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