一种高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢及其制备方法，所述工字钢气体含量O≤0.0015wt%，N≤0.0030wt%，腰部厚度＜16 mm，屈服强度ReL≥245MPa，抗拉强度Rm 380～500MPa，断后伸长率A≥29%，20℃纵向冲击功Akv≥40J，显微组织由大于80%的铁素体和珠光体组成，晶粒度≥8.5级，非金属夹杂物≤1.5级。其制备方法是通过对KR铁水预处理、转炉冶炼、出钢渣洗、脱氧合金化工艺、LF炉精炼、连铸、轧钢加热制度、钢坯轧制等多工艺集成创新，所生产的高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢，钢质洁净度高，氮含量低，具有合适的强度、优异的塑韧性、良好的冲击韧性及高淬透性，显著改善了钢的冷热加工使用性能。的冷热加工使用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶炼
，具体涉及一种高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]工字钢是一种“工”字形截面型钢，上下翼缘内表面有倾斜度，使得翼缘外薄而内厚，工字钢截面受直压力好、耐拉，广泛应用于国民经济建设的各个领域，如建筑、桥梁、电站、石油钻井平台、车辆、公路、地铁、钢结构厂房及大型仓储库等。在中老铁路建设过程中，所经路段地质形貌复杂，尤其需要穿越较多大山，其中在一些要求及其特殊的隧道施工过程中，需对所用工字钢进行二次加工才能满足其使用要求，在其所需的工字钢中加入少量硼元素，保证了钢具有所需淬透性和力学性能，同时钢的热、冷加工性能也较好。由于硼资源丰富，其价格相对便宜，通过在钢中加入硼，不但解决了一些钢材要求强度高的问题，而且也解决了成本高的问题，同时，也解决了生产含硼钢产品缺陷的技术问题。
[0003]目前中国国内已有含硼钢的专利研究报道，如中国专利申请，一种抗拉强度≥320MPa的高成形性含硼钢（CN202010226801.5），公开了一种抗拉强度≥320MPa的高成形性含硼钢，其组分及wt%为：C:0.03～0.07%，Si:0.01～0.3%，Mn:0 .4～0 .9%，P≤0 .020%，S≤0 .010%，N≤0.006%，B：0.0005～0.003%，Ti：0.03～0.08%；其制备方法如下：经冶炼后连铸成坯；分段加热；粗轧；精轧；层流冷却；卷取，其屈服强度250
‑
350MPa、抗拉强度320
‑
460MPa，延伸率≥32%，产品缺陷率控制在0.5%以下。该申请主要在于解决产品缺陷率的问题，但其缺陷率仍较高。
[0004]又如中国专利申请，一种低成本含硼钢及其制造方法（CN201110417373.5），公开了一种低成本含硼钢，钢的化学成分重量百分比为：C：0.05%～0.08%、Si：0.10%～0.25%、Mn：1.60%～1.80%、Als：0.03%～0.045%、Ti：0.030%～0.045%、B：0.003%～0.009%、P≤0.025%、S≤0.015%、O≤0.0015%，N≤0.0025%，其余为Fe以及不可避免杂质。其没有加入 V、Mo、Cr、Ni 、Cu等元素，而是通过硼加入量的变化和加热、热轧、冷却温度的调整，获取强度级别为 460MPa、500MPa、550MPa为的低成本含硼钢。该申请主要在于解决成本问题。
[0005]再如中国中国专利申请，一种高强度含硼钢及其制备方法（CN201910651261.2），其公开了一种高强度含硼钢，钢的化学成分重量百分比为：C：0.15％～0.25％，Si≤0.2％，Mn≤1.5％，Cu：0.10％～0.18％，B：0.001％～0.004％，Cr：0.05％～0.15％，Mo：0.5％～0.8％，W：0.2％～0.4％，V：0.05％～0.1％，Ni：0.05％～0.1％，P≤0.02％，S≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。该申请在于解决汽车板材强度与曲强比不匹配的问题。
[0006]又如中国专利申请，一种隧道支护用高强度抗震工字钢及其制备方法（CN201910651261.2），其公开了一种隧道支护用高强度抗震工字钢，钢的化学成分重量百分比为：C：0.05～0.12wt%、Si：0.15～0.30wt%、Mn：0.50～1.00wt%、Ti：0.020～0.040wt%、V：0.030～0.045wt%、B：0.0010～0.0025wt%，S≤0.015wt%、P≤0.015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其屈服强度为ReL：470～520MPa，抗拉强度为Rm:580～680MPa，强屈比≥
1.20，断后伸长率：A：≥25.0%，0
º
夏比吸收能AkV为：100～135J；其专利技术重点在于解决工字钢高强度、抗震及焊接性能的问题，缺点在于加入量了大量V及Ti，生产成本较高，对钢水洁净度没有具体要求。
[0007]综上可知，现有技术含硼钢主要通过铁水预处理
→
转炉冶炼
→
连铸浇注
→
轧制工艺路线生产，所获得的含硼钢满足不同工况（用途）条件下使用，或者解决一些生产含B钢的产品缺陷问题，但产品及其生产工艺存在以下问题：对产品的洁净度没有明确要求，尤其对钢中S、P、O、N等有害元素控制要求不高，部分生产中加入了微量元素，成本较高。
[0008]本专利技术旨在提供一种高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢。

技术实现思路

[0009]本专利技术的第一目的是提供一种高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢，本专利技术的第二目的是提供所述高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢的制备方法。
[0010]本专利技术的第一目的是这样实现的，高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.11～0.18wt%、Si 0.10～0.35wt%、Mn 0.35～0.60wt%、B 0.0018～0.0050wt%、S≤0.010wt%、P≤0.010wt%、O≤0.0015wt%、N≤0.0030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述工字钢气体含量O≤0.0015wt%，N≤0.0030wt%，腰部厚度＜16 mm，屈服强度ReL≥245MPa，抗拉强度Rm 380～500MPa，断后伸长率A≥29%，20℃纵向冲击功Akv≥40J，显微组织由大于80%的铁素体和珠光体组成，晶粒度≥8.5级，非金属夹杂物≤1.5级。
[0011]本专利技术提供了一种高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢的制备方法，通过对KR铁水预处理、转炉冶炼、出钢渣洗、脱氧合金化工艺、LF炉精炼、连铸、轧钢加热制度、钢坯轧制等多工艺集成创新，在转炉出钢过程加入专用渣洗脱硫剂（质量百分组成Al2O
3 18~20%、SiO
2 4~5%、CaO 44~48%、MgO 3~6%、Al 8~10%、TFe 1~3%，其余为其他不可避免的杂质），有利于进一步脱硫及吸附钢水脱氧的夹杂物，确保钢水的洁净度；钢水在转炉、LF等工序全程吹氩，同时，连铸过程全程保护浇注，钢水N含量控制较低（小于30ppm），有利于加入微量B充分发挥“自由B”的淬透性，达到所需淬透性和力学性能的合理匹配；钢水通过LF精炼造“白渣”工艺处理，使钢中夹杂物显著降低，P≤0.010wt%、S≤0.010wt%，氧含量≤0.0015wt%，有利于钢材塑韧性的改善；钢坯通过热送至轧钢，钢坯在加热炉加热时间显著降低，同时控制合适的开轧温度及终轧温度，促进了铁素体晶粒的细化，工字钢上冷床以缓慢的冷速冷却完成相变，得到细晶粒铁素体+珠光体显微组织，得到的工字钢20℃纵向冲击功大于40J，其韧性较好，极大地改善了工字钢在复杂环境下的使用性能。
[0012]本专利技术所生产的高洁净度含硼高淬透性热轧工字钢，钢质洁净度高，氮含量低，具有合适的强度、优异的塑韧性、良好的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢，其特征在于，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.11～0.18wt%、Si 0.10～0.35wt%、Mn 0.35～0.60wt%、B 0.0018～0.0050wt%、S≤0.010wt%、P≤0.010wt%、O≤0.0015wt%、N≤0.0030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；所述工字钢气体含量O≤0.0015wt%，N≤0.0030wt%，腰部厚度＜16 mm，屈服强度ReL≥245MPa，抗拉强度Rm 380～500MPa，断后伸长率A≥29%，20℃纵向冲击功Akv≥40J，显微组织由大于80%的铁素体和珠光体组成，晶粒度≥8.5级，非金属夹杂物≤1.5级。2.权利要求1所述高洁净度含硼高淬透性热轧型工字钢的制备方法，其特征在于，按照以下步骤实现：A、铁水KR法脱硫：将铁水运至脱硫站进行铁水扒前渣操作，扒完渣后铁水至脱硫位进行脱硫操作，按6～15kg/t
铁
的加入量加入CaO+CaF2脱硫剂，搅拌器浸入深度为1100~1500mm，起步转速为25~35r/min，开始启动搅拌器，正常转速为90~120r/min，搅拌时间控制在8~15min，搅拌结束后扒去脱硫渣得到预处理后铁水；所述CaO+CaF2脱硫剂质量百分比组成为：CaO：88～90％，CaF2：10～12％；B、钢水转炉冶炼：将预处理后铁水、优质废钢及低磷硫生铁分别按950kg/t
钢
、115kg/t
钢
、20kg/t
钢
的配比加入转炉中进行顶底复合吹炼，分别按20.0～30.0kg/t
钢
、15.0～20.0kg/t
钢
的加入量，加入常规石灰、轻烧白云石造渣，控制终点碳含量0.05~0.08wt%，出钢温度1615~1650℃；出钢前钢包中按2～3kg/t
钢
的加入量加入渣洗脱硫剂进行渣洗脱硫，出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为25
‑
30NL/min；所述渣洗脱硫剂质量百分比组成为：Al2O
3 18~20%、SiO
2 4~5%、CaO 44~48%、MgO 3~6%、Al 8~10%、TFe 1~3%，其余为其他不可避免的杂质；C、脱氧合金化：将钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：低硅脱氧剂
→
硅钙钡
→
硅铁
→
硅锰
→
铝铁，依次向钢包中加入下列物质：按1.4～1.6kg/t
钢
的量，加入下列质量比的低硅脱氧剂：CaC
2 62wt%，Si 5wt%，C 6wt%，P 0.080wt%，S 0.150wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按2.0～2.5kg/t
钢
的量，加入下列质量比的硅钙钡：Si 48～52wt%，Ca 8～10wt%，Ba 12～14wt%，Al ≤3wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.5～1.0kg/t
钢
的量，加入下列质量比的硅铁：Si 72～75wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.2～5.8kg/t
钢
的量，加入下列质量比的硅锰：Si 16～18wt%，Mn 65～68wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按0.3～1.0kg/t
钢
的量，加入下列质量比的铝铁：Al 50wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到3/4时加完上述合金；出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘林刚，陈伟，彭毅，张恒超，邹应春，李艳萍，邓家木，文玉兵，王文锋，
申请(专利权)人：武钢集团昆明钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：