利用氧化物冶金技術生產小壓縮比低溫用h型鋼的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用氧化物冶金技術生產小壓縮比低溫用H型鋼的方法，該方法依次包括鐵水預處理、轉爐冶煉、LF精煉、異形坯連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，其中：在所述轉爐冶煉工序中，在出鋼前將Si成分的含量調整到0.05-0.25wt％；在所述LF精煉工序中，鋼包進精煉工位后即加入鋯鐵、喂入鈦線。本發明通過合理的氧化物冶金技術，控制鋼中非金屬夾雜物，在不改變原有的小壓縮比低溫用H型鋼生產工藝的情況下改善鑄坯及產品組織的均勻性和致密性，從而改善異型坯軋制小壓縮比低溫用H型鋼常出現的低溫性能及力學性能較差甚至不合格問題。
【專利說明】利用氧化物冶金技術生產小壓縮比低溫用H型鋼的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱軋H型鋼生產【技術領域】，特別涉及一種利用氧化物冶金技術生產小壓縮比低溫用H型鋼的方法。
【背景技術】
[0002]H型鋼力學分布合理、斷面截面系數大、承載能力大，便于拼裝與鉚焊，是一種截面面積分配更加優化、強重比更加合理的經濟斷面高效型材，已得到了廣泛應用。隨著社會進步及科技發展，各種建筑、結構對鋼材的各項性能要求也越來越高，特別是在保證結構的穩定性、安全性方面提出了極高的要求。目前的低溫鋼產品主要是板材，對于要求具有耐低溫沖擊性能的H型鋼產品大多采取焊接方法獲得，而在焊接過程中，焊接熱影響區及焊縫的性能指標的降低在所難免，另外加工焊接過程也要產生一定的費用，同時焊縫位置的性能測定、探傷均需要費用，施工工期也被延長了。
[0003]現代H型鋼生產為顯著提高生產效率、提高收得率，常采用異型坯連鑄或近終型異型坯連鑄技術。采用異型坯軋制型鋼產品能夠提高軋機的軋制能力從而提高產量，但對于生產厚規格產品，由于受鑄坯尺寸的影響，往往壓縮比偏低，從而導致鑄坯偏析和中心疏松等缺陷得不到有效減輕或改善。此外，由于型鋼產品形狀的復雜性要均勻的控冷尚缺乏有效的手段。因此，業界在生產耐低溫沖擊型鋼或小壓縮比耐低溫沖擊型鋼的產品時都存在性能不穩定、合格率低的缺陷。
[0004]為了解決上述問題，業界提出了各種解決方案，比如在冶金過程中添加N1、B,通過微合金化彌補性能的不足 ，但該方案因Ni的添加使熱軋過程中的氧化鐵皮難以去除而影響產品表面質量；亦有廠商在生產線上增設控制冷卻裝備，通過控軋控冷改善組織從而提高產品性能，但該方案投資大、后期維護成本高。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種利用氧化物冶金技術生產小壓縮比低溫用H型鋼的方法。
[0006]本發明的生產方法針對型鋼產品生產特點，通過合理選擇和添加微量合金元素，控制鋼中非金屬夾雜物，使其作為新相非均勻形核的核心或起到釘扎晶界的作用，從而利用鋼中的非金屬夾雜物控制鋼材的組織、提高性能。將氧化物冶金技術應用于改善小壓縮比低溫用H型鋼，獲得所需的氧化物種類、大小及其分布是關鍵，細小而彌散分布的氧化物質點有利于促進新相形核和釘扎晶界。小壓縮比低溫用H型鋼生產工藝依次包括鐵水預處理-轉爐冶煉-LF精煉-異形坯連鑄機等，氧化物的最終產物與鋼液中C、0等含量有關，其中氧含量通過轉爐控Si含量可間接反映，而且與脫氧元素、合金元素及添加順序有關。
[0007]為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0008]一種利用氧化物冶金技術生產小壓縮比低溫用H型鋼的方法，依次包括鐵水預處理、轉爐冶煉、LF精煉、異形坯連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，其中:[0009]在所述轉爐冶煉工序中，在出鋼前將Si成分的含量調整到0.05-0.25wt% ；
[0010]在所述LF精煉工序中，鋼包進精煉工位后即加入鋯鐵、喂入鈦線，加入鋯鐵的量控制在0.07-0.1kg/噸鋼水，喂入鈦線的量控制在0.4-0.8m/噸鋼水； [0011]所述方法得到的H型鋼按重量百分比由以下化學成分組成:C0.12-0.20%,Si0.10-0.30%, Mnl.15-1.70%,P ( 0.025%, S ( 0.010%,Nb ( 0.02%, Cu ( 0.02%,其余為Fe和不可避免的雜質。
[0012]本發明采用轉爐將鐵水熔煉并在出鋼前將Si的成分調整到0.05wt% -0.25wt%,在鋼包進精煉工位后即喂線，喂入上述成分后即生成彌散細小分布的復合夾雜物，如圖7所示，這些細小的夾雜物，一方面可以促進奧氏體形核，另一方面可以釘扎晶界阻止組織長大。通過本發明氧化物冶金工藝獲得的氧化物類型是細小而彌散分布的氧化物質點，有利于促進新相形核和釘扎晶界，為保證氧化物冶金工藝獲得優良效果，需在轉爐、精煉工序中有針對性的實施生產過程。在本發明中，由于是微量的Zr和Ti，因此在成分檢測時對二者不做要求，甚至無法檢測到。
[0013]在上述方法中，作為一種優選實施方式，在所述鐵水預處理工序中，將鐵水送到脫硫站，脫硫后保證鐵水中含硫量< 0.008wt% (比如0.005wt% >0.006wt% >0.007wt% )。
[0014]在上述方法中，作為一種優選實施方式，在所述異形坯連鑄工序中，所述連鑄坯翼緣厚度為 60_80mm、拉速為< 1.0m/min (比如 0.7m/min、0.8m/min、0.9m/min)。
[0015]在上述方法中，作為一種優選實施方式，在所述加熱工序中，所述連鑄鋼坯的均熱溫度為 12000C -1300。。(比如 1210°C>1230oC>1250oC>1260oC>1280oC>1295°C )。
[0016]在上述方法中，作為一種優選實施方式，在所述軋制工序中，開坯軋制的開軋溫度為 1150°C 以上(比如 11500C > 11800C >12000C >12400C >12600C >12800C )，萬能連軋機組的開軋溫度不低于 970°C (比如 970O、1000O、1020O、1050O、1070O、1090O )，成品終軋溫度不高于 920°C (比如 800°C、820°C、85(rC、88(rC、90(rC、91(rC )。更優選地，所述開坯軋制的開軋溫度為1150-1250°C，萬能連軋機組的開軋溫度970-1100°C，成品終軋溫度850-920 O。
[0017]本發明通過彌散強化和細晶強化的綜合作用，改善鋼材性能尤其是耐低溫沖擊性倉泛。
[0018]在上述方法中，作為一種優選實施方式，所述小壓縮比是指壓縮比不大于3.5(比如 2、2.5、3、3.4)。
[0019]本發明中未涉及的工藝步驟采用本領域常規工藝。
[0020]與現有技術相比，本發明通過合理的氧化物冶金技術，控制鋼中非金屬夾雜物，在不改變原有的小壓縮比低溫用H型鋼生產工藝的情況下改善鑄坯及產品組織的均勻性和致密性，從而改善異型坯軋制小壓縮比低溫用H型鋼常出現的低溫性能及力學性能較差甚至不合格問題。尤其使小壓縮比低溫用H型鋼獲得優異的耐低溫沖擊性能較業界為解決此類問題常采用的添加Ni合金的方法具有操作簡單、成本低、不影響產品表面質量且不增加軋鋼過程除鱗難度等優勢，是現有裝備技術條件下，異型坯實現穩定生產小壓縮比低溫用H型鋼的有效方法。本發明還具有以下優點:易于在生產現場實施；操作過程簡單、直接；合金成分控制精確；成本較低。【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是實施例所述連鑄異型坯的低倍組織照片；
[0022]圖2是對比例所述連鑄異型坯的低倍組織照片；
[0023]圖3是實施例所述連鑄異型坯的金相組織照片；
[0024]圖4是對比例所述連鑄異型坯的金相組織照片；
[0025]圖5是實施例所述連鑄異型坯的夾雜物分布圖；
[0026]圖6是對比例所述連鑄異型坯的夾雜物分布圖；
[0027]圖7是實施例所述連鑄異型坯的夾雜物掃描電鏡圖，其中，(a)夾雜物分布圖；(b)ZrO2-TiOx ； (c) TiOx-ZrO2。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例、對比例對本發明做進一步說明，但不限于此。
[0029]實施例
[0030]采用本領域常用的120噸冶煉設備，異型坯連鑄設備，按表1中相應成分及合金含量，采用氧化物冶金技術進行冶煉，并連鑄為異型坯，然后經加熱爐加熱、軋制、冷卻和矯直獲得本發明的小壓縮比低溫用H型鋼。具體生產方法如下:
[0031]I)鐵水預處理:將鐵水送到脫硫站，脫硫后保證鐵水中含硫量≤0.0OSwt % ；
[0032]2)轉爐冶煉:在出鋼前將Si成分的含量調整到≤0.15wt%;轉爐出鋼過程中加入碳化鈣進行脫氧，并在轉爐出鋼過程中加入錳鐵合金、鈮鐵合金；在轉爐中隨廢鋼加入Cu ；
[0033]3) LF精煉:鋼包進站，先接氬氣管，氬氣吹開后，測溫、定氧后，加鋯鐵IOKG/爐、喂鈦線70m/爐，喂線速度為4m/s ；
[0034]4)異形坯連鑄工序中，連鑄鋼坯尺寸為555 X 440 X 90 X 70 (腹板高度X翼緣寬度X腹板厚度X翼緣厚度)，拉速為0.9m/min,獲得的連鑄異型坯低倍組織見圖1、金相照片見圖3、夾雜物整體分布情況見圖5 ；
[0035]5)加熱:連鑄鋼坯的均熱溫度為1250°C，加熱時間為3h ；
[0036]6)軋制:所述開坯軋制的開軋溫度為1200°C，萬能連軋機組的開軋溫度1000°C，成品終軋溫度900°C ；
[0037]7)冷卻和矯直:水冷后送至冷床上進行自然冷卻，產品溫度降至80-120°C后進矯直機進行矯直，軋材成品規格為H428 X 407 X 20 X 20 (單位:mm)，壓縮比為3.5，力學性能見表2。
[0038]從圖7中可知，復合夾雜物中含有T1、Zr的含量，尺寸小于I μ m,形貌呈球形，復合夾雜物內部以ZrO2為主，而外部則以TiOx為主。
[0039]采用本實施例的方法共生產30個H型鋼成品，其表2中的低溫性能及力學性能均100%合格。
[0040]對比例
[0041]采用與實施例中相同的冶煉、異型坯連鑄設備，按表1中相應成分及合金含量，采用業界為解決小壓縮比低溫用H型鋼耐低溫沖擊性能不穩定而使用的N1-B微合金化冶煉方案(具體如下)，連鑄出與實施例中規格相同的異型坯，然后經與實施例中相同的加熱爐加熱、軋制制度以及冷卻和矯直工序。[0042]該對比例中冶煉和精煉工序如下:
[0043]I)鐵水預處理:將鐵水送到脫硫站，脫硫后保證鐵水中含硫量< 0.0OSwt % ；
[0044]2)轉爐冶煉:在出鋼前將Si成分的含量調整到≤0.15wt%;出鋼過程中添加適量的Ni合金；
[0045]3) LF精煉:軟吹之前喂入適量B線；
[0046]4)異形坯連鑄工序中，連鑄鋼坯尺寸為555 X 440 X 90 X 70 (腹板高度X翼緣寬度X腹板厚度X翼緣厚度)拉速為0.9m/min。
[0047]本實施例得到H型鋼成品的規格與實施例相同，力學性能見表2，其連鑄坯低倍組織見圖2、金相照片見圖4、夾雜物整體分布情況見圖6。
[0048]表1實施例和對比例鋼的化學成分
[0049]
【權利要求】
1.一種利用氧化物冶金技術生產小壓縮比低溫用H型鋼的方法，其特征在于，依次包括鐵水預處理、轉爐冶煉、LF精煉、異形坯連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，其中: 在所述轉爐冶煉工序中，在出鋼前將Si成分的含量調整到0.05-0.25wt% ； 在所述LF精煉工序中，鋼包進精煉工位后即加入鋯鐵、喂入鈦線，加入鋯鐵的量控制在0.07-0.1kg/噸鋼水，喂入鈦線的量控制在0.4-0.8m/噸鋼水； 所述方法得到的H型鋼按重量百分比由以下化學成分組成:C0.12-0.20%,Si0.10-0.30%, Mnl.15-1.70%, P ( 0.025%, S ( 0.010%, Nb ( 0.02%, Cu ( 0.02%,其余為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述鐵水預處理工序中，將鐵水送到脫硫站，脫硫后保證鐵水中含硫量< 0.008wt %。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述異形坯連鑄工序中，所述連鑄坯翼緣厚度為60_80mm、拉速為< 1.0m/min。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加熱工序中，所述連鑄鋼坯的均熱溫度為 1200°C -1300°C。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述軋制工序中，開坯軋制的開軋溫度為1150°C以上，萬能連軋機組的開軋溫度不低于970°C，成品終軋溫度不高于920°C。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，更優選地，所述開坯軋制的開軋溫度為1150-1250°C，萬能連軋機組的開軋溫度970-1100°C，成品終軋溫度850_920°C。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述小壓縮比是指壓縮比小于3.5。
【文檔編號】C22C33/04GK104004957SQ201410261664
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】王博, 王中學, 張冠鋒, 席超, 劉超, 劉洪銀 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司