利用氧化物冶金技術(shù)生產(chǎn)小壓縮比低溫用h型鋼的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用氧化物冶金技術(shù)生產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐冶煉工序中，在出鋼前將Si成分的含量調(diào)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(fā)明通過合理的氧化物冶金技術(shù)，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(chǎn)工藝的情況下改善鑄坯及產(chǎn)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(xiàn)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(shù)生產(chǎn)小壓縮比低溫用H型鋼的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱軋H型鋼生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種利用氧化物冶金技術(shù)生產(chǎn)小壓縮比低溫用H型鋼的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]H型鋼力學分布合理、斷面截面系數(shù)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(yōu)化、強重比更加合理的經(jīng)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(fā)展，各種建筑、結(jié)構(gòu)對鋼材的各項性能要求也越來越高，特別是在保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性方面提出了極高的要求。目前的低溫鋼產(chǎn)品主要是板材，對于要求具有耐低溫沖擊性能的H型鋼產(chǎn)品大多采取焊接方法獲得，而在焊接過程中，焊接熱影響區(qū)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(chǎn)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(xiàn)代H型鋼生產(chǎn)為顯著提高生產(chǎn)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(shù)。采用異型坯軋制型鋼產(chǎn)品能夠提高軋機的軋制能力從而提高產(chǎn)量，但對于生產(chǎn)厚規(guī)格產(chǎn)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(chǎn)品形狀的復雜性要均勻的控冷尚缺乏有效的手段。因此，業(yè)界在生產(chǎn)耐低溫沖擊型鋼或小壓縮比耐低溫沖擊型鋼的產(chǎn)品時都存在性能不穩(wěn)定、合格率低的缺陷。
[0004]為了解決上述問題，業(yè)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(chǎn)品表面質(zhì)量；亦有廠商在生產(chǎn)線上增設(shè)控制冷卻裝備，通過控軋控冷改善組織從而提高產(chǎn)品性能，但該方案投資大、后期維護成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用氧化物冶金技術(shù)生產(chǎn)小壓縮比低溫用H型鋼的方法。
[0006]本發(fā)明的生產(chǎn)方法針對型鋼產(chǎn)品生產(chǎn)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(shù)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(guān)鍵，細小而彌散分布的氧化物質(zhì)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(chǎn)工藝依次包括鐵水預處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-LF精煉-異形坯連鑄機等，氧化物的最終產(chǎn)物與鋼液中C、0等含量有關(guān)，其中氧含量通過轉(zhuǎn)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(guān)。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種利用氧化物冶金技術(shù)生產(chǎn)小壓縮比低溫用H型鋼的方法，依次包括鐵水預處理、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐冶煉工序中，在出鋼前將Si成分的含量調(diào)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(zhì)。
[0012]本發(fā)明采用轉(zhuǎn)爐將鐵水熔煉并在出鋼前將Si的成分調(diào)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(fā)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(zhì)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(yōu)良效果，需在轉(zhuǎn)爐、精煉工序中有針對性的實施生產(chǎn)過程。在本發(fā)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(yōu)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(fā)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(yōu)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(fā)明中未涉及的工藝步驟采用本領(lǐng)域常規(guī)工藝。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過合理的氧化物冶金技術(shù)，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(chǎn)工藝的情況下改善鑄坯及產(chǎn)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(xiàn)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(yōu)異的耐低溫沖擊性能較業(yè)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(chǎn)品表面質(zhì)量且不增加軋鋼過程除鱗難度等優(yōu)勢，是現(xiàn)有裝備技術(shù)條件下，異型坯實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)小壓縮比低溫用H型鋼的有效方法。本發(fā)明還具有以下優(yōu)點:易于在生產(chǎn)現(xiàn)場實施；操作過程簡單、直接；合金成分控制精確；成本較低?！緦＠綀D】

【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(jié)合附圖和實施例、對比例對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。
[0029]實施例
[0030]采用本領(lǐng)域常用的120噸冶煉設(shè)備，異型坯連鑄設(shè)備，按表1中相應成分及合金含量，采用氧化物冶金技術(shù)進行冶煉，并連鑄為異型坯，然后經(jīng)加熱爐加熱、軋制、冷卻和矯直獲得本發(fā)明的小壓縮比低溫用H型鋼。具體生產(chǎn)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(zhuǎn)爐冶煉:在出鋼前將Si成分的含量調(diào)整到≤0.15wt%;轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入碳化鈣進行脫氧，并在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中加入錳鐵合金、鈮鐵合金；在轉(zhuǎn)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(chǎn)品溫度降至80-120°C后進矯直機進行矯直，軋材成品規(guī)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(nèi)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(chǎn)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(shè)備，按表1中相應成分及合金含量，采用業(yè)界為解決小壓縮比低溫用H型鋼耐低溫沖擊性能不穩(wěn)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(guī)格相同的異型坯，然后經(jīng)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(zhuǎn)爐冶煉:在出鋼前將Si成分的含量調(diào)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(guī)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(quán)利要求】
1.一種利用氧化物冶金技術(shù)生產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐冶煉工序中，在出鋼前將Si成分的含量調(diào)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(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，更優(yōu)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(jù)權(quán)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(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)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