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CN113549808A - 一种稀土微合金化q355b低合金高强度结构钢的生产方法 - Google Patents

一种稀土微合金化q355b低合金高强度结构钢的生产方法 Download PDF

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CN113549808A
CN113549808A CN202110609421.4A CN202110609421A CN113549808A CN 113549808 A CN113549808 A CN 113549808A CN 202110609421 A CN202110609421 A CN 202110609421A CN 113549808 A CN113549808 A CN 113549808A
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rolling
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刘妍
刘恩泽
宿成
杨维宇
刘成龙
薛兴隆
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Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
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Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种稀土微合金化Q355B低合金高强度结构钢的生产方法，采用“稀土微合金化一高冷速一低温终轧”的方式来实现钢材要求强度；通过添加稀土产生的稀土氧化物实现细化晶粒，实现产品高强度的需求；通过稀土氧化物具备的高熔点特性，有效抑制焊接热影响区晶粒长大；通过利用稀土在钢中的变质夹杂作用，有效提高稀土高强度结构钢Q355B的低温冲击功(‑20℃)；通过利用钢中稀土氧化物强的稳定性，有效提高产品耐腐蚀性，提高产品使用寿命。

Description

一种稀土微合金化Q355B低合金高强度结构钢的生产方法
技术领域
本发明涉及热轧结构用钢领域，尤其涉及一种稀土微合金化Q355B低合金 高强度结构钢的生产方法。
背景技术
粗钢产量及用量均位居世界前列，我国每年在低合金高强度结构用钢方面 有着大量的需求，尤其是建筑、桥梁、管线等领域，市场的需求是产品开发的 依据，且为更好的适应市场需求，提升客户满意度，各大钢厂积极投入研究， 旨在提高产品的韧性性能、焊接质量和使用寿命。使用高强度薄规格取代低级 别厚规格结构钢，通过提高结构钢强度级别，有效减轻钢制结构用材厚度和提 升产品质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种稀土微合金化Q355B低合金高强度结构钢的生产 方法，使用此方法生产的高强度结构钢Q355B厚度为9.5-20.4mm，钢材屈服强 度≥355KPa，抗拉强度470-630KPa，延伸率≥20.0％。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种稀土微合金化Q355B低合金高强度结构钢的生产方法，包括：
KR脱硫处理采用深脱硫操作，脱硫结束时铁水中硫含量要≤0.001％，镜面 率≥95％；
转炉冶炼终点成分碳含量控制需≥0.04％，转炉终点需一次命中目标成分， 杜绝转炉终点采用点吹操作控制，转炉出钢温度控制≥1620℃，出钢磷控制≤0.020％，转炉出钢过程采用滑板挡渣操作，杜绝转炉炉渣下入钢包内；
LF工位升温过程需适当调节除尘风机的转速，保证LF工位烟罩内压力处于 微正压，避免外界空气进入烟罩与钢水接触；LF离位保证钢水中S含量≤0.005％； LF精炼处理结束进行钙处理，LF钢水成分钙含量大于0.0010％，钙处理过程喂 丝速度控制在3m/s～3.5m/s，钙处理结束钢液软吹5min～8min，软吹时要求渣 面微动；
铸机浇注过程中包全程采用氩气保护，大包浇注过程开启下渣检测设备， 大包浇注结束时杜绝大包渣流入中包；铸机浇注过程采用恒拉速控制，根据不 同浇注断面拉速设置范围1.0m/min～1.5m/min；中包浇注过热度控制在25℃～ 35℃；
板坯经冷却36小时低倍检验合格后放行，板坯装入热轧加热炉；在炉时间 180-240min，均热温度30-60min，出炉温度1180-1220℃；
轧制包括粗轧和精轧，粗轧采用2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变 凸度轧机精轧；所述精轧的开轧温度≥950℃，所述精轧的终轧温度为845～885， 卷取温度585～635℃；
冷却采用层流连续式冷却设备，冷却代码设置11模式，上段冷却喷嘴为隔 一开一，下端冷却喷嘴为隔一开一，卷取温度为585～635℃。
进一步的，钢坯冶炼过程中加入Ce-Fe合金，其中Ce质量百分比占所加 Ce-Fe合金的10～30％，所加Ce-Fe合金中氧含量小于等于20ppm，Ce-Fe合金 加入工位位于LF脱氧脱硫合金化处理结束后加入，软吹时间为≥3分钟。
进一步的，将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁 水温度T为1325℃；采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉 冶炼全程吹氩，废钢加入转炉重量为30吨，铁水加入转炉重量250吨，转炉出 钢温度1650℃，出钢碳含量0.06％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢前后 采用滑板挡渣出钢操作，杜绝下渣；然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼， 精炼就位温度1582℃，LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分温度，钙处理结束 后3min加入75kg铈铁合金，LF离站温度1574℃；铸机浇注过热度30℃，之后进行板坯缓冷，及连铸坯质量检查，板坯加热温度为1210℃，加热的时间为 210min，出炉温度1190℃，将加热后的板坯进行高压水除磷，通过定宽压力机 定宽，采用2机架粗轧，粗轧采用3+5模式，中间坯厚度为53mm，7机架CVC 精轧，精轧开轧温度1065℃，精轧终轧温度为860℃；层流冷却采用连续式冷 却方式11，上下冷却喷嘴均为隔一开一，卷取温度592℃。
进一步的，将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁 水温度T为1320℃；采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉 冶炼全程吹氩，废钢加入转炉重量为31吨，铁水加入转炉重量251吨，转炉出 钢温度1645℃，出钢碳含量0.07％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢前后 采用滑板挡渣出钢操作，杜绝下渣，然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼， 精炼就位温度1580℃，LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分温度，钙处理结束 后3min加入75kg铈铁合金，LF离站温度1580℃，铸机浇注过热度29℃，之后进行板坯缓冷，及连铸坯质量检查，板坯加热温度为1215℃，加热的时间为 215min，出炉温度1200℃，将加热后的板坯进行高压水除磷，通过定宽压力机 定宽，采用2机架粗轧，粗轧采用3+5模式，中间坯厚度为55mm，7机架CVC 精轧，精轧开轧温度1050℃，精轧终轧温度为866℃，层流冷却采用连续式冷 却方式11，上下冷却喷嘴均为隔一开一，卷取温度598℃。
进一步的，将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁 水温度T为1322℃；采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉 冶炼全程吹氩，废钢加入转炉重量为29吨，铁水加入转炉重量253吨，转炉出 钢温度1644℃，出钢碳含量0.07％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢前后 采用滑板挡渣出钢操作，杜绝下渣，然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼， 精炼就位温度1583℃，LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分温度，钙处理结束 后3min加入75kg铈铁合金，LF离站温度1577℃，铸机浇注过热度29℃，之后进行板坯缓冷，及连铸坯质量检查，板坯加热温度为1213℃，加热的时间为 211min，出炉温度1205℃，将加热后的板坯进行高压水除磷，通过定宽压力机 定宽，采用2机架粗轧，粗轧采用3+5模式，中间坯厚度为51mm，7机架CVC 精轧，精轧开轧温度1050℃，精轧终轧温度为859℃，层流冷却采用连续式冷 却方式11，上下冷却喷嘴均为隔一开一，卷取温度589℃。
进一步的，所述结构钢的化学成分及其质量百分比为：0.17-0.19％的C， 0.10-0.20％的Si，1.15-1.30％的Mn，小于0.025％的P，小于0.010％的S， 0.0010-0.0060％的Ce，其余为铁元素及不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
提供一种9.5～20.4mm Q355B稀土微合金化高强钢热轧钢带生产线制备的方 法，该钢带显微组织特点为铁素体+珠光体，力学性能的特点高屈服高抗拉，具 备良好的耐腐蚀、低温冲击功、抗疲劳，易焊接，易成形等性能，适用于建筑、 结构、钢管等大型工业结构用钢制造。
本发明的9.5～20.4mm Q355B稀土微合金化高强度结构钢屈服强度分布在372MPa～428MPa之间，抗拉强度分布在528MPa～548MPa之间，延伸率A50为28～32％ 之间，180度冷弯D＝2.0a均合格。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例的典型金相组织图。
具体实施方式
以下实施例用于具体说明本发明内容，这些实施例仅为本发明内容的一般 描述，并不对本发明内容进行限制。
实施例一
将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁水温度T为 1325℃；采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹 氩，废钢加入转炉重量为30吨，铁水加入转炉重量250吨，转炉出钢温度1650℃， 出钢碳含量0.06％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢前后采用滑板挡渣出钢 操作，杜绝下渣。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度1582℃， LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分温度，钙处理结束后3min加入75kg铈铁 合金(铈铁合金Ce含量20％)，LF精炼离位化学成分见表1所示，LF离站温度 1574℃。铸机浇注过热度30℃。之后进行板坯缓冷，及连铸坯质量检查。板坯 加热温度为1210℃，加热的时间为210min，出炉温度1190℃，将加热后的板坯 进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧(粗轧采用3+5模式)， 中间坯厚度为53mm，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1065℃，精轧终轧温度为 860℃。层流冷却采用连续式冷却方式11(上下冷却喷嘴均为隔1开一)，卷取 温度592℃。
实施例二
将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁水温度T为 1320℃；采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹 氩，废钢加入转炉重量为31吨，铁水加入转炉重量251吨，转炉出钢温度1645℃， 出钢碳含量0.07％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢前后采用滑板挡渣出钢 操作，杜绝下渣。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度1580℃， LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分温度，钙处理结束后3min加入75kg铈铁 合金(铈铁合金Ce含量20％)，LF精炼离位化学成分见表1所示，LF离站温度 1580℃。铸机浇注过热度29℃。之后进行板坯缓冷，及连铸坯质量检查。板坯 加热温度为1215℃，加热的时间为215min，出炉温度1200℃，将加热后的板坯 进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧(粗轧采用3+5模式)， 中间坯厚度为55mm，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1050℃，精轧终轧温度为 866℃。层流冷却采用连续式冷却方式11(上下冷却喷嘴均为隔1开一)，卷取 温度598℃。
实施例三
将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁水温度T为 1322℃；采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹 氩，废钢加入转炉重量为29吨，铁水加入转炉重量253吨，转炉出钢温度1644℃， 出钢碳含量0.07％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢前后采用滑板挡渣出钢 操作，杜绝下渣。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度1583℃， LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分温度，钙处理结束后3min加入75kg铈铁 合金(铈铁合金Ce含量20％)，LF精炼离位化学成分见表1所示，LF离站温度 1577℃。铸机浇注过热度29℃。之后进行板坯缓冷，及连铸坯质量检查。板坯 加热温度为1213℃，加热的时间为211min，出炉温度1205℃，将加热后的板坯 进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧(粗轧采用3+5模式)， 中间坯厚度为51mm，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1050℃，精轧终轧温度为 859℃。层流冷却采用连续式冷却方式11(上下冷却喷嘴均为隔一开一)，卷取 温度589℃。
表1本发明实施例LF精炼供铸机1～3的化学成分(wt％)
Figure BDA0003095015320000071
对本发明实施例1～3的钢板进行力学性能检验，检验结果见表2。
表2本发明实施例1～3的钢板的力学性能
Figure BDA0003095015320000072
本发明采用“稀土微合金化一高冷速一低温终轧”的方式来实现钢材要求 强度；通过添加稀土产生的稀土氧化物实现细化晶粒，实现产品高强度的需求； 通过稀土氧化物具备的高熔点特性，有效抑制焊接热影响区晶粒长大；通过利 用稀土在钢中的变质夹杂作用，有效提高稀土高强度结构钢Q355B的低温冲击 功(-20℃)；通过利用钢中稀土氧化物强的稳定性，有效提高产品耐腐蚀性， 提高产品使用寿命。使用此方法生产的高强度结构钢Q355B厚度为9.5-20.4mm， 钢材屈服强度≥355KPa，抗拉强度470-630KPa，延伸率≥20.0％。目前所生产的 稀土结构钢Q355B已应用各类结构钢中，产品使用效果良好，用户对该产品满 意度较高。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发 明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护 范围内。

Claims (6)

1.一种稀土微合金化Q355B低合金高强度结构钢的生产方法，其特征在于，包括：
KR脱硫处理采用深脱硫操作，脱硫结束时铁水中硫含量要≤0.001％，镜面率≥95％；
转炉冶炼终点成分碳含量控制需≥0.04％，转炉终点需一次命中目标成分，杜绝转炉终点采用点吹操作控制，转炉出钢温度控制≥1620℃，出钢磷控制≤0.020％，转炉出钢过程采用滑板挡渣操作，杜绝转炉炉渣下入钢包内；
LF工位升温过程需适当调节除尘风机的转速，保证LF工位烟罩内压力处于微正压，避免外界空气进入烟罩与钢水接触；LF离位保证钢水中S含量≤0.005％；LF精炼处理结束进行钙处理，LF钢水成分钙含量大于0.0010％，钙处理过程喂丝速度控制在3m/s～3.5m/s，钙处理结束钢液软吹5min～8min，软吹时要求渣面微动；
铸机浇注过程中包全程采用氩气保护，大包浇注过程开启下渣检测设备，大包浇注结束时杜绝大包渣流入中包；铸机浇注过程采用恒拉速控制，根据不同浇注断面拉速设置范围1.0m/min～1.5m/min；中包浇注过热度控制在25℃～35℃；
板坯经冷却36小时低倍检验合格后放行，板坯装入热轧加热炉；在炉时间180-240min，均热温度30-60min，出炉温度1180-1220℃；
轧制包括粗轧和精轧，粗轧采用2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧；所述精轧的开轧温度≥950℃，所述精轧的终轧温度为845～885，卷取温度585～635℃；
冷却采用层流连续式冷却设备，冷却代码设置11模式，上段冷却喷嘴为隔一开一，下端冷却喷嘴为隔一开一，卷取温度为585～635℃。
2.根据权利要求1所述的稀土微合金化Q355B低合金高强度结构钢的生产方法，其特征在于，钢坯冶炼过程中加入Ce-Fe合金，其中Ce质量百分比占所加Ce-Fe合金的10～30％，所加Ce-Fe合金中氧含量小于等于20ppm，Ce-Fe合金加入工位位于LF脱氧脱硫合金化处理结束后加入，软吹时间为≥3分钟。
3.根据权利要求1所述的稀土微合金化Q355B低合金高强度结构钢的生产方法，其特征在于，将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁水温度T为1325℃；采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉重量为30吨，铁水加入转炉重量250吨，转炉出钢温度1650℃，出钢碳含量0.06％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢前后采用滑板挡渣出钢操作，杜绝下渣；然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度1582℃，LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分温度，钙处理结束后3min加入75kg铈铁合金，LF离站温度1574℃；铸机浇注过热度30℃，之后进行板坯缓冷，及连铸坯质量检查，板坯加热温度为1210℃，加热的时间为210min，出炉温度1190℃，将加热后的板坯进行高压水除磷，通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，粗轧采用3+5模式，中间坯厚度为53mm，7机架CVC精轧，精轧开轧温度1065℃，精轧终轧温度为860℃；层流冷却采用连续式冷却方式11，上下冷却喷嘴均为隔一开一，卷取温度592℃。
4.根据权利要求1所述的稀土微合金化Q355B低合金高强度结构钢的生产方法，其特征在于，将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁水温度T为1320℃；采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉重量为31吨，铁水加入转炉重量251吨，转炉出钢温度1645℃，出钢碳含量0.07％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢前后采用滑板挡渣出钢操作，杜绝下渣，然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度1580℃，LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分温度，钙处理结束后3min加入75kg铈铁合金，LF离站温度1580℃，铸机浇注过热度29℃，之后进行板坯缓冷，及连铸坯质量检查，板坯加热温度为1215℃，加热的时间为215min，出炉温度1200℃，将加热后的板坯进行高压水除磷，通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，粗轧采用3+5模式，中间坯厚度为55mm，7机架CVC精轧，精轧开轧温度1050℃，精轧终轧温度为866℃，层流冷却采用连续式冷却方式11，上下冷却喷嘴均为隔一开一，卷取温度598℃。
5.根据权利要求1所述的稀土微合金化Q355B低合金高强度结构钢的生产方法，其特征在于，将铁水进行脱硫预处理，脱硫KR离站铁水S含量为0.001％，铁水温度T为1322℃；采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，废钢加入转炉重量为29吨，铁水加入转炉重量253吨，转炉出钢温度1644℃，出钢碳含量0.07％，出钢过程进行脱氧合金化处理，出钢前后采用滑板挡渣出钢操作，杜绝下渣，然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼就位温度1583℃，LF精炼造渣脱氧、脱硫，并调整成分温度，钙处理结束后3min加入75kg铈铁合金，LF离站温度1577℃，铸机浇注过热度29℃，之后进行板坯缓冷，及连铸坯质量检查，板坯加热温度为1213℃，加热的时间为211min，出炉温度1205℃，将加热后的板坯进行高压水除磷，通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，粗轧采用3+5模式，中间坯厚度为51mm，7机架CVC精轧，精轧开轧温度1050℃，精轧终轧温度为859℃，层流冷却采用连续式冷却方式11，上下冷却喷嘴均为隔一开一，卷取温度589℃。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的稀土微合金化Q355B低合金高强度结构钢的生产方法，其特征在于，所述结构钢的化学成分及其质量百分比为：0.17-0.19％的C，0.10-0.20％的Si，1.15-1.30％的Mn，小于0.025％的P，小于0.010％的S，0.0010-0.0060％的Ce，其余为铁元素及不可避免的杂质。
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