CN112725696A - 一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法 - Google Patents

一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法，采用硼元素代替铬、镍昂贵元素，降低成本，合理利用资源，硼属于裂纹敏感性元素，铸坯极易产生裂纹，采用合理的工艺控制，提升产品质量，提高了吨钢的生产效率，降低了生产成本，炼钢工序采用连铸扇形段二冷水改为弱冷，避免板坯边部冷速过快导致角裂，结晶器采用特殊保护渣，使其在结晶器壁形成热阻高的渣膜，使板坯均匀缓冷，有利于消除诱发裂纹，提高加热温度，缩短保温时间。其中，加热温度1200～1270℃，保温时间30分钟，使晶界S转变为MnS可减少钢卷边部裂纹；热轧阶段避开高温脆性区，精轧压缩比3以上，得到适合的组织，改善表面质量。

Description

一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法
技术领域
本发明涉及钢材生产制造领域，尤其涉及一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法。
背景技术
我国是汽车拥有量最大的国家，汽车事故也是发生率较高的国家。随着汽车轻量化的不断发展，高强钢需求猛增。货运车减重的同时，其安全性更需要引起重视。
目前，美国、日本等发达国家已经广泛应用了抗拉强度为550-600MPa级高强车轮，在北美地区高强钢份额甚至达到了90％。国内使用高强车轮钢的企业较少，各钢厂生产的车轮钢大都处在试用阶段，批量生产最高强度为590MPa级别，组织为铁素体+马氏体。
本生产工艺技术是在不加入大量合金的情况下，通过控制控冷工艺生产出超细晶铁素体+贝氏体高性能车轮用钢。晶粒细小，不仅能保证高强度，也能提高韧性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法。
本发明提供的技术方案是：一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：将铁水预处理，铁水预处理中使S≤0.003％；
2)转炉：将预处理的铁水按照设计的元素含量进行钢化，转炉向钢包倾倒钢水时使用氩气保护吹扫，控制出钢口，控制钢包铝含量，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量，钢包Als按0.02～0.035％控制；使钢包N≤30ppm；
3)出钢精炼：将转炉后的钢水进行精炼；
4)连铸：将精炼后的钢水采用连铸机连铸成钢坯，全程进行保护浇注，钢包水口吸N，增N控制≤5ppm，采用高碱度中包渣，以便去除钢中夹杂物，浇钢过程保持恒拉速，中包按过热度≤25℃控制，连铸坯浇注完成后，进行堆放缓冷降温，使铸坯缓慢降温；
5)热轧、卷取：将板坯放入热轧炉中进行加热，进行热轧卷曲，控制合理的加热温度，加热温度均匀，保温时间充分；
6)连退工艺：将卷曲后的钢板进行退火处理；
7)平整出厂：将退火工艺后的钢板放入平整机，改善板型，使钢板表面更加平坦，再通过机能检验、包装出厂。
优选，所述步骤2)转炉步骤中，出钢精炼元素含量按化学成分百分比含量成分为：C≤0.20％，Si:0.20-0.35％，Mn:1.15-1.40％，Al:0.010-0.050％，Ti:0.010-0.025％，B:0.0009-0.0030％，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
进一步优选，所述步骤3)精炼步骤中，采用LF路径工序，对气体含量要求严格控制。要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，避免钢液裸露；采用钙处理，喂CaSi线500米，改善产品性能。
进一步优选，所述步骤5)热轧、卷曲步骤中，最终加热温度为1200℃～1270℃，使晶界S转变为MnS可减少钢卷边部裂纹,荒轧道次选择3+3模式控制；做好精轧模型的负荷分配，使轧制稳定性；终轧温度：≥830℃；卷取温度：≥560℃，间隙喷水冷却。
本发明提供的一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法，采用硼元素代替铬、镍昂贵元素，降低成本，合理利用资源，硼属于裂纹敏感性元素，铸坯极易产生裂纹，采用合理的工艺控制，提升产品质量，提高了吨钢的生产效率，降低了生产成本，炼钢工序采用连铸扇形段二冷水改为弱冷，避免板坯边部冷速过快导致角裂，结晶器采用特殊保护渣，使其在结晶器壁形成热阻高的渣膜，使板坯均匀缓冷，有利于消除诱发裂纹，提高加热温度，缩短保温时间。其中，加热温度1200～1270℃，保温时间30分钟，使晶界S转变为MnS可减少钢卷边部裂纹；热轧阶段避开高温脆性区，精轧压缩比3以上，得到适合的组织，改善表面质量，因此，生产出含硼结构钢不仅能给提高企业技术及带来巨大经济效益，也能更好地服务于结构用钢行业。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施方案提供了一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法，具体包括如下步骤：
1)铁水预处理：将铁水预处理，铁水预处理中使S≤0.003％；
2)转炉：将预处理的铁水按照设计的元素含量进行钢化，转炉向钢包倾倒钢水时使用氩气保护吹扫，控制出钢口，控制钢包铝含量，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量，钢包Als按0.02～0.035％控制；使钢包N≤30ppm；
3)出钢精炼：将转炉后的钢水进行精炼；
4)连铸：将精炼后的钢水采用连铸机连铸成钢坯，全程进行保护浇注，钢包水口吸N，增N控制≤5ppm，采用高碱度中包渣，以便去除钢中夹杂物，浇钢过程保持恒拉速，中包按过热度≤25℃控制，连铸坯浇注完成后，进行堆放缓冷降温，使铸坯缓慢降温；
5)热轧、卷取：将板坯放入热轧炉中进行加热，进行热轧卷曲，控制合理的加热温度，加热温度均匀，保温时间充分；
6)连退工艺：将卷曲后的钢板进行退火处理；
7)平整出厂：将退火工艺后的钢板放入平整机，改善板型，使钢板表面更加平坦，再通过机能检验、包装出厂。
转炉步骤中，出钢精炼元素含量按化学成分百分比含量成分为：C≤0.20％，Si:0.20-0.35％，Mn:1.15-1.40％，Al:0.010-0.050％，Ti:0.010-0.025％，B:0.0009-0.0030％，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
精炼步骤中，采用LF路径工序，对气体含量要求严格控制。要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，避免钢液裸露；采用钙处理，喂CaSi线500米，改善产品性能。
热轧、卷曲步骤中，最终加热温度为1200℃～1270℃，使晶界S转变为MnS可减少钢卷边部裂纹,荒轧道次选择3+3模式控制；做好精轧模型的负荷分配，使轧制稳定性；终轧温度≥830℃；卷取温度≥560℃，间隙喷水冷却。
本发明的工程结构用钢是采用以锰、硼为基础元素代替昂贵铬、镍元素的一种外贸出口低合金结构钢。
出钢精炼元素含量按化学成分百分比含量成分为：C≤0.20％，Si:0.20-0.35％，Mn:1.15-1.40％，Al:0.010-0.050％，Ti:0.010-0.025％，B:0.0009-0.0030％，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
C：碳用于形成足够碳化物强化相，随着钢中含碳量的增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低。并且碳含量要在包晶区以外，减少裂纹出。
Mn：锰可以使得硫跟锰结合，形成硫化锰的夹杂，从而消除或减弱硫的有害作用，一般要求Mn/S≥20～25，控制Mn/S比来控制S在结晶时在晶界的析出，从而降低钢坯在热轧时的热脆敏感性。
P：一般来说，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，焊接性能恶化，降低塑性。因此含量优选为不大于0.020％wt％。
S：是影响加硼钢边裂的主要化学元素之一，也是钢中有害元素，经研究证明钢水中S>0.015％时纵裂纹增加，S在晶界处形成硫化物物体薄膜，在外力作用下形成纵裂，Mn/S升高时铸坯纵裂纹指数降低。
Ti：合金元素，有效提高钢的强度，而有保持钢的塑性和韧性，因此优选Nb含量为0.010-0.025wt％。
实施例
按照如下方法进行低碳低合金含硼结构钢的制备：
1)铁水预处理：将铁水预处理，铁水预处理要求S≤0.0030％，并进行净渣处理；
2)转炉：将预处理的铁水按照设计的元素含量进行钢化，转炉向钢包倾倒钢水时使用氩气保护吹扫，控制出钢口，控制钢包铝含量，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量，钢包Als按0.02～0.035％控制；使钢包N≤30ppm；
3)出钢精炼：将转炉后的钢水进行精炼.，采用LF路径工序，对气体含量要求严格控制。要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，避免钢液裸露；采用钙处理，喂CaSi线500米，改善产品性能。
4)连铸：将精炼后的钢水采用连铸机连铸成钢坯，全程进行保护浇注，钢包水口吸N，增N控制≤5ppm，采用高碱度中包渣，以便去除钢中夹杂物，浇钢过程保持恒拉速，中包按过热度≤25℃控制，连铸坯浇注完成后，进行堆放缓冷降温，使铸坯缓慢降温；
5)热轧、卷取：将板坯放入热轧炉中进行加热，进行热轧卷取；
热轧、卷曲步骤中，最终加热温度为1200℃～1270℃，使晶界S转变为MnS可减少钢卷边部裂纹,荒轧道次选择3+3模式控制；做好精轧模型的负荷分配，使轧制稳定性；终轧温度：≥830℃；卷取温度：≥560℃，间隙喷水冷却。
6)连退工艺：将卷曲后的钢板进行退火处理；
7)平整出厂：将退火工艺后的钢板放入平整机，改善板型，使钢板表面更加平坦，再通过机能检验、包装出厂。
将上述的成品进行性能检测，见表1。
表1实验结果
Figure BDA0002847729730000061
比较例为低碳低合金含硼结构钢的制备的性能对比表，由表1可以看出通过本工艺生产的工程结构用钢，拥有良好的性能和表面质量，满足用户的使用。具有优异的综合性能以及超细晶粒度，产能利用率更高，有利于企业降低生产成本，给企业带来更大的效益。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铁水预处理：将铁水预处理，铁水预处理中使S≤0.003％；
2)转炉：将预处理的铁水按照设计的元素含量进行钢化，转炉向钢包倾倒钢水时使用氩气保护吹扫，控制出钢口，控制钢包铝含量，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量，钢包Als按0.02～0.035％控制；使钢包N≤30ppm；
3)出钢精炼：将转炉后的钢水进行精炼；
4)连铸：将精炼后的钢水采用连铸机连铸成钢坯，全程进行保护浇注，钢包水口吸N，增N控制≤5ppm，采用高碱度中包渣，以便去除钢中夹杂物，浇钢过程保持恒拉速，中包按过热度≤25℃控制，连铸坯浇注完成后，进行堆放缓冷降温，保证铸坯缓慢降温；
5)热轧、卷取：将板坯放入热轧炉中进行加热，进行热轧卷曲，控制合理的加热温度，加热温度均匀，保温时间充分；
6)连退工艺：将卷曲后的钢板进行退火处理；
7)平整出厂：将退火工艺后的钢板放入平整机，改善板型，使钢板表面更加平坦，再通过机能检验、包装出厂。
2.根据权利使1所述的一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法，其特征在于，所述步骤2)转炉步骤中，出钢精炼元素含量按化学成分百分比含量成分为：C≤0.20％，Si:0.20-0.35％，Mn:1.15-1.40％，Al:0.010-0.050％，Ti:0.010-0.025％，B:0.0009-0.0030％，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe及不可避免夹杂物。
3.根据权利使1所述的一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法，其特征在于，所述步骤3)精炼步骤中，采用LF路径工序，对气体含量要求严格控制。要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，尽量避免钢液裸露；采用钙处理，喂CaSi线500米，改善产品性能。
4.根据权利使1所述的一种低碳低合金含硼结构钢的生产方法，其特征在于，所述步骤5)热轧、卷曲步骤中，最终加热温度为1200℃～1270℃，使晶界S转变为MnS可减少钢卷边部裂纹,荒轧道次选择3+3模式控制；做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；终轧温度：≥830℃；卷取温度：≥560℃，间隙喷水冷却。
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