一种低合金高强度结构钢的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种低合金高强度结构钢的生产方法，按照下列步骤进行生产，包括铁水脱硫预处理、转炉吹炼、转炉出钢渣洗原位去夹杂、钢包钢水底吹氩搅拌、板坯连铸，一是成分设计；二是转炉原料的要求和冶炼的控制；三是转炉出钢过程的脱氧合金化、渣料的成分配比和渣量的要求；四是连铸偏析的控制及无缺陷板坯的生产；五是板坯控轧、控冷。本发明专利技术有利于节能和降低制造成本，生产吨钢可降低工序成本40元以上。由于钢中的锰元素含量大幅度下降，可降低成本83元//吨钢，具有广泛的推广价值，可推广到不具备LF设备的钢厂生产高纯净度低合金高强钢。

【技术实现步骤摘要】
一种低合金高强度结构钢的生产方法
本专利技术涉及一种低合金高强度结构钢的生产方法。
技术介绍
低合金高强度钢的冶炼工艺通常采用废钢为原料电炉工艺(短流程)和以铁水为原料转炉冶炼、LF精炼(长流程)两种工艺路线。电炉工艺通常和LF配套，使用的主原料有废钢、少量的铁水(也可以使用全废钢)、合金等，少量的铁水利于废钢快速熔化，可以降低电炉冶炼成本，电炉起废钢、合金融化的作用，同时还可以吹氧脱磷可，钢水提温、成分微调、脱硫和去夹杂都在LF工序完成。另外一种工艺是采用转炉、LF工艺精炼工艺(长流程)，主要原料是铁水，少量废钢，合金等。由高强度结构钢需要大量的合金强化，合金含量高，原工艺必须经LF精炼处理，LF的主要是提温、去夹杂、成分和温度调整。由于Q355B、于Q355D、等以上级别的高强度结构钢，主要依靠碳、锰元素以及添加少量的铌、钒、钛元素进行强化。合金元素含量高，需要加入的合金量大，转炉出钢过程钢水温降大，需要经LF提温，成分微调、造还原渣深脱硫、夹杂物去除等一系列处理钢水质量才能满足高强度结构钢的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低合金高强度结构钢的生产方法，采用低能耗、低成本的方法生产高纯净度的高强度结构钢。实现上述目的的一种低合金高强度结构钢的生产方法，按照下列步骤进行生产，包括铁水脱硫预处理→转炉吹炼→转炉出钢渣洗原位去夹杂→钢包钢水底吹氩搅拌→板坯连铸，其特征在于：A、成分设计：成分组成以重量百分比：[C]：0.16～0.20%；[Si]：0.15-0.30%；[Mn]：0.35～0.45%；[P]：≤0.015%；[S]：≤0.006%%；[Nb]：0.010～0.020%；[Al]：0.015～0.040%；；[N]：≤0.0045%，其它为铁和不可避免的杂质；B、铁水脱硫预处理：高炉铁水扒渣，铁水罐投入脱硫剂进行脱硫预处理，脱硫剂为活性石灰和萤石，其中活性石灰占92%，萤石8%，脱硫剂加入量每吨铁水为5kg～5.5kg，KR法搅拌脱硫，脱硫后铁水罐顶渣中加入炉渣凝聚剂，其主要成分为CaO+MgO之和≤5%、AL2O3为25%，SiO2为65%，Na2O+K2O之和约8%，软熔点温度≤1230℃，铁水预处理后的[S]含量小于0.002%；C、转炉冶炼出钢过程的脱氧合金化及控制钢水增氮方法：(1)转炉首先装入废钢和氧化铁皮，然后兑入铁水；(2)转炉吹炼时，为防止二次吹氧时熔池冲击坑钢水裸露增氮，要求一次脱碳成功，其控制参数为供氧压力0.8～0.90MPa,流量25500～2650m3/h，强度为2.95～3.45Nm3/t•min，吹氧时间不大于16min，其中前8分钟，供氧强度3.10Nm3/t•min，后期为加强熔池搅拌，氧气流量提高到了26500m3/h，供氧强度提高到了3.3Nm3/t•min；转炉底吹氩搅拌供气强度全程为0.06～0.25Nm3/t.min；前半程时间长度不大于8分钟，为氮气，后半程为氩气，转炉出钢温度为1640～1680℃，转炉出钢[C]含量为0.08～0.11%，[P]含量不大于0.012%，[S]含量不大于0.008%；D、转炉出钢渣洗：转炉出钢，吨钢加入0.30kg铝铁，然后吨钢加入1kg/t萤石和3kg/t石灰，为了调整钢包顶渣成分含量，依次加入0.4kg/t硅铁增加钢包顶渣的SiO2含量、钢包顶渣改制剂2.0-2.5kg/t，改质剂主要成分及含量CaO约25%、CaF2约5%、Al2O3约40-50%，SiO2不大于5%，Al含量为30%，钢包底吹氩强搅拌时间控制在8-12分钟；E、连铸板坯偏析控制：(1)成分设计控制偏析：为了有效控制板坯偏析，结合控轧控冷工艺条件，成分设计上尽可能减少易偏析元素的含量，采用低锰、低P以及超低硫设计，[Mn]：0.35～0.45%；[P]：≤0.015%；[S]：≤0.006%；(2)连铸过程控制板坯偏析的方法：通常120吨钢包，钢包底吹氩强搅拌钢水温降为2.0～2.5℃，根据连铸板坯的断面，连铸上钢水温度控制在1575～1605℃；板坯连铸过程钢水的保温方法；中间包采用无碳高碱度覆盖剂，主要组份为铺展性好的高碱度覆盖剂%，石灰粉主要成分CaO≥80%、S≤0.05%，SiO2≤8%、Al2O3≤5.0；连铸采用大包长水口采用密封圈+氩封保护，中间包浸入式水口+氩封保护浇铸；连铸时钢水[N]增量小于0.0005%；连铸板坯宽1510mm,板坯厚度250mm，设定板坯拉速为0.8～0.1.0m/min，0.90m/min恒拉速连铸；连铸板坯凝固末端采用轻压下，压下量控制在3.0mm～4.0mm；F、含铌钢连铸板坯角部裂纹控制：钢中的N含量不大于0.0045%，C含量设计为0.16-0.20%，采用强冷模式使连铸板坯的表面晶粒细化；G、板坯轧制：板坯加热温度1170±25℃，板坯的粗轧返回温度1040±15℃；采用两阶段控制轧制，一阶段再结晶区轧制采用大压下破碎晶粒，在轧制高强度结构钢时使粗轧1个道次空过，增加中间坯厚度，粗轧的最后一道次和精轧的第一道次联合采用大压下量轧制，粗轧最后一道次下量120mm，精轧第1道次压下量16mm，设计的精轧温度860±20℃，二阶段开轧温度低于未再结晶温度，轧制后钢板快速冷却进一步细化组织晶粒，卷取温度540±20℃。采用本专利技术方法生产的高强度结构钢，钢材力学性能(横向)检测显示，屈服强度386～432MPa，抗拉强度529～572MPa，断后伸长率24～29.5%，冲击功最低值为145，均值在150.5～227.5J之间，完全满足国家标准要求。由于锰含量的大幅度降低，使钢材的碳当量也随着大幅度降低，有利于提高钢材的焊接性能。具体实施方式本专利技术一种采用长流程生产高强度结构钢的方法属于长流程，其创新点是钢水去掉了LF精炼处理工序，成分设计上，降低钢水锰含量，减少锰合金加入量，也就减少了融化合金需要的热量，减少钢水出钢过程温降(转炉出钢前的钢水温度减去出钢后钢包钢水温降)，采用不容易氧化的铌元素作为合金强化元素，在转炉出钢过程添加低熔点的复合渣料。本专利技术的实现方法：按照下列步骤进行生产，包括铁水脱硫预处理→转炉吹炼→转炉出钢渣洗原位去夹杂→钢包钢水底吹氩搅拌→板坯连铸，一是成分设计；二是转炉原料的要求和冶炼的控制；三是转炉出钢过程的脱氧合金化、渣料的成分配比和渣量的要求；四是连铸偏析的控制及无缺陷板坯的生产；五是板坯控轧、控冷。1.成分设计：以Q355C为例，成分组成以重量百分比：[C]：0.16～0.20%；[Si]：0.15-0.30%；[Mn]：0.35～0.45%；[P]：≤0.015%；[S]：≤0.006%%；[Nb]：0.010～0.020%；[Al]：0.015～0.040%；；[N]：≤0.0045%，其它为铁和不可避免的杂质；其创新点是，锰含量从原工艺的1.2%(高强度结构钢国内外普遍采用的成分含量)降低到0.4%，降低了三分之二，采用微量的铌强化，钢中铌含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低合金高强度结构钢的生产方法，按照下列步骤进行生产，包括铁水脱硫预处理→转炉吹炼→转炉出钢渣洗原位去夹杂→钢包钢水底吹氩搅拌→板坯连铸，其特征在于：/nA、成分设计：成分组成以重量百分比： [C]：0.16～0.20%；[Si]：0.15-0.30%；[Mn]：0.35～0.45%；[P]：≤0.015%；[S]：≤0.006%%；[Nb]：0.010～0.020%；[Al]：0.015～0.040%；；[N]：≤0.0045%，其它为铁和不可避免的杂质；/nB、铁水脱硫预处理：高炉铁水扒渣，铁水罐投入脱硫剂进行脱硫预处理，脱硫剂为活性石灰和萤石，其中活性石灰占92%，萤石8%，脱硫剂加入量每吨铁水为5kg～5.5kg，KR法搅拌脱硫，脱硫后铁水罐顶渣中加入炉渣凝聚剂，其主要成分为CaO+MgO之和≤5%、AL2O3为25%，SiO2为65%， Na2O+K2O之和约8%，软熔点温度≤1230℃，铁水预处理后的[S]含量小于0.002%；/nC、转炉冶炼出钢过程的脱氧合金化及控制钢水增氮方法：(1)转炉首先装入废钢和氧化铁皮，然后兑入铁水；(2)转炉吹炼时，为防止二次吹氧时熔池冲击坑钢水裸露增氮，要求一次脱碳成功，其控制参数为供氧压力0.8～0.90MPa,流量25500～2650m3/h，强度为2.95～3.45Nm3/t•min，吹氧时间不大于16min，其中前8分钟，供氧强度3.10 Nm3/t•min，后期为加强熔池搅拌，氧气流量提高到了26500 m3/h，供氧强度提高到了3.3 Nm3/t•min；转炉底吹氩搅拌供气强度全程为0.06～0.25Nm3/t.min；前半程时间长度不大于8分钟，为氮气，后半程为氩气，转炉出钢温度为1640～1680℃，转炉出钢[C]含量为0.08～0.11%，[P]含量不大于0.012%，[S]含量不大于0.008%；/nD、转炉出钢渣洗：转炉出钢，吨钢加入0.30kg铝铁，然后吨钢加入1kg/t萤石和3kg/t石灰，为了调整钢包顶渣成分含量，依次加入0.4kg/t硅铁增加钢包顶渣的SiO2含量、钢包顶渣改制剂2.0-2.5kg/t，改质剂主要成分及含量CaO约25%、CaF2约5%、Al2O3约40-50 %，SiO2不大于5%，Al含量为30%，钢包底吹氩强搅拌时间控制在8-12分钟；/nE、连铸板坯偏析控制：(1)成分设计控制偏析：为了有效控制板坯偏析，结合控轧控冷工艺条件，成分设计上尽可能减少易偏析元素的含量，采用低锰、低P以及超低硫设计，[Mn]：0.35～0.45%； [P]：≤0.015%；[S] ：≤0.006%；(2)连铸过程控制板坯偏析的方法：通常120吨钢包，钢包底吹氩强搅拌钢水温降为2.0～2.5℃，根据连铸板坯的断面，连铸上钢水温度控制在1575～1605℃；板坯连铸过程钢水的保温方法；中间包采用无碳高碱度覆盖剂，主要组份为铺展性好的高碱度覆盖剂%，石灰粉主要成分CaO≥80%、S≤0.05%，SiO2≤8%、Al2O3≤5.0；连铸采用大包长水口采用密封圈+氩封保护，中间包浸入式水口+氩封保护浇铸；连铸时钢水[N]增量小于0.0005%；连铸板坯宽1510mm,板坯厚度250mm，设定板坯拉速为0.8～0.1.0m/min，0.90m/min恒拉速连铸；连铸板坯凝固末端采用轻压下，压下量控制在3.0mm～4.0mm；/nF、含铌钢连铸板坯角部裂纹控制：钢中的N含量不大于0.0045%，C含量设计为0.16-0.20%，采用强冷模式使连铸板坯的表面晶粒细化；/nG、板坯轧制：板坯加热温度1170±25℃，板坯的粗轧返回温度1040±15℃；采用两阶段控制轧制，一阶段再结晶区轧制采用大压下破碎晶粒，在轧制高强度结构钢时使粗轧1个道次空过，增加中间坯厚度，粗轧的最后一道次和精轧的第一道次联合采用大压下量轧制，粗轧最后一道次下量120mm，精轧第1道次压下量16 mm，设计的精轧温度860±20℃，二阶段开轧温度低于未再结晶温度，轧制后钢板快速冷却进一步细化组织晶粒，卷取温度540±20℃。/n...

【技术特征摘要】
1.一种低合金高强度结构钢的生产方法，按照下列步骤进行生产，包括铁水脱硫预处理→转炉吹炼→转炉出钢渣洗原位去夹杂→钢包钢水底吹氩搅拌→板坯连铸，其特征在于：
A、成分设计：成分组成以重量百分比：[C]：0.16～0.20%；[Si]：0.15-0.30%；[Mn]：0.35～0.45%；[P]：≤0.015%；[S]：≤0.006%%；[Nb]：0.010～0.020%；[Al]：0.015～0.040%；；[N]：≤0.0045%，其它为铁和不可避免的杂质；
B、铁水脱硫预处理：高炉铁水扒渣，铁水罐投入脱硫剂进行脱硫预处理，脱硫剂为活性石灰和萤石，其中活性石灰占92%，萤石8%，脱硫剂加入量每吨铁水为5kg～5.5kg，KR法搅拌脱硫，脱硫后铁水罐顶渣中加入炉渣凝聚剂，其主要成分为CaO+MgO之和≤5%、AL2O3为25%，SiO2为65%，Na2O+K2O之和约8%，软熔点温度≤1230℃，铁水预处理后的[S]含量小于0.002%；
C、转炉冶炼出钢过程的脱氧合金化及控制钢水增氮方法：(1)转炉首先装入废钢和氧化铁皮，然后兑入铁水；(2)转炉吹炼时，为防止二次吹氧时熔池冲击坑钢水裸露增氮，要求一次脱碳成功，其控制参数为供氧压力0.8～0.90MPa,流量25500～2650m3/h，强度为2.95～3.45Nm3/t•min，吹氧时间不大于16min，其中前8分钟，供氧强度3.10Nm3/t•min，后期为加强熔池搅拌，氧气流量提高到了26500m3/h，供氧强度提高到了3.3Nm3/t•min；转炉底吹氩搅拌供气强度全程为0.06～0.25Nm3/t.min；前半程时间长度不大于8分钟，为氮气，后半程为氩气，转炉出钢温度为1640～1680℃，转炉出钢[C]含量为0.08～0.11%，[P]含量不大于0.012%，[S]含量不大于0.008%；
D、转炉出钢渣洗：转炉出钢，吨钢加入0.30kg铝铁，然后吨钢加入1kg/t萤石和3kg/t石灰，为了调整钢包顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：吾塔，赵亮，张爱梅，
申请(专利权)人：新疆八一钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65