CN111363968A - 一种hpb300钢材及改善hpb300钢材表面结疤的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种HPB300钢材及改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其生产方法包括转炉冶炼、连铸、轧制、水箱冷却和集卷得到成卷的HPB300钢材的步骤，在转炉冶炼之前进行铁水脱硫预处理，采用萤石为脱硫剂，每120t钢水中加入60kg萤石对钢水进行脱硫；转炉冶炼时，在转炉出钢三分之一至三分之二时，加入SiCaBa和SiAlBa进行脱氧，出钢温度控制在1650‑1660℃；连铸时，铸机连浇炉的上台温度上限为1555至1565℃，一区结晶器配水设置为7t/h，二区配水设置为6t/h；水冷箱冷却时，正向吹扫水箱压力控制在1.5MPa，温度控制在880‑900℃之间，反向吹扫水箱压力控制在2MPa；以及一种HPB300钢材；本发明使得钢材内部的缺陷得到有效降低，减少由于柱状晶开裂而产生的中间裂纹，达到提升钢材质量的同时，更加经济便捷的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢材，尤其是涉及一种HPB300钢材及改善HPB300钢材表面结疤的生产方法。
背景技术
目前，热轧光圆钢筋HPB300的生产过程主要通过炼铁-炼钢-连铸-轧制-控冷-集卷-打包完成。其中，利用5机5流高拉速连铸机生产HPB300钢种的Si含量约为0.50％，S含量约为0.40％，并使用8.0吨/小时的二冷配水，但生产出的铸坯内部缺陷较多。铸坯内部缺陷在轧制过程中无法消除，而在轧后控冷阶段，反吹水压力控制不当还会加重表面结疤的形成，使得成品表面质量较差，产生较多结疤。
影响HPB300钢种表面质量的主要因素为铸坯质量及轧后控冷的过程。该钢种钢水温度高，在浇铸时由于铸坯内外液差大，会加快柱状晶生长，增加柱状晶的宽度。而柱状晶的结构所能承受的应力较小，在生长过程中，应力容易使其开裂，使铸坯上表现出中间裂纹。特别在高温快铸的情况下，更会加剧铸坯上出现裂纹的程度，同时还会伴有其他缺陷的产生。
由于S所生成的硫化物(FeS、MnS)为低熔点物质，在凝固过程中，这些低熔点物质就沿晶界分布，降低了固相线温度附近钢的延展性和强度，当受到外力作用时裂纹就沿晶界发生，致使凝固前沿产生裂纹。这些缺陷在轧制过程中无法完全消除，加上吐丝温度过高，水箱反吹时会进一步加大缺陷，从而对钢材的表面质量造成很大影响。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，减少钢材表面结疤的情况，提高钢材表面质量。
本发明的技术解决方案是：
一种改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，包括转炉冶炼、连铸、轧制、水箱冷却和集卷得到成卷的HPB300钢材的步骤，其中，在转炉冶炼之前进行铁水脱硫预处理，采用萤石为脱硫剂，每120t钢水中加入60kg萤石对钢水进行脱硫；转炉冶炼时，在转炉出钢三分之一至三分之二时，加入SiCaBa和SiAlBa进行脱氧，出钢温度控制在1650-1660℃；连铸时，铸机连浇炉的上台温度上限为1555至1565℃，一区结晶器配水设置为7t/h，二区配水设置为6t/h；水冷箱冷却时，正向吹扫水箱压力控制在1.5MPa，反向吹扫水箱压力控制在2MPa。
本发明还提供了一种HPB300钢材，减少结疤情况，具有更高的钢材表面质量。
由以上说明得知，本发明确实具有如下的优点：
1、本发明在现有装备的基础上，对钢材成分占比的进一步优化，特别是对Si和S的比例进行长时间多次的实验研究，选择最优比例范围，使得钢材内部缺陷得到有效降低，达到提升钢材质量的同时，更加经济便捷的效果。
2、本发明充分利用低温浇铸有利于抑制柱状晶生长的特点，在不影响浇铸效果的前提下，对连铸二冷水参数进行调整，从而抑制柱状晶发展，加大等轴晶比例，减少由于柱状晶开裂而产生的中间裂纹，使钢坯内部质量得到有效提升，避免了高温快铸加剧铸坯中出现裂纹的概率和其他缺陷的产生。
3、本发明通通过重新调整高线水箱反吹压力，有效减少经吐丝机吐丝后对钢材表面质量的影响，同时提高吐丝温度，在轧制过程中抑制钢坯内部缺陷容易加剧或者被扩大的问题，从而进一步优化钢材表面的质量。
附图说明
图1为本发明改善HPB300钢材表面结疤的生产方法的流程示意图；
图2为本发明改善HPB300钢材表面结疤的生产方法的中空冷却管的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的HPB300钢材的成分比例科学合理，使得钢材表面的疤痕得到了有效改善，大大降低钢材表面结疤的概率，有效提高钢材表面的质量。同时，本发明的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，能够有效抑制柱状晶的发展，改善钢坯内部缺陷，进一步降低钢材表面结疤的概率，提升钢材表面的质量。
本发明的一种改善HPB300钢材表面结疤的生产方法的较佳实施例中，如图1所示，其包括S102转炉冶炼、S103连铸、S104轧制、S105水箱冷却和S106集卷经吐丝机进行吐丝得到成卷的HPB300钢材的步骤，较佳的，本发明在转炉冶炼之前进行S101铁水脱硫预处理，采用萤石为脱硫剂，每120t钢水中加入60kg萤石对钢水进行脱硫；通过在钢水进行转炉冶炼之前，根据经过长期研究的成果，采用每120t钢水中加入60kg萤石进行脱硫的技术手段，有异于现有技术的预处理方式，有效降低了钢水中含硫量，更好地避免了凝固过程中，由于金属硫化物导致固相线温度附近钢的延展性和强度的降低，提高了钢材在承受最高外力作用的上限值，提高了钢材的耐断裂强度。
本发明的方法在转炉冶炼时，在转炉出钢三分之一至三分之二时，加入SiCaBa和SiAlBa进行脱氧，出钢温度控制在1650-1660℃；在连铸时，铸机连浇炉的上台温度上限为1555至1565℃，进行特殊的配水这是，一区结晶器配水设置为7t/h，二区配水设置为6t/h；通过该设置能够进一步降低由于温差过大而导致柱状晶发展的问题，加大等轴晶的比例，减少由于柱状晶开裂而产生中间裂纹的情况，使钢坯质量得到有效提升，避免了高温快铸夹具铸坯中出现裂纹的概率和其他缺陷的产生，也为后续的轧制过程减少表面结疤提供了更有利的条件。
本发明在进行轧制后的水冷箱冷却时，正向吹扫水箱压力控制在1.5MPa，反向吹扫水箱压力控制在2MPa。具体的例如，采用4号水箱，0号水箱将压力控制在1.5MPa，进行正向吹扫，温度控制在880-900℃之间。具体的，本发明通过重新调整高线水箱反吹压力，有效减少经吐丝机吐丝后对钢材表面质量的影响，同时提高吐丝温度，在轧制过程中抑制钢坯内部缺陷容易加剧或者被扩大的问题，从而进一步优化钢材表面的质量。
如上所述的本发明的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其较佳的实施例中，所述集卷得到成卷的HPB300钢材，其元素含量重量百分比包括：C为0.209-0.242％，Si为0.185-0.226％，Mn为0.542-0.575％，P为0.013-0.026％，S为0.020-0.035％，V为0.001-0.004％，Nb为0.0007-0.0014％，余下为Fe和其他微量元素。本发明通过对钢材成分占比的进一步研究，得到了更加有优化的成分比例，特别是对Si和S的比例进行多次实验研究，选择最优比例范围，使得钢材内部缺陷得到有效降低，达到提升钢材质量的同时，更加经济便捷的效果
如上所述的本发明的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其较佳的实施例中，所述HPB300钢材其元素含量重量百分比包括：C为0.209-0.242％，Si为0.191-0.214％，Mn为0.542-0.566％，P为0.013-0.026％，S为0.020-0.028％，V为0.001-0.004％，Nb为0.0007-0.0014％，余下为Fe和其他微量元素。
如上所述的本发明的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，在一具体的较佳的实施例中，所述HPB300钢材其元素含量重量百分比包括：C为0.238％，Si为0.214％，Mn为0.562％，P为0.021％，S为0.028％，V为0.002％，Nb为0.0011％，余下为Fe和其他微量元素；
连铸时，所述主机连浇炉的上台温度上限为1555℃；
轧制时过程中，切头长度为100mm；
水箱冷却的温度设置控制在890℃；
集卷时，吐丝温度设置控制在930℃。
如上所述的本发明的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，在一具体的较佳的实施例中，所述HPB300钢材其元素含量重量百分比包括：C为0.228％，Si为0.206％，Mn为0.566％，P为0.017％，S为0.027％，V为0.001％，Nb为0.007％，余下为Fe和其他微量元素；
连铸时，所述主机连浇炉的上台温度上限为1560℃；
轧制时过程中，切头长度为130mm；
水箱冷却的温度设置控制在880℃；
集卷时，吐丝温度设置控制在915℃。
如上所述的本发明的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，在一具体的较佳的实施例中，所述HPB300钢材其元素含量重量百分比包括：C为0.209％，Si为0.226％，Mn为0.575％，P为0.017％，S为0.028％，V为0.002％，Nb为0.014％，余下为Fe和其他微量元素；
连铸时，所述主机连浇炉的上台温度上限为1565℃；
轧制时过程中，切头长度为150mm；
水箱冷却的温度设置控制在900℃；
集卷时，吐丝温度设置控制在945℃。
如上所述的本发明的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，在一具体的较佳的实施例中，所述HPB300钢材其元素含量重量百分比包括：C为0.227％，Si为0.212％，Mn为0.558％，P为0.013％，S为0.020％，V为0.002％，Nb为0.013％，余下为Fe和其他微量元素；
连铸时，所述主机连浇炉的上台温度上限为1558℃；
轧制时过程中，切头长度为120mm；
水箱冷却的温度设置控制在895℃；
集卷时，吐丝温度设置控制在940℃。
如上所述的本发明的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其较佳的示例中，所述Mn与S的质量比大于等于20。本发明通过长期的研究和实验，得到了大幅度提高HPB300钢材质量的Mn和S的成分比例关系，在实际成分比例设定当中，使用该比例的设定，能够保证在其他成分比例相同的情况下，获得更高质量的HPB300的钢材。
如上所述的本发明的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其较佳的实施例中，如图2所示，为了提高钢材在连铸冷却过程中的冷却效果，减少因钢水凝固成块的过程中，由于内部和外部温度的差异过大而导致的柱状晶的大量产生，因此，本发明设计了能够减少该问题的影响的技术。本发明在在连铸时，所述钢水由钢包进入结晶器1的过程中，所述结晶器1上方的钢水流路4末端中部设有中空冷却管M，所述中空冷却管M为内套式循环回路管，其末端与所述钢水流路4末端平齐，其顶端延伸至钢水流路4外，且与一冷却系统连接。如图2所示，在钢水从钢包或中间包流至结晶器1中时，在结晶器1入口处上方设有中空冷却管M，所述中空冷却管M位于钢水流路4的中心部分，当钢水流过时，中空冷却管M可以提前冷却钢水流束中心部分的钢水，由于设置于结晶器1入口处，因此，可以在一定程度上冷却流入结晶器1的钢水的内侧部分的温度。如图所示，所述中空冷却管M为内套式循环回路管，外管2和内管3之间的回路为流入方向，内管内部为向外流出方向，通过外接冷却系统达到中空冷却管M对钢水中心部分的冷却的目的。进一步避免了高温快铸夹具铸坯中出现裂纹的概率和其他缺陷产生。
更进一步的，所述中空冷却管M的上部于钢水流路内设有隔热层5，所述隔热层5为在所述外管外侧的一层空气管路，或者是其他的隔热材料。本发明在中空冷却管M上部设置有隔热层5，能够进一步提高在中空冷却管在结晶器1上方入口的冷却作用，增强冷却效果。
更进一步的，所述中空冷却管M顶部穿过所述钢水中间包的钢水上表面，所述钢水流路4的内径大于两倍的所述中空管M外径，所述外管的底部设有外凸的弧形曲面，使得经过中空冷却管后的钢水能够粘连在一起形成实心的钢水流，不会出现气泡。
本发明还提供一种HPB300钢材，其较佳的实施例中，为如上所述的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法所制成的HPB300钢材。
本发明提供的一种HPB300钢材及改善其表面结疤的生产方法，通过更加优选的成分比例设置，并通过连铸，转炉冶炼，调节铸机连浇炉上台温度，进行配水设置，轧制和水箱冷却，最后吐丝得到成卷的钢材，提高了HPB300钢材的质量。通过对钢材成分占比的进一步优化，选择最优比例范围，使得钢材内部的缺陷得到有效降低，同时对连铸二冷水参数进行调整，从而抑制柱状晶发展，加大等轴晶比例,减少由于柱状晶开裂而产生的中间裂纹，达到提升钢材质量的同时，更加经济便捷的效果。
具体的，以如下的实施例来说明本发明的技术方案。
其中，在上表1中实施例1和2的HPB300钢材按照以下生产方法进行制作，包括以下步骤：
1)连铸前，采用萤石为脱硫剂，每120吨钢水中加入60千克萤石对钢水进行脱硫；
2)转炉冶炼，在出钢1/3至2/3时，加入SiCaBa和SiAlBa进行脱氧，出钢温度控制在1650-1660℃的范围内；
3)铸机连浇炉上台温度上限调至1555℃，并进行配水设置，一区提升至7.0t/h，二区降低至6.0t/h；
4)轧制，经加热炉加热后进行轧制，进行轧制过程中，把切头长度调整为100mm；
5)水箱冷却，把0#水箱压力控制在1.5Mpa，温度为890℃；1-3#水箱反向吹扫压力控制在2Mpa；
6)集卷，进行吐丝过程中，吐丝温度调为930℃，经吐丝机进行吐丝得到成卷的钢材。
在上表1中实施例3和4的HPB300钢材按照以下生产方法进行制作，包括以下步骤：
1)连铸前，采用萤石为脱硫剂，每120吨钢水中加入60千克萤石对钢水进行脱硫；
2)转炉冶炼，在出钢1/3至2/3时，加入SiCaBa和SiAlBa进行脱氧，出钢温度控制在1650-1660℃的范围内；
3)铸机连浇炉上台温度上限调至1560℃，并进行配水设置，一区提升至7.0t/h，二区降低至6.0t/h；
4)轧制，经加热炉加热后进行轧制，进行轧制过程中，把切头长度调整为130mm；
5)水箱冷却，把0#水箱压力控制在1.5Mpa，温度控制在880℃；1-3#水箱反向吹扫压力控制在2Mpa；
6)集卷，进行吐丝过程中，吐丝温度控制在915℃之间，经吐丝机进行吐丝得到成卷的钢材。
在上表1中实施例5和6的HPB300钢材按照以下生产方法进行制作，包括以下步骤：
1)连铸前，采用萤石为脱硫剂，每120吨钢水中加入60千克萤石对钢水进行脱硫；
2)转炉冶炼，在出钢1/3至2/3时，加入SiCaBa和SiAlBa进行脱氧，出钢温度控制在1650-1660℃的范围内；
3)铸机连浇炉上台温度上限调至1565℃，并进行配水设置，一区提升至7.0t/h，二区降低至6.0t/h；
4)轧制，经加热炉加热后进行轧制，进行轧制过程中，把切头长度调整为150mm；
5)水箱冷却，把0#水箱压力控制在1.5Mpa，温度为900℃；1-3#水箱反向吹扫压力控制在2Mpa；
6)集卷，进行吐丝过程中，吐丝温度调为945℃，经吐丝机进行吐丝得到成卷的钢材。
在上表1中实施例7和8的HPB300钢材按照以下生产方法进行制作，包括以下步骤：
1)连铸前，采用萤石为脱硫剂，每120吨钢水中加入60千克萤石对钢水进行脱硫；
2)转炉冶炼，在出钢1/3至2/3时，加入SiCaBa和SiAlBa进行脱氧，出钢温度控制在1650-1660℃的范围内；
3)铸机连浇炉上台温度上限调至1558℃，并进行配水设置，一区提升至7.0t/h，二区降低至6.0t/h；
4)轧制，经加热炉加热后进行轧制，进行轧制过程中，把切头长度调整为120mm；
5)水箱冷却，把0#水箱压力控制在1.5Mpa，温度为895℃；1-3#水箱反向吹扫压力控制在2Mpa；
6)集卷，进行吐丝过程中，吐丝温度调为940℃，经吐丝机进行吐丝得到成卷的钢材。
以上为本发明的优选实施例，采用上述实施例的方案进行钢材的生产后，钢厂生产出的铸坯内部完好，没有裂纹和明显缺陷，盘条表面结疤情况也得到了明显改善。在不改变现有装备的情况下，相比工艺未改进前生产出的盘条成品的结疤程度下降了90％以上，钢材表面质量得到了显著的提高，并获得了更高的经济效益，适合推广应用。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，包括转炉冶炼、连铸、轧制、水箱冷却和集卷得到成卷的HPB300钢材的步骤，其特征在于，
在转炉冶炼之前进行铁水脱硫预处理，采用萤石为脱硫剂，每120t钢水中加入60kg萤石对钢水进行脱硫；
转炉冶炼时，在转炉出钢三分之一至三分之二时，加入SiCaBa和SiAlBa进行脱氧，出钢温度控制在1650-1660℃；
连铸时，铸机连浇炉的上台温度上限为1555至1565℃，一区结晶器配水设置为7t/h，二区配水设置为6t/h；
水冷箱冷却时，正向吹扫水箱压力控制在1.5MPa，温度控制在880-900℃之间，反向吹扫水箱压力控制在2MPa。
2.如权利要求1所述的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其特征在于，所述集卷得到成卷的HPB300钢材，其元素含量重量百分比包括：C为0.209-0.242％，Si为0.185-0.226％，Mn为0.542-0.575％，P为0.013-0.026％，S为0.020-0.035％，V为0.001-0.004％，Nb为0.0007-0.0014％，余下为Fe和其他微量元素。
3.如权利要求2所述的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其特征在于，所述HPB300钢材其元素含量重量百分比包括：C为0.209-0.242％，Si为0.191-0.214％，Mn为0.542-0.566％，P为0.013-0.026％，S为0.020-0.028％，V为0.001-0.004％，Nb为0.0007-0.0014％，余下为Fe和其他微量元素。
4.如权利要求3所述的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其特征在于，所述HPB300钢材其元素含量重量百分比包括：C为0.238％，Si为0.214％，Mn为0.562％，P为0.021％，S为0.028％，V为0.002％，Nb为0.0011％，余下为Fe和其他微量元素；
连铸时，所述主机连浇炉的上台温度上限为1555℃；
轧制时过程中，切头长度为100mm；
水箱冷却的温度设置控制在890℃；
集卷时，吐丝温度设置控制在930℃。
5.如权利要求3所述的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其特征在于，所述HPB300钢材其元素含量重量百分比包括：C为0.228％，Si为0.206％，Mn为0.566％，P为0.017％，S为0.027％，V为0.001％，Nb为0.007％，余下为Fe和其他微量元素；
连铸时，所述主机连浇炉的上台温度上限为1560℃；
轧制时过程中，切头长度为130mm；
水箱冷却的温度设置控制在880℃；
集卷时，吐丝温度设置控制在915℃。
6.如权利要求3所述的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其特征在于，所述HPB300钢材其元素含量重量百分比包括：C为0.209％，Si为0.226％，Mn为0.575％，P为0.017％，S为0.028％，V为0.002％，Nb为0.014％，余下为Fe和其他微量元素；
连铸时，所述主机连浇炉的上台温度上限为1565℃；
轧制时过程中，切头长度为150mm；
水箱冷却的温度设置控制在900℃；
集卷时，吐丝温度设置控制在945℃。
7.如权利要求3所述的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其特征在于，所述HPB300钢材其元素含量重量百分比包括：C为0.227％，Si为0.212％，Mn为0.558％，P为0.013％，S为0.020％，V为0.002％，Nb为0.013％，余下为Fe和其他微量元素；
连铸时，所述主机连浇炉的上台温度上限为1558℃；
轧制时过程中，切头长度为120mm；
水箱冷却的温度设置控制在895℃；
集卷时，吐丝温度设置控制在940℃。
8.如权利要求1至7任意一项所述的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其特征在于，所述Mn与S的质量比大于等于20。
9.如权利要求1至7任意一项所述的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法，其特征在于，连铸时，所述钢水由钢包进入结晶器的过程中，所述结晶器上方的钢水流路末端中部设有中空冷却管，所述中空冷却管为内套式循环回路管，其末端与所述钢水流路末端平齐，其始端延伸至钢水流路外，且与一高压冷却系统连接。
10.一种HPB300钢材，其特征在于，为如权利要求1至9任意一项所述的改善HPB300钢材表面结疤的生产方法所制成的HPB300钢材。
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