CN103074545B

CN103074545B - 一种高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢及其制备方法

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Publication number: CN103074545B
Application number: CN201310045948.4A
Authority: CN
Inventors: 赵新华; 宋玉卿; 纪进立; 杨志杰; 郭跃华; 方金林; 王刚; 刘春伟; 武玉利; 高祥明
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2033-02-05
Also published as: CN103074545A

Abstract

本发明提供了一种高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢及其制备方法。根据本发明的叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数为：C0.15％～0.20％、Si0.30％～0.45％、Mn1.30％～1.45％、P≤0.025％、S≤0.015％、V0.07％～0.09％，其余为铁和不可避免的微量杂质。根据本发明的叉车门架用槽钢的制备方法包括：铁水预脱硫，控制脱硫后铁水中的硫含量不超过0.020wt％；转炉冶炼，采用顶底复吹转炉冶炼，并且在转炉冶炼过程中，采用铝锰铁脱氧，控制钢水中的氧含量小于30ppm；LF精炼，精炼过程中先充分搅拌化渣，造白渣或黄白渣；连铸，在连铸过程中，使用整体塞棒包，采用方坯全保护浇铸；轧制。根据本发明得到的槽钢的屈服强度性能良好，平均可达475MPa，能够满足叉车门架用槽钢的性能要求，而且能够实现低成本生产。

Description

一种高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢及其制备方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体地讲，本发明涉及一种低合金高强度机械制造用钢。更具体地讲，本发明涉及一种高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢及其制备方法。

背景技术

目前生产的叉车门架用型钢的强度级别通常为335MPa和400MPa，仅有少部分产品可达420MPa。通常要求叉车门架用钢的强度尽可能地高，而且还要求叉车门架用钢具有高耐磨、耐低温等性能。

对于3~5吨叉车门架用槽钢而言，通常要求其屈服强度大于440MPa。然而，目前的生产方法尚不能满足3~5吨叉车门架用槽钢的各种性能要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能良好的高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：铁水预脱硫，控制脱硫后铁水中的硫含量不超过0.020wt%；转炉冶炼，采用顶底复吹转炉冶炼，并且在转炉冶炼过程中，采用铝锰铁脱氧，控制钢水中的氧含量小于30ppm；LF精炼，精炼过程中先充分搅拌化渣，造白渣或黄白渣；连铸，在连铸过程中，使用整体塞棒包，采用方坯全保护浇铸；轧制，轧制所得的叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数为：C0.15%～0.20%、Si0.30%～0.45%、Mn1.30%～1.45%、P≤0.025%、S≤0.015%、V0.07%～0.09%，其余为铁和不可避免的微量杂质。

根据本发明的一方面，铝锰铁的加入量为1.5kg/t_钢～2.0kg/t_钢。

根据本发明的一方面，在转炉冶炼工序中，钢包采用红净钢包，烘烤温度≥800℃；控制终点碳含量不小于0.10wt%；采用双挡渣出钢工艺，放钢时间不小于1.5min，控制转炉下渣量＜70mm；采用中锰、硅锰、钒氮合金进行合金化，合金对准钢流冲击区加入，并且合金成分按中限控制；增碳剂采用煅煤，并且准钢流均匀加入，在出钢3/4前加完；出钢3/5～4/5时投入挡渣球以保证良好的挡渣效果，保证钢包渣厚≤70mm。

根据本发明的一方面，在LF精炼工序中，全程底吹氩搅拌，用碳化硅或复脱将炉渣调整为白渣或黄白渣；采取一次性补喂铝线，钢水温度成分达到浇注要求后，在出站前喂入钙线100～120m/炉。

根据本发明的一方面，在连铸工序中，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，将中间包的过热度控制在15℃～25℃，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆盖剂的加入量为1～1.5kg/t_钢，拉速为1.0～1.3m/min。

根据本发明的一方面，在轧制工序中，加热炉的均热温度为1220℃～1255℃，开轧温度不低于1150℃，终轧温度不高于950℃，轧材在冷床采用自然冷却+喷水冷却的冷却方式，矫直温度小于100℃。根据本发明的实施例，轧材的规格优选地为C175×66.2×16.2×25.6槽钢。

为了实现上述目的，本发明的另一方面提供了一种高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢，其中，所述高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数为：C0.15%～0.20%、Si0.30%～0.45%、Mn1.30%～1.45%、P≤0.025%、S≤0.015%、V0.07%～0.09%，其余为铁和不可避免的微量杂质。

根据本发明的另一方面，所述高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数优选地为：C0.16%～0.18%、Si0.30%～0.35%、Mn1.35%～1.40%、P≤0.020%、S<0.010%、V0.075～0.085%，其余为铁和不可避免的微量杂质。

因此，本发明主要通过微合金化来提高强度，微合金化主要应用钒，没有添加其他的元素，连铸过程采用整体塞棒包全保护浇铸。因此，根据本发明的叉车门架用槽钢具有高强度、耐低温和良好的力学性能，屈服强度平均为475MPa，抗拉强度平均为632MPa，－5℃纵向冲击功Aku₂平均为61J，硬度平均为HRB196，完全能够满足叉车门架的性能要求。另外，根据本发明的方法，在降低生产成本的同时得到了强度提高的槽钢。

具体实施方式

本发明主要针对高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢在成分、冶炼及轧制过程中的问题，提供了一种高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢及其制备方法。根据本发明的方法生产出的槽钢具有良好的高强度耐低温钢力学性能，屈服强度平均为475MPa，抗拉强度平均为632MPa，－5℃纵向冲击功Aku₂平均为61J。

本发明主要通过钒微合金化，连铸过程采用塞棒包全保护浇铸，实现高强度耐低温钢材的生产。另外，根据本发明的高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的制备方法采用铝锰铁脱氧。

下面将详细地描述根据本发明的高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢及其制造方法。

根据本发明的高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数为：C0.15%～0.20%、Si0.30%～0.45%、Mn1.30%～1.45%、P≤0.025%、S≤0.015%、V0.07%～0.09%，其余为铁和不可避免的微量杂质。

根据本发明的高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢，其成分设计特点是P、S含量低、V合金加入量低，从而在保证产品具有较高强度的前提下，实现低成本生产。这样做的原因在于：在生产实践过程中，为得到高强度的产品，通常采用添加Nb、V等合金元素来实现合金强化，产品成本较高；而在本发明中，通过降低P、S含量，提高钢水纯净度，降低产品中的夹杂物含量，同时只需要加入少量V合金，即可在保证产品具有较高强度的前提下，同时实现低成本生产。另外，根据本发明，热轧叉车门架用槽钢的成分设计采用低碳+钒微合金化+低P、S控制的设计思路，低碳可以提高产品综合延伸性能；添加微量钒合金，由于钒的细晶强化作用和析出强化，可有效地提高产品强度，并保持产品的低成本效果；低P、S控制意在提高钢水纯净度，降低钢中有害夹杂，确保产品的高强度耐低温的稳定性。

根据本发明的一个优选实施例，根据本发明的高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数优选为：C0.16%～0.18%、Si0.30%～0.35%、Mn1.35%～1.40%、P≤0.020%、S<0.010%、V0.075～0.085%，其余为铁和不可避免的微量杂质。

根据本发明，高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的制备方法包括铁水预脱硫、转炉冶炼（例如80吨顶底复吹转炉冶炼）、LF精炼、方坯全保护连铸、轧制（例如，1-3轧机布置型式生产线轧制）。

具体地讲，根据本发明的方法，在铁水预脱硫工序中，铁水到脱硫站，脱硫后保证铁水中的硫含量为≤0.020wt%。

根据本发明的方法，在转炉冶炼工序中，采用顶底复吹转炉冶炼，并且在转炉冶炼过程中，采用铝锰铁脱氧，使得脱氧速度快，成渣好，钢水中的氧含量控制在30ppm以下。铝脱氧能力比锰大四个当量级，比硅及碳脱氧能力大一个当量级。因此，在本发明的方法中，即使加入的铝量不大，也能使钢液中的氧化停止，并能减少凝固钢中再次脱氧生成的夹杂物。

另外，在转炉冶炼工序中，控制终点碳含量不小于0.10wt%；采用双挡渣出钢工艺出钢，并对钢水进行脱氧合金化以及增碳作业，然后利用造渣材料进行造渣。具体地讲，根据本发明的方法，在转炉冶炼工序中，入炉原料必须满足转炉工艺技术要求：严格控制装入量，误差小于±0.5吨；在转炉冶炼操作过程中，适当增加渣量和强化炉内反应条件，强化脱磷、脱硫；采用高拉补吹法，提高终点命中率，终点碳含量控制在0.10wt%以上。另外，渣料必须于终点前3分钟加完，全程渣子化好、化透，终渣碱度控制在2.8～3.2的范围内。采用双挡渣出钢工艺，放钢时间不小于1.5min，控制转炉下渣量＜70mm；采用铝锰铁进行脱氧，铝锰铁的加入量为1.5kg/t_钢～2.0kg/t_钢；采用中锰、硅锰、钒氮合金进行合金化，合金对准钢流冲击区加入，并且合金成分按中限控制；增碳剂采用煅煤，增碳剂应对准钢流均匀加入，在出钢3/4前加完；出钢3/5～4/5时投入挡渣球以保证良好的挡渣效果，保证钢包渣厚≤70mm；钢包采用底吹良好的红净钢包，烘烤温度≥800℃。

另外，根据本发明，转炉出钢过程中加预熔渣，吨钢加入量为0.8kg～1.2kg；出钢完毕后加顶渣，顶渣包括石灰和萤石，吨钢加入量分别为4kg～5kg的石灰、1kg～1.5kg的萤石。根据本发明的一个实施例，预熔渣主要的成分为：CaO-SiO₂-Al₂O₃-CaF-MgO，可以实现提前造渣，缩短精炼时间，调整渣系，更好地吸附夹杂及脱氧。

根据本发明的方法，在LF精炼工序中，精炼过程中先充分搅拌化渣，造白渣或黄白渣，所谓白渣或黄白渣是指还原性精炼渣的颜色，一般通过目测挂渣棒上的精炼渣的颜色判断。具体地讲，在LF精炼工序中，全程底吹氩搅拌，前期可根据情况适当调高压力，根据炉渣的粘度、颜色及泡沫化程度，用碳化硅、复脱等调整炉渣，精炼调出白渣或黄白渣后根据情况一次性补喂铝线，出站前精炼渣应保持白渣或黄白渣，钢水温度成分达到浇注要求后，在出站前喂入钙线100至120m/炉。然后，采用小氩气压力软吹，保证夹杂物上浮，精炼软吹氩8至10分钟，所述的精炼软吹氩是指保持渣面微动，氩气流量为50-150NL/min。

根据本发明的方法，在连铸工序中，使用整体塞棒包全保护浇铸，能提高钢水洁净度，同时实现恒拉速浇注，提高铸坯质量。具体地讲，在连铸工序中，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，中间包过热度按15℃～25℃进行控制，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆盖剂的加入量为1～1.5kg/t_钢，拉速为1.0～1.3m/min。另外，根据本发明，中间包的第一炉温度控制在1540℃～1550℃，连浇炉次控制在1530℃～1540℃，连铸机为六机六流。根据本发明的优选实施例，铸坯规格为165mm×200mm。

根据本发明的方法，在轧制工序中，加热炉的均热温度为1220℃～1255℃，开轧温度不低于1150℃，终轧温度不高于950℃，轧材在冷床采用自然冷却+喷水冷却的冷却方式，矫直温度小于100℃，从而得到本发明的叉车门架用槽钢。根据本发明的一个实施例，轧材的规格可以为C175×66.2×16.2×25.6槽钢。

另外，为了避免使本发明的主题变得模糊，会省略对在此包含的公知技术/工序的详细描述。因此，在本发明的高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的制备方法中，在此未提及的工序均可采用现有技术。

下面将结合具体实施例对本发明的高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢及其制备方法做进一步说明，然而，本发明不限于此。

实施例1

采用如下的工艺路线制备高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢：铁水预脱硫→转炉冶炼→LF精炼→方坯全保护连铸→1-3轧机布置型式生产线轧制→检验入库。具体的工艺参数参见上文所述。

由实施例1制得的槽钢的化学成分重量百分比见表1，转炉冶炼过程的参数见表2，连铸过程的参数见表3，所得槽钢的轧材力学性能见表4。

表1实施例1的钢的化学成分（wt%）

项目

C

Si

Mn

P

S

V

Fe和杂质

实施例1

0.19

0.34

1.41

0.01

0.08

余量

表2实施例1的转炉冶炼过程参数

表3实施例1的连铸过程参数

表4实施例1所得轧材的力学性能

因此，本发明主要通过微合金化来提高槽钢的强度，微合金化主要采用钒，没有添加其他的元素，连铸过程采用整体塞棒包全保护浇铸。根据本发明的叉车门架用槽钢的制备方法采用铝锰铁脱氧，槽钢中氧含量小于30ppm。因此，根据本发明的方法生产出的槽钢具有良好的高强度耐低温钢力学性能，屈服强度平均为475MPa，抗拉强度平均为632MPa，－5℃纵向冲击功Aku₂平均为61J，硬度平均为HRB196。

因此，同目前热轧叉车门架用槽钢的生产比较，本发明的技术方案的特点在于：

第一，转炉冶炼钢种时，采用铝锰铁脱氧，槽钢中氧含量小于30ppm，生产出低氧含量的洁净钢。

第二，生产方坯时采用整体塞棒包全保护保护浇铸条件下，提高钢水洁净度，实现恒拉速，提高铸坯质量，生产出高强度机械制造用钢。

第三，仅添加微量V合金，运用钒的细晶强化和析出强化机理，且钒对热轧后相变特性的影响极小，精轧温度范围较宽，不需要控轧控冷，且轧后不需进行热处理，完成高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的成分设计及生产，降低生产过程的合金成本。

第四，本发明的屈服强度性能良好，平均为475MPa，为目前国内强度最高的叉车门架槽钢。

本领域技术人员应该明白，以上实施例仅是说明性的，而非限制性的。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的制备方法，其特征在于所述制备方法包括下述步骤：

铁水预脱硫，控制脱硫后铁水中的硫含量不超过0.020wt%；

转炉冶炼，采用顶底复吹转炉冶炼，并且在转炉冶炼过程中，采用铝锰铁脱氧，控制钢水中的氧含量小于30ppm；

LF精炼，精炼过程中先充分搅拌化渣，造白渣或黄白渣；

连铸，在连铸过程中，使用整体塞棒包，采用方坯全保护浇铸；

轧制，轧制所得的叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数为：C0.15%～0.20%、Si0.30%～0.45%、Mn1.30%～1.45%、P≤0.025%、S≤0.015%、V0.07%～0.09%，其余为铁和不可避免的微量杂质。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于铝锰铁的加入量为1.5kg/t_钢～2.0kg/t_钢。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在转炉冶炼工序中，钢包采用红净钢包，烘烤温度≥800℃；控制终点碳含量不小于0.10wt%；采用双挡渣出钢工艺，放钢时间不小于1.5min，控制转炉下渣量＜70mm；采用中锰、硅锰、钒氮合金进行合金化，合金对准钢流冲击区加入，并且合金成分按中限控制；增碳剂采用煅煤，并且准钢流均匀加入，在出钢3/4前加完；出钢3/5～4/5时投入挡渣球以保证良好的挡渣效果，保证钢包渣厚≤70mm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在LF精炼工序中，全程底吹氩搅拌，用碳化硅或复脱将炉渣调整为白渣或黄白渣；采取一次性补喂铝线，钢水温度成分达到浇注要求后，在出站前喂入钙线100～120m/炉。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在连铸工序中，二冷采用弱冷，结晶器采用非正弦振动，将中间包的过热度控制在15℃～25℃，中间包采用低碳碱性覆盖剂，覆盖剂的加入量为1～1.5kg/t_钢，拉速为1.0m/min～1.3m/min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在轧制工序中，加热炉的均热温度为1220℃～1255℃，开轧温度不低于1150℃，终轧温度不高于950℃，轧材在冷床采用自然冷却+喷水冷却的冷却方式，矫直温度小于100℃。

7.一种高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢，其特征在于所述高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数为：C0.15%～0.20%、Si0.30%～0.45%、Mn1.30%～1.45%、P≤0.025%、S≤0.015%、V0.07%～0.09%，其余为铁和不可避免的微量杂质。

8.根据权利要求7所述的高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢，其特征在于所述高强度耐低温热轧叉车门架用槽钢的化学成分的重量百分数为：C0.16%～0.18%、Si0.30%～0.35%、Mn1.35%～1.40%、P≤0.020%、S<0.010%、V0.075～0.085%，其余为铁和不可避免的微量杂质。