CN112226665A - 一种热轧钢带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热轧钢带及其制备方法，通过在真空精炼后增加二次LF精炼工序，在二次精炼工序中，造酸性渣，将钢包顶渣二元碱(CaO/SiO2)控制在1.0左右，对钢中夹杂物进行塑性化处理，得到一种力学性能和韧性良好的热轧钢带，避免了过多脆性夹杂物对钢性能的损害，保证了热轧钢带的韧性和强度，使其不易发生疲劳断裂，本热轧钢带有较高的实用价值和经济价值。

Description

一种热轧钢带及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热轧钢带及其制备方法，尤其涉及一种脆性夹杂物较少的优质热轧钢带及其制备方法。
背景技术
热轧钢带拥有抗腐蚀和高韧性且便于机加工的优点，是钢铁行业的重要产品之一，已被广泛应用在车船、机械、建筑、桥梁等行业。
夹杂物对钢种性能和质量有较大影响，常见的是夹杂物为硫化物、氧化物，硫化物为塑性夹杂物，影响较小；氧化物为脆性夹杂物，容易引起冷后起皮，在淬火后引发硬度不均或出现软点，D类夹杂对弹簧类产品的疲劳寿命有较大影响。如果氧化物夹杂级别较高，淬火时易出现分层现象；同时对于很多汽配用的精冲件，需要进行球化退火，氧化物夹杂则会影响球化率，也影响球化的效果，夹杂物的熔点过高会影响钢的变形性能，当夹杂物熔点高于1500℃时，其变形能力相比同温度下的其它钢材会有所下降。
研究表明，Al2O3或高Al2O3含量硅铝酸盐类夹杂物属脆性非金属夹杂物,因此，一般控制钢中Al2O3含量。理论研究结果和制备实践表明，精炼过程将钢包顶渣二元碱(CaO/SiO2)控制在1.0左右，渣中Al2O3含量控制在6％～8％，可以将夹杂物基本控制在低熔点塑性区域。
行业人员一般从以下几方面入手解决夹杂物问题：在制备中提高钢水的洁净度；保持中间罐水口顺畅；控制制备节奏，减少拉速变化；优化浸入式水口，保证结晶器内钢液液面的稳定性，避免由于其波动而引起的卷渣现象。
申请公布号为CN111318567A的中国发明专利公开一种用于冷轧使用的窄热轧钢带制备方法，降低该品种C、Mn的含量，控制S、P含量。申请公布号为CN109055853A的中国发明专利公开一种低碳硫系易切削窄热轧钢带及其制备方法。控制钢水中的碳氧积控制ω[C]·ω[O]≤6.5×10-4。免铸坯皮下气泡的产生，提高铸坯表面质量。精炼过程中采用喂Ca线的方式对钢水进行脱氧，脱氧生成的CaO夹杂尺寸细小，有利于生成纺锤形的MnS，提高钢材的切削性。
上述现有技术是通过控制钢中P、S等有害元素及对钢中O元素等进行控制，由于钢液中的P、S、O元素难以真正去除干净，此项手段对现有工艺要求高，成本也大大增加；利用钙处理仅能够改性MnS，提高钢的切削性能，无法控制脆性夹杂物。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种韧性和强度高的热轧钢带；本发明的另一目的是提高一种能够有效控制脆性夹杂物的该热轧钢带的制备方法。
技术方案：一种热轧钢带，按质量百分比其组分包括：C：0.9-1.5％、Si：0.1-0.25％、Mn：0.2-0.5％、P≤0.02％、S≤0.015％、Cr：0.1-0.3％，余量为铁和其他不可避免的杂质。
制备上述热轧钢带的步骤如下：转炉或电炉冶炼、一次LF炉精炼、VD炉精炼、二次LF炉精炼、连铸。
转炉或电炉冶炼步骤中，其出钢温度≥1600℃，出钢成分保证P≤0.015％，残余元素含量满足标准要求；电炉出钢至1/5时，随钢流加入硅锰系合金进行脱氧，硅锰系合金加入量为3-4kg/t钢；随后随钢流加入硅铁1-2kg/t，石灰7-8kg/t，萤石2-3kg/t，完成钢包合金化。
LF炉精炼步骤中，精炼时间≥30min，加入石灰1.0-2.0kg/t造渣，采取碳化硅进行渣面脱氧；并对钢液进行成分调整。
VD炉精炼步骤中，VD炉精炼真空度≤1mbar，真空保持时间≥8min。
针对优质热轧钢带对夹杂物的要求，二次LF炉精炼步骤中，进站升温后加入石英砂，保证碱度≤1.2。
优选地，石英砂加入量根据一次精炼时加入的石灰量确定，若一次精炼石灰添加量≦1.5kg/t，则加石英砂量为3.5-3.7kg/t；一次精炼石灰添加量﹥1.5kg/t，则石英砂加入量为3.7kg/t+0.5*石灰加入量；化渣均匀后取渣样进行分析；
优选地，加入石英砂后静搅时间≥30min。
连铸步骤中，采用10-40℃过热度，拉速为1.9-2.0m/min，二冷水使用弱冷。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明的热轧钢带具有良好的韧性和强度，其制备方法通过增加二次精炼造酸性渣，能够有效降低Al2O3等脆性夹杂物的评级，避免了过多脆性夹杂物对钢性能的损害，保证了热轧钢带的韧性和强度，使其不易发生疲劳断裂。
附图说明
图1为常规热轧钢带制备方法流程图；
图2为本发明热轧钢带制备方法的流程图；
图3为本发明制备的热轧钢带中典型夹杂物a形貌图；
图4为本发明制备的热轧钢带中典型夹杂物a检测分析数据图；
图5为本发明制备的热轧钢带中典型夹杂物b形貌图；
图6为本发明制备的热轧钢带中典型夹杂物b检测分析数据图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
一种热轧钢带，其化学元素按质量百分比为：C：0.9％、Si：0.1％、Mn：0.35％、P：0.02％、S：0.015％、Cr：0.1％，余量为铁和其他不可避免的杂质。
采用100吨电炉冶炼，出钢温度1637℃，出钢成分P:0.0046％，残余元素含量满足标准要求。电炉出钢至1/5时，随钢流加入硅锰系合金进行脱氧，硅锰系合金加入量为350kg钢；随后随钢流加入硅铁170kg，石灰803kg，萤石265kg。
一次LF炉精炼步骤，精炼时间43min，加入石灰105kg造渣，采取碳化硅进行渣面脱氧，并对钢液进行成分调整。
VD炉精炼步骤，VD炉精炼真空度0.85mbar，真空保持时间8min。
二次LF炉精炼步骤，升温后加入石英砂350kg，加入石英砂15分钟后取渣样检测渣成分及碱度。
加入石英砂后静搅时间34min，静搅后进行连铸。
连铸步骤，采用36-38℃过热度，拉速为1.9m/min，二冷水使用弱冷。
实施例2
一种热轧钢带，其化学元素按质量百分比为：C：1.5％、Si：0.25％、Mn：0.5％、P：0.02％、S：0.015％、Cr：0.3％，余量为铁和其他不可避免的杂质。
采用100吨电炉冶炼，出钢温度1646℃，出钢成分P：0.0052％，残余元素含量满足标准要求。电炉出钢至1/5时，随钢流加入硅锰系合金进行脱氧，硅锰系合金加入量为370kg钢；随后随钢流加入硅铁190kg，石灰700kg，萤石255kg。
一次LF炉精炼步骤，精炼时间38min，加入石灰105kg造渣，采取碳化硅进行渣面脱氧；并对钢液进行成分调整。
VD炉精炼步骤，VD炉精炼真空度0.76mbar，真空保持时间8min。
二次LF炉精炼步骤，升温后加入石英砂360kg，加入石英砂15分钟后取渣样检测渣成分及碱度。
加入石英砂后静搅时间37min，静搅后进行连铸。
连铸步骤采用30-31℃过热度，拉速为1.9m/min，二冷水使用弱冷。
实施例3
一种热轧钢带，其化学元素按质量百分比为：C：1.2％、Si：0.2％、Mn：0.3-0.5％、P≤0.02％、S≤0.015％、Cr：0.2％，余量为铁和其他不可避免的杂质。
采用100吨电炉冶炼，出钢温度1638℃，出钢成分P：0.0055％，残余元素含量满足标准要求。电炉出钢至1/5时，随钢流加入硅锰系合金进行脱氧，硅锰系合金加入量为357kg钢；随后随钢流加入硅铁191kg，石灰717kg，萤石203kg。
一次LF炉精炼步骤，精炼时间47min，加入石灰106kg造渣，采取碳化硅进行渣面脱氧；并对钢液进行成分调整。
VD炉精炼步骤，VD炉精炼真空度0.65mbar，真空保持时间8min。
二次LF炉精炼步骤，升温后加入石英砂370kg，加入石英砂15分钟后取渣样检测渣成分及碱度。
加入石英砂后静搅时间33min，静搅后进行连铸。
连铸步骤采用32-38℃过热度，拉速为1.9m/min，二冷水使用弱冷。
检测渣含量数据如表1；经检测分析渣含量，上述实施例中的碱度R均小于1.2。
表1检测渣情况
实施例 S SiO2 CaO MgO Al2O3 Fe TiO2 R
实施例1 0.30 38.22 45.10 6.88 6.86 1.42 0.29 1.18
实施例2 0.24 39.78 44.96 6.21 4.29 0.70 0.23 1.13
实施例3 0.28 38.43 44.58 6.25 5.49 1.01 0.25 1.16
图2-5为采取本技术方案制备的热轧钢带典型夹杂物形貌，经检测分析，夹杂物主要为硅酸锰类夹杂物。熔点低于1500℃的夹杂物为低熔点类夹杂物。硅酸锰类夹杂物熔点为1323℃，属低熔点类夹杂物，在轧制过程可以发生塑性变形，因此热轧钢带有良好的韧性，不易发生疲劳断裂。
表2为按照国标对非金属夹杂物进行检测的数据对比，对比可知，实施例1、2、3中Al2O3类夹杂物细系最高级为0.5级，现有技术样品检测Al2O3类夹杂物细系最高级为1级。与现有技术相比，本发明能够显著改善钢中夹杂物，降低钢中Al2O3类夹杂物评级。
表2夹杂物国标评级
Figure BDA0002687225300000041
Figure BDA0002687225300000051

Claims (10)

1.一种热轧钢带，其特征在于按质量百分比其组分包括：C：0.9-1.5％、Si：0.1-0.25％、Mn：0.2-0.5％、P≤0.02％、S≤0.015％、Cr：0.1-0.3％，余量为铁和其他不可避免的杂质。
2.一种如权利要求1所述的热轧钢带的制备方法，其特征在于制备方法包括如下步骤：转炉或电炉冶炼、一次LF炉精炼、VD炉精炼、二次LF炉精炼、连铸。
3.根据权利要求2所述的热轧钢带的制备方法，其特征在于所述转炉或电炉冶炼步骤中，出钢温度≥1600℃。
4.根据权利要求2所述的热轧钢带的制备方法，其特征在于所述转炉或电炉冶炼步骤中，电炉出钢至1/5时，随钢流加入硅锰系合金进行脱氧，硅锰系合金加入量为3-4kg/t钢；随后随钢流加入硅铁1-2kg/t，石灰7-8kg/t，萤石2-3kg/t。
5.根据权利要求2所述的热轧钢带的制备方法，其特征在于所述一次LF炉精炼步骤中，精炼时间半小时后，对钢液进行成分调整，加入石灰1.0-2.0kg/t造渣，采取碳化硅进行渣面脱氧。
6.根据权利要求2所述的热轧钢带的制备方法，其特征在于所述VD炉精炼步骤中，VD炉精炼真空度≤1mbar，真空保持时间≥8min。
7.根据权利要求2所述的热轧钢带的制备方法，其特征在于所述二次LF炉精炼步骤中，进站升温后加入石英砂，保证碱度≤1.2。
8.根据权利要求7所述的热轧钢带的制备方法，其特征在于所述二次精炼步骤中石英砂加入量根据第一次LF炉精炼时加入的石灰量确定，若第一次LF炉精炼步骤中石灰添加量≤1.5kg/t，则加石英砂量为3.5-3.7kg/t；一次精炼石灰添加量＞1.5kg/t，则石英砂加入量为3.7kg/t+0.5*石灰加入量。
9.根据权利要求7或8所述的热轧钢带的制备方法，其特征在于所述二次LF炉精炼步骤中，加入石英砂后静搅时间≥30min。
10.根据权利要求2所述的热轧钢带的制备方法，其特征在于所述连铸步骤中，采用10-40℃过热度，拉速为1.9-2.0m/min，二冷水使用弱冷。
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