CN114015929A - 一种含钛低碳q235b的轧制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轧制工艺技术领域,提出了一种含钛低碳Q235B的轧制工艺,本发明工艺所用结构用钢,按质量百分比计,其成分配比为:C:0.050‑0.070%,Si≤0.08%,Mn:0.38‑0.50%,Al:0.010‑0.030%,P≤0.025%,S≤0.020%,Ti:0.035‑0.045%,余量为Fe及其他不可避免的杂质。其轧制工艺包括对钢带坯料的高温轧制和冷却处理两步,整个工艺流程简单易实施,消耗的能源较少,所获得的性能要求,屈服强度≥388MPa,抗压强度≥475MPa,延伸率≥39%以上,确保晶粒度细化到10级以上,改善材料综合性能,增加材料的冷弯性,并可以取得较好的焊接性能要求,保证强度达标;同时满足与SPHC钢种基本相同的生产节奏关系,达到稳定生产节奏的目的。
Description
技术领域
本发明涉及轧制工艺技术领域,具体的,涉及一种含钛低碳Q235B的轧制工艺。
背景技术
Q235B钢板是一种低碳钢,Q235B级钢的含量标准为:C≤0.20%;Mn≤1.4%;Si≤0.35%;S≤0.045;P≤0.045。它们均由Q+数字+质量等级符号组成。前面的大写字母“Q”代表屈服点,后面的数字指代屈服点具体数值,单位MPa。例如Q235表示屈服点(σs)为235MPa的碳素结构钢。Q235钢是国内最常见的钢材之一,价格低廉,大量应用于建筑及工程结构,用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等,也大量用作对性能要求不太高的机械零件。
但是我国钢铁行业中普通刚种产能日益过剩,对于Q235B钢需要微调元素含量、轧制工艺,以提高产品的效益,升级产品,以避免在刚产能日益过剩的大趋势下逐渐被淘汰。专利CN 103343209 A公开了一种改善Q235钢板性能的控轧控冷工艺,通过:(1)按照化学成分冶炼并连铸坯料;(2)坯料加热:加热温度为1100℃,保温1-2h;(3)高温轧制:开轧温度1000-1100℃;保证总变形量>80%,且单道次变形量不低于10%;终轧温度控制在900℃-950℃;(4)轧后立即超快冷却,冷却速度>100℃/s;并终冷温度控制在500~600℃,随即空冷至室温。最终制备得到的Q235钢板屈服强度350-365MPa之间,抗拉强度470-495MPa,延伸率25.5-30.5%,虽然性能方面有显著的提升,但是其工艺过程需要严格控制总变形量、单道次变形量,对于操作熟练程度有较高的要求,并且轧制后超快冷却会影响钢板的成卷过程。
发明内容
本发明提出一种含钛低碳Q235B的轧制工艺,整个工艺流程简单易实施,避免工艺控制难点,同时提高钢带的整体性能。
本发明的技术方案如下:
一种含钛低碳Q235B的轧制工艺,所述结构用钢,按质量百分比计,其成分配比为:C:0.050-0.070%,Si≤0.08%,Mn:0.38-0.50%,Al:0.010-0.030%,P≤0.025%,S≤0.020%,Ti:0.035-0.045%,余量为Fe及其他不可避免的杂质;
所述含钛低碳Q235B的轧制工艺,包括以下步骤:
(1)坯料炼铸:按照成分配比冶炼并连铸;
(2)高温轧制:加热坯料至1125-1170℃进行轧制,终轧温度830-870℃;
(3)前端段式冷却处理:冷却至590-650℃,冷却速度为12-18℃/s。
进一步地,所述结构用钢成分配比为:C:0.060%,Si:0.06%,Mn:0.42%,Al:0.020%,P:0.015%,S:0.015%,Ti:0.040%,余量为Fe及其他不可避免的杂质。
进一步地,所述步骤(1)中连铸中间包温度过热度为20-30℃。
进一步地,所述步骤(2)中加热坯料至1150℃进行轧制,终轧温度850℃。
进一步地,所述步骤(3)冷却至620℃,冷却速度为15℃/s。
进一步地,所述步骤(3)中冷却处理方式为:通过氮气对坯料进行吹扫,采用层流冷却设备冷却。
更进一步地,所述层流冷却设备中,冷却水温度控制在28-42℃。
更进一步地,所述冷却水温度控制在35℃。
本发明进一步提供上述轧制工艺制备得到的含钛低碳Q235B钢种,所述钢种屈服强度≥388MPa,抗压强度≥476MPa,延伸率≥39%。
进一步地,所述钢种组织为铁素体和珠光体,组织均匀。
更进一步地,所述钢种中铁素体晶粒的粒度控制在10.5-11.5级。
本发明的有益效果为:
1、本发明提供的轧制工艺,整体工艺流程简单易实施,由于本发明采用的结构用钢坯料中添加了Ti,进而降低了C和Mn的添加量,使得坯料的凝固点升高,在冶炼并连铸时无需降低过度的温度即可直接进行后续的轧制过程,缩短工艺周期。另一方面,坯料直接一步加热轧制后冷却,省去粗轧、精轧多步加热操作的繁琐,无需熟练的操作经验,任何人都可实施,并且消耗的能源较少,可快节奏生产。但是本发明的轧制温度、冷却温度和冷却速度要严格控制,以获得组织均匀的铁素体和珠光体组织,尤其是冷却速度,如果冷却速度过快,形成贝氏体、马氏体、残余奥氏体等组织,影响钢带的综合性能。
2、本发明在原材中加入少量的Ti合金,钛和碳的化合物(TiC)结合力极强,稳定性高,只有加热到1000℃以上才会缓慢溶入铁的固溶体中,TiC微粒可阻止钢晶粒长大,对于铁素体晶粒细化有很大影响;另一方面,Ti含量过高不仅增加生产的成本,而且可能会产生聚集使钢带组织均匀性下降,降低钢带的强度、延伸率等综合性能指标。
3、本发明由于添加少量Ti合金,可显著降低C和Mn的添加量,C用量的减少不仅能提高钢的塑性和韧性,还能提高钢带的焊接性能;正常情况下,C的减少,钢的强度和耐磨性会下降,但是少量Ti合金的添加则可改善上述状况,避免钢强度和耐磨性的下降。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的Q235B钢带金相图;
图2为本发明实施例2制备得到的Q235B钢带金相图;
图3为本发明实施例1制备得到的Q235B钢带扫描电镜图;
图4为本发明实施例1制备得到的Q235B钢带含量分析图;
图5为本发明实施例2制备得到的Q235B钢带扫描电镜图;
图6为本发明实施例3制备得到的Q235B钢带含量分析图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都涉及本发明保护的范围。
实施例1
Q235B结构用钢按质量百分比计,其成分配比为:C:0.060%,Si:0.06%,Mn:0.42%,Al:0.020%,P:0.015%,S:0.015%,Ti:0.040%,余量为Fe及其他不可避免的杂质。
上述Q235B的轧制工艺,包括以下步骤:
(1)坯料炼铸:按照上述成分配比冶炼并连铸,连铸中间包温度过热度为25℃;
(2)高温轧制:加热坯料至1150℃进行轧制,终轧温度850℃;
(3)前端段式冷却处理:用氮气吹扫坯料,采用层流冷却设备将其冷却至620℃,冷却速度为15℃/s,控制冷却水温度控制在35℃。
通过上述工艺轧制得到的Q235B为组织均匀的铁素体和珠光体,其中铁素体晶粒的粒度控制在10.5-11.5级。
实施例2
Q235B结构用钢按质量百分比计,其成分配比为:C:0.050%,Si:0.03%,Mn:0.38%,Al:0.010%,P:0.005%,S:0.010%,Ti:0.035%,余量为Fe及其他不可避免的杂质。
上述Q235B的轧制工艺,包括以下步骤:
(1)坯料炼铸:按照上述成分配比冶炼并连铸,连铸中间包温度过热度为20℃;
(2)高温轧制:加热坯料至1125℃进行轧制,终轧温度830℃;
(3)前端段式冷却处理:用氮气吹扫坯料,采用层流冷却设备将其冷却至590℃,冷却速度为12℃/s,控制冷却水温度控制在42℃。
通过上述工艺轧制得到的Q235B为组织均匀的铁素体和珠光体,其中铁素体晶粒的粒度控制在10.5-11.5级。
实施例3
Q235B结构用钢按质量百分比计,其成分配比为:C:0.070%,Si:0.08%,Mn:0.50%,Al:0.030%,P:0.025%,S:0.020%,Ti:0.045%,余量为Fe及其他不可避免的杂质。
上述Q235B的轧制工艺,包括以下步骤:
(1)坯料炼铸:按照上述成分配比冶炼并连铸,连铸中间包温度过热度为30℃;
(2)高温轧制:加热坯料至1170℃进行轧制,终轧温度870℃;
(3)前端段式冷却处理:用氮气吹扫坯料,采用层流冷却设备将其冷却至650℃,冷却速度为18℃/s,控制冷却水温度控制在28℃。
通过上述工艺轧制得到的Q235B为组织均匀的铁素体和珠光体,其中铁素体晶粒的粒度控制在10.5-11.5级。
对比例1
Ti含量为0.100%,其余同实施例1。
对比例2
Ti含量为0.050%,其余同实施例1。
对比例3
控制冷却速度为10℃/s,其余同实施例1。
对比例4
控制冷却速度为20℃/s,其余同实施例1。
实验例不同工艺轧制得到的钢带性能比较
参照GB/T 700-2006《碳素结构钢》有关规定,测定实施例1-3,对比例1-4的钢带屈服强度、抗压强度和延伸率,结果见表1。
表1不同钢带性能参数
屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 延伸率(%) | |
实施例1 | 411 | 498 | 41.4 |
实施例2 | 388 | 487 | 40.4 |
实施例3 | 390 | 476 | 39.7 |
对比例1 | 360 | 442 | 35.1 |
对比例2 | 355 | 453 | 31.9 |
对比例3 | 361 | 466 | 34.5 |
对比例4 | 413 | 498 | 30.9 |
上表数据可以看出,本发明实施例轧制工艺得到的钢带屈服强度≥388MPa,抗压强度≥476,延伸率≥39.7%。在本发明中通过添加Ti,增加再结晶过程的形核率,使得铁素体晶粒细化,有效的提高钢带的强度、延伸率等综合性能指标。其中,对比例1和对比例2增加了Ti元素的质量分数,影响了钢带的性能参数,屈服强度、抗压强度、延伸率等均有所下降,说明Ti的含量并非越高越好,过多的Ti会聚集形成较大的晶粒,导致组织均匀性下降,进而影响有钢带的强度、延伸率等综合性能指标。对比例3和4调整了轧制过程中冷却的速度,发现,冷却速度过快或过慢,都会影响最终钢带的性能。其中,提高冷却速度,虽然能够提高钢带的屈服强度、抗压强度,也会缩短工艺时间,但同时会降低钢带的延伸率,并且会影响钢带的成卷操作。
最后,本发明提供的钢带轧制工艺需配合相应质量分数组分组成的钢带坯料,其操作简单,仅仅需要高温轧制后控制冷却速度,即可得到高性能的钢带,操作简单易实施,工艺时间短,可加快生产节奏。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种含钛低碳Q235B的轧制工艺,其特征在于,所述结构用钢,按质量百分比计,其成分配比为:C:0.050-0.070%,Si≤0.08%,Mn:0.38-0.50%,Al:0.010-0.030%,P≤0.025%,S≤0.020%,Ti:0.035-0.045%,余量为Fe及其他不可避免的杂质;
所述含钛低碳Q235B的轧制工艺,包括以下步骤:
(1)坯料炼铸:按照成分配比冶炼并连铸;
(2)高温轧制:加热坯料至1125-1170℃进行轧制,终轧温度830-870℃;
(3)前端段式冷却处理:冷却至590-650℃,冷却速度为12-18℃/s。
2.根据权利要求1所述的含钛低碳Q235B的轧制工艺,其特征在于,所述结构用钢按质量百分比计,其成分配比为:C:0.060%,Si:0.06%,Mn:0.42%,Al:0.020%,P:0.015%,S:0.015%,Ti:0.040%,余量为Fe及其他不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的含钛低碳Q235B的轧制工艺,其特征在于,所述步骤(3)中冷却处理方式为:通过氮气对坯料进行吹扫,采用层流冷却设备冷却。
4.根据权利要求3所述的含钛低碳Q235B的轧制工艺,其特征在于,所述层流冷却设备中,冷却水温度控制在28-42℃。
5.一种权利要求1-4任一项所述轧制工艺制备得到的含钛低碳Q235B钢种,其特征在于,所述钢种屈服强度≥388MPa,抗压强度≥476MPa,延伸率≥39%。
6.根据权利要求5所述的含钛低碳Q235B钢种,其特征在于,所述钢种的组织为铁素体和珠光体。
7.根据权利要求6所述的含钛低碳Q235B钢种,其特征在于,所述钢种中铁素体晶粒的粒度控制在10.5-11.5级。
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