及其生产工艺
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种高屈服强度热轧型钢及其生产工艺。
背景技术
热轧型钢是经热轧成型并自然冷却得到的钢材，包括偏钢、方钢、角钢、H型钢、槽钢、螺纹钢等，是各项基础建设中常用的钢材，在机械、化工、造船、矿山、石油、铁路等行业中大量使用。
耐候性的H型钢较多的用于桥梁、铁路、货车等领域，由于热轧H型钢采用孔型轧制，不仅变形复杂，而且各道次间的变形量分配存在很大的限制，在需要加入一定量的合金保证耐候性的同时，获得较高屈服强度和良好低温韧性是热轧H型钢的一大难题。目前我国已生产出屈服强度为345MPa、420MPa等级别的耐候性热轧H型钢，为保证钢的强度等指标达到标准要求，都采用添加一些合金元素进行改良。热轧H型钢一般采用异型坯轧制，其横截面尺寸比较复杂，连铸时不同区域的温差大，连铸坯表面易出现裂纹，严重影响产品的质量。因此，生产具有优良低温冲击韧性的高屈服强度的耐候性H型钢产品，难度非常大。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高屈服强度热轧型钢及其生产工艺，实现生产的热轧H型钢具有优良低温冲击韧性和高屈服强度的耐候性。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种高屈服强度热轧型钢，所述热轧型钢的化学成分组成按重量百分比为：C0.08～0.20wt％、Si 0.10～0.40wt％、Mn 0.80～1.25wt％、P≤0.02wt％、S≤0.01wt％、Cu0.25～0.40wt％、Cr 0.30～0.50wt％、Ni 0.30～0.50wt％、Nb 0.02～0.04wt％、Ti 0.01～0.03wt％、V 0.02％～0.05wt％、Ce 0.01～0.03wt％、Sb0.01～0.05wt％，其余为铁和微量杂质。
进一步地，所述热轧型钢为热轧H型钢。
所述的热轧H型钢的生产工艺，包括以下步骤：
(1)熔化脱氧：将生铁和/或废钢加热进行熔化，出钢过程中使用Si和Mn进行预脱氧合金化，使用硅钙进行深脱氧合金化；
(2)转炉冶炼：终渣碱度按3.0控制，终点控制目标C≥0.08wt％，S≤0.01wt％
转炉出钢温度1580-1650℃；
(3)LF精炼：根据转炉钢水成份及温度进行脱硫，精炼后期加入Ce和Sb的化合物，调整Ce和Sb元素的百分比；
(4)VD真空处理：真空度≤0.10Kpa，深真空时间≥15min，破真空后，喂入Ti-Mg-O包芯线，软吹氩气，软吹期间钢水不得裸露，形成微米级的氧化物；
(5)异型坯连铸：全程保护浇注；
(6)轧制：将连铸坯加热至1250-1300℃，保温，粗轧开扎温度为1250-1300℃，精轧终扎翼缘温度为1100-1150℃，腹板温度为1050-1100℃，制得H型钢；
(7)冷却，得到高屈服强度热轧H型钢。
进一步地，所述步骤(1)所述加热熔化的温度为1420～1480℃。
进一步地，所述步骤(2)LF加热时间为20-30min，精炼时间为30-45min。
进一步地，所述步骤(3)所述软吹氩气的时间≥20min。
进一步地，所述步骤(6)所述保温需要的时间为1.5-3h。
进一步地，所述步骤(7)冷却工艺为先以10-35℃/S的冷却速度降温至650-800℃，然后空冷至常温，得到高屈服强度热轧H型钢。
本发明将生铁和/或废钢加热熔化后，使用Si和Mn铁泥进行初步的铁氧，然后使用硅钙进行深脱氧合金化，使得铁水中O的含量少于20ppm。Si在生产中除了作为还原剂好脱氧剂外，还可以提高钢的弹性极限，同时提高材料的屈服强度和抗拉强度，本发明中Si在钢中的含量优选为0.10～0.40wt％。Mn既作为脱氧剂，也可以用于细化珠光体组织，可以降低奥氏体至铁素体的相变点，同时可以提高钢的淬透性。本发明中Mn在钢中的含量优选为0.80～1.25wt％，有利于提高屈服强度和抗冲击性能。
本发明的有益效果包括：
(1)本发明通过Si和Mn含量优选，在一定程度上提高了热轧H型钢的屈服强度和抗冲击性能；
(2)本发明在LF精炼工段加入Ce和Sb元素化合物，Sb与Ce容易形成高熔点的稳定的化合物，进而作为球墨的异质核心，增加石墨球数，减少了碎块状石墨现象，实现了生产的热轧H型钢的高屈服强度和抗冲击性能；
(3)本发明在轧制后采用程序降温及自然降温的冷却方法以及Ce和Sb元素的加入，可以提高型钢的塑韧性，解决了铁素体和珠光体屈服强度和塑韧性共存的问题。
具体实施方式
下面结合实施例作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。
实施例1
一种高屈服强度热轧H型钢，其化学成分组成按重量百分比为：C 0.15wt％、Si0.30wt％、Mn 1.0wt％、P 0.01wt％、S 0.005wt％、Cu 0.3wt％、Cr 0.4wt％、Ni 0.4wt％、Nb 0.03wt％、Ti 0.02wt％、V 0.04wt％、Ce 0.02wt％、Sb 0.03wt％，其余为铁和微量杂质。
热轧H型钢的生产工艺，包括以下步骤：
(1)熔化脱氧：将生铁和/或废钢加热至1450℃进行熔化，出钢过程中使用Si和Mn进行预脱氧合金化，使用硅钙进行深脱氧合金化；
(2)转炉冶炼：终渣碱度按3.0控制，转炉出钢温度1600℃；
(3)LF精炼：根据转炉钢水成份及温度进行脱硫，精炼后期加入Ce和Sb的化合物，调整Ce和Sb元素的百分比，LF加热时间为25min，精炼时间为40min；
(4)VD真空处理：真空度≤0.10Kpa，深真空时间20min，破真空后，喂入Ti-Mg-O包芯线，软吹氩气(软吹氩气的时间30min)，软吹期间钢水不得裸露，形成微米级的氧化物；
(5)异型坯连铸：全程保护浇注；
(6)轧制：将连铸坯加热至1250℃，保温2h，粗轧开扎温度为1280℃，精轧终扎翼缘温度为1125℃，腹板温度为1100℃，制得H型钢；
(7)冷却，先以20℃/S的冷却速度降温至700℃，然后空冷至常温，得到高屈服强度热轧H型钢。
实施例2
一种高屈服强度热轧H型钢，其化学成分组成按重量百分比为：C 0.08wt％、Si0.10wt％、Mn 0.80wt％、P 0.01wt％、S 0.005wt％、Cu 0.3wt％、Cr 0.4wt％、Ni 0.4wt％、Nb 0.03wt％、Ti 0.02wt％、V 0.04wt％、Ce 0.02wt％、Sb 0.03wt％，其余为铁和微量杂质。
热轧H型钢的生产工艺，包括以下步骤：
(1)熔化脱氧：将生铁和/或废钢加热至1420℃进行熔化，出钢过程中使用Si和Mn进行预脱氧合金化，使用硅钙进行深脱氧合金化；
(2)转炉冶炼：终渣碱度按3.0控制，转炉出钢温度1580℃；
(3)LF精炼：根据转炉钢水成份及温度进行脱硫，精炼后期加入Ce和Sb的化合物，调整Ce和Sb元素的百分比，LF加热时间为30min，精炼时间为30min；
(4)VD真空处理：真空度≤0.10Kpa，深真空时间15min，破真空后，喂入Ti-Mg-O包芯线，软吹氩气(软吹氩气的时间35min)，软吹期间钢水不得裸露，形成微米级的氧化物；
(5)异型坯连铸：全程保护浇注；
(6)轧制：将连铸坯加热至1280℃，保温1.5h，粗轧开扎温度为1250℃，精轧终扎翼缘温度为1150℃，腹板温度为1080℃，制得H型钢；
(7)冷却，先以10℃/S的冷却速度降温至650℃，然后空冷至常温，得到高屈服强度热轧H型钢。
实施例3
一种高屈服强度热轧H型钢，其化学成分组成按重量百分比为：C 0.20wt％、Si0.40wt％、Mn 1.25wt％、P 0.01wt％、S 0.005wt％、Cu 0.40wt％、Cr 0.30wt％、Ni0.30wt％、Nb 0.04wt％、Ti 0.03wt％、V 0.02wt％、Ce 0.01wt％、Sb 0.01wt％，其余为铁和微量杂质。
热轧H型钢的生产工艺，包括以下步骤：
(1)熔化脱氧：将生铁和/或废钢加热至1480℃进行熔化，出钢过程中使用Si和Mn进行预脱氧合金化，使用硅钙进行深脱氧合金化；
(2)转炉冶炼：终渣碱度按3.0控制，转炉出钢温度1650℃；
(3)LF精炼：根据转炉钢水成份及温度进行脱硫，精炼后期加入Ce和Sb的化合物，调整Ce和Sb元素的百分比，LF加热时间为20min，精炼时间为45min；
(4)VD真空处理：真空度≤0.10Kpa，深真空时间20min，破真空后，喂入Ti-Mg-O包芯线，软吹氩气(软吹氩气的时间20min)，软吹期间钢水不得裸露，形成微米级的氧化物；
(5)异型坯连铸：全程保护浇注；
(6)轧制：将连铸坯加热至1300℃，保温3h，粗轧开扎温度为1300℃，精轧终扎翼缘温度为1100℃，腹板温度为1050℃，制得H型钢；
(7)冷却，先以35℃/S的冷却速度降温至800℃，然后空冷至常温，得到高屈服强度热轧H型钢。
对比例1
一种高屈服强度热轧H型钢，其化学成分组成按重量百分比为：C 0.15wt％、Si0.30wt％、Mn 1.0wt％、P 0.01wt％、S 0.005wt％、Cu 0.3wt％、Cr 0.4wt％、Ni 0.4wt％、Nb 0.03wt％、Ti 0.02wt％、V 0.04wt％、Sb 0.03wt％，其余为铁和微量杂质。按实施例1得生产工艺生产高屈服强度热轧H型钢(生产工艺步骤(3)中不加入Ce元素化合物)。
对比例2
一种高屈服强度热轧H型钢，其化学成分组成按重量百分比为：C 0.15wt％、Si0.30wt％、Mn 1.0wt％、P 0.01wt％、S 0.005wt％、Cu 0.3wt％、Cr 0.4wt％、Ni 0.4wt％、Nb 0.03wt％、Ti 0.02wt％、V 0.04wt％、Ce 0.02wt％，其余为铁和微量杂质。按实施例1得生产工艺生产高屈服强度热轧H型钢(生产工艺步骤(3)中不加入Sb元素化合物)。
对比例3
一种高屈服强度热轧H型钢，其化学成分组成按重量百分比为：C 0.15wt％、Si0.30wt％、Mn 1.0wt％、P 0.01wt％、S 0.005wt％、Cu 0.3wt％、Cr 0.4wt％、Ni 0.4wt％、Nb 0.03wt％、Ti 0.02wt％、V 0.04wt％、Ce 0.02wt％，Sb 0.03wt％，其余为铁和微量杂质。按实施例1得生产工艺生产高屈服强度热轧H型钢(生产工艺步骤(3)中不加入Ce和Sb元素化合物)。
实施例和对比例生产的热轧H型钢的规格为H630×200×15×20。
表1为实施例和对比例生产的热轧H型钢的性能测试表。
表1为实施例和对比例生产的热轧H型钢的性能测试表
以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明；但对于本领域的普通技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高屈服强度热轧型钢，其特征在于，所述热轧型钢的化学成分组成按重量百分比为：C 0.08～0.20wt％、Si 0.10～0.40wt％、Mn 0.80～1.25wt％、P≤0.02wt％、S≤0.01wt％、Cu 0.25～0.40wt％、Cr 0.30～0.50wt％、Ni 0.30～0.50wt％、Nb 0.02～0.04wt％、Ti 0.01～0.03wt％、V 0.02％～0.05wt％、Ce0.01～0.03wt％、Sb 0.01～0.05wt％，其余为铁和微量杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高屈服强度热轧型钢，其特征在于，所述热轧型钢为热轧H型钢。
3.一种权利要求2所述的热轧H型钢的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)熔化脱氧：将生铁和/或废钢加热进行熔化，出钢过程中使用Si和Mn进行预脱氧合金化，使用硅钙进行深脱氧合金化；
(2)转炉冶炼：终渣碱度按3.0控制，终点控制目标C≥0.08wt％，S≤0.01wt％转炉出钢温度1580-1650℃；
(3)LF精炼：根据转炉钢水成份及温度进行脱硫，精炼后期加入Ce和Sb的化合物，调整Ce和Sb元素的百分比；
(4)VD真空处理：真空度≤0.10Kpa，深真空时间≥15min，破真空后，喂入Ti-Mg-O包芯线，软吹氩气，软吹期间钢水不得裸露，形成微米级的氧化物；
(5)异型坯连铸：全程保护浇注；
(6)轧制：将连铸坯加热至1250-1300℃，保温，粗轧开扎温度为1250-1300℃，精轧终扎翼缘温度为1100-1150℃，腹板温度为1050-1100℃，制得H型钢；
(7)冷却，得到高屈服强度热轧H型钢。
4.根据权利要求3所述的热轧H型钢的生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)所述加热熔化的温度为1420～1480℃。
5.根据权利要求3所述的热轧H型钢的生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)LF加热时间为20-30min，精炼时间为30-45min。
6.根据权利要求3所述的热轧H型钢的生产工艺，其特征在于，所述步骤(3)所述软吹氩气的时间≥20min。
7.根据权利要求3所述的热轧H型钢的生产工艺，其特征在于，所述步骤(6)所述保温需要的时间为1.5-3h。
8.根据权利要求3所述的热轧H型钢的生产工艺，其特征在于，所述步骤(7)冷却工艺为先以10-35℃/S的冷却速度降温至650-800℃，然后空冷至常温，得到高屈服强度热轧H型钢。
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