一種生產(chǎn)低溫沖擊功鐵路橋梁鋼的熱軋工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域中鋼鐵的冶煉與熱軋工藝，尤其是一種生產(chǎn)低溫沖擊功鐵路橋梁鋼的熱軋工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著國(guó)家加大對(duì)基礎(chǔ)交通運(yùn)輸行業(yè)的投入，在鐵路橋方面，國(guó)家在《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中提出，到2020年全國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到10萬(wàn)公里，規(guī)劃中四縱四橫鐵路橋項(xiàng)目建設(shè)約5000公里，估算鐵路橋梁板約為30萬(wàn)噸/年。鐵路橋通常采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)韌性、焊接、屈強(qiáng)比、Z向提出了較高要求，特別是對(duì)低溫沖擊韌性。
[0003]根據(jù)鋼種和鋼的質(zhì)量要求，煉鋼可采用氧氣頂?shù)蛷?fù)吹轉(zhuǎn)爐、電爐冶煉，爐外精煉、VD或RH真空脫氣，連鑄全程無氧化保護(hù)澆注，板坯48小時(shí)堆冷后，冷送進(jìn)行軋制；板坯加熱時(shí)，應(yīng)合理控制加熱溫度，并有足夠的保溫時(shí)間，保證板坯加熱均勻；軋制工藝應(yīng)采用再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)二階段控制軋制，乳機(jī)第一軋程溫度控制在1000°C以上，屬于完全再結(jié)晶溫度范圍，通過單道次反復(fù)軋制再結(jié)晶，得到細(xì)化高溫奧氏體晶粒，同時(shí)，防止了部分再結(jié)晶區(qū)控制軋制的晶粒不均勻性，乳到設(shè)定的中間坯厚度后，溫度一般在1000°C以上，中間坯在輥道上游動(dòng)降溫至第二軋程開軋溫度，當(dāng)溫度檢測(cè)器檢測(cè)到相應(yīng)輥道上鋼溫度達(dá)到模型計(jì)算的第二軋程開軋溫度即返回軋機(jī)進(jìn)行未再結(jié)晶區(qū)軋制。通過合理的控制第二軋程開軋溫度、第二階段累計(jì)變形量和終軋溫度，合理控制材料的固溶析出行為，達(dá)到晶粒細(xì)化，提高強(qiáng)度改善韌性的目的。
[0004]國(guó)豕橋梁彳丁業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》提出:鐵路橋用鋼Q370qE-40°C低溫沖擊功多120J，正火交貨，以適應(yīng)高鐵大跨、重載、高速、安全要求。Q370qE高強(qiáng)度板是鐵路橋梁用的橋梁板，是一種低合金高強(qiáng)度板，強(qiáng)度大，屈服點(diǎn)高是其主要特點(diǎn)。傳統(tǒng)工藝采用正火的主要目的得到合理強(qiáng)韌性匹配性能，且組織均勻。經(jīng)正火二次靜態(tài)相變后，顯微組織為均勻細(xì)化的鐵素體和珠光體，具有較高的強(qiáng)度、低屈服比，較高的韌性和較低的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度。
[0005]目前從冶煉、連鑄到軋制工藝對(duì)鐵路橋用鋼Q370qE進(jìn)行系統(tǒng)研宄，影響鐵路橋梁鋼沖擊性能的主要原因:一是鋼水純凈度，主要表現(xiàn)為A類夾雜物和氣體含量控制，A類夾雜物指的是硫化物類；二是軋制工藝參數(shù)，控制軋制工藝直接影響鋼板組織性能。因此，通過控制有害元素S含量，優(yōu)化軋制工藝，從而細(xì)化晶粒改善沖擊韌性，提高鋼板強(qiáng)韌性。按照鐵路橋標(biāo)準(zhǔn)-40 °C沖擊功大于120J技術(shù)要求，原有成分和工藝條件下，3500mm爐卷和2800mm中板機(jī)組_40°C沖擊功合格率分別只有66%、67%，個(gè)別規(guī)格合格率不足60%，不能滿足鐵路橋梁鋼使用要求。
[0006]與此同時(shí)，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展使得控軋控冷工藝應(yīng)用日臻成熟，鐵路橋梁鋼材以熱軋?zhí)娲鸾回?，成為橋梁行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，降低造橋成本。為此順應(yīng)橋梁行業(yè)發(fā)展要求，積極進(jìn)行熱軋120J以上低溫沖擊功鐵路橋梁鋼工藝研宄，開發(fā)熱軋交貨鐵路用橋梁鋼對(duì)提高企業(yè)效益，提升產(chǎn)品實(shí)物水平，擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種生產(chǎn)低溫沖擊功鐵路橋梁鋼的熱軋工藝，該過程采用轉(zhuǎn)爐-LF-VD或RH-連鑄-熱軋的熱軋交貨120J以上低溫沖擊功鐵路橋梁鋼生產(chǎn)工藝，通過控制生產(chǎn)工藝中鋼水純凈度，降低非金屬夾雜物和氣體含量，優(yōu)化控制軋制工藝來細(xì)化組織晶粒，從而改善鐵路橋梁鋼組織結(jié)構(gòu)的耐沖擊韌性，提高低溫沖擊功鐵路橋梁鋼的質(zhì)量水平，滿足鐵路橋標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種生產(chǎn)低溫沖擊功鐵路橋梁鋼的熱軋工藝，采用鋼鐵的化學(xué)成分:不添加貴重金屬Ni，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為 C:0.15 ?0.17%、Si:0.15 ?0.30%、Mn:1.35 ?1.45%、P 彡 0.020%、S 彡 0.005%、Alt:0.020 ?0.055%、Nb:0.015 ?0.035%、CEV 彡 0.43%，其余成分為 Fe ;經(jīng)過轉(zhuǎn)爐-LF-VD或RH-連鑄-熱軋的生產(chǎn)工藝過程得到-40°C低溫沖擊功大于120J的低溫沖擊功鐵路橋梁鋼。
[0009]進(jìn)一步，所述的生產(chǎn)工藝過程中轉(zhuǎn)爐工序的轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制:[C]彡0.06%，[P] ( 0.015%，冶煉周期彡34min，嚴(yán)禁兌鋼，不回收澆余鋼水；
進(jìn)一步，所述的生產(chǎn)工藝過程中LF工序的通過LF爐精煉時(shí)間不小于30min，白渣保持時(shí)間不小于20min，Nb鐵在脫硫任務(wù)完成中后期加入，盡量保持5min軟攪拌時(shí)間；
進(jìn)一步，所述的生產(chǎn)工藝過程中VD工序的抽真空度時(shí)間15?20min，壓渣次數(shù)彡5次，純脫氣時(shí)間彡10 min，[H] ( 1.5ppm，軟攪拌時(shí)間彡8分鐘，VD破空后嚴(yán)禁大氬氣攪拌降溫;
進(jìn)一步，所述的生產(chǎn)工藝過程中連鑄工序采用全程無氧化保護(hù)澆注，拉速0.8-1.3m/min,板坯堆冷48小時(shí)，擴(kuò)氫處理；
進(jìn)一步，所述的生產(chǎn)工藝過程中熱軋工序指的是控軋工藝，通過控制軋制過程中:第二軋程開坯厚度(中間坯厚度，即控制第二階段累計(jì)壓下率)、第二軋程開軋溫度、鋼板終軋溫度、冷卻的普通控軋工藝生產(chǎn)要求較高的強(qiáng)度和低溫沖擊韌性的專用板；
進(jìn)一步，所述的在生產(chǎn)工藝過程的控軋工藝中，一般情況下，乳機(jī)第一軋程開軋溫度控制在1000°C以上，屬于完全再結(jié)晶溫度范圍，通過單道次反復(fù)軋制再結(jié)晶，得到細(xì)化高溫奧氏體晶粒，同時(shí)，防止了部分再結(jié)晶區(qū)控制軋制的晶粒不均勻性；軋到設(shè)定的中間坯厚度后(設(shè)定中間坯厚度多2.5倍成品厚度)，溫度一般在1000°C以上，中間坯在輥道上游動(dòng)降溫至第二軋程開軋溫度，當(dāng)溫度檢測(cè)器檢測(cè)到相應(yīng)輥道上鋼溫度達(dá)到模型計(jì)算的第二軋程開軋溫度，即返回軋機(jī)進(jìn)行未再結(jié)晶區(qū)軋制；第二軋程開軋溫度控制在850°C?920°C (6-12mm薄板3500mm爐卷機(jī)組卷乳允許提到950°C，6_8mm薄板2800mm中厚板乳機(jī)允許提高到1000°C )，進(jìn)行第二軋程軋制，一般軋制4?8道次，軋機(jī)第二軋程軋制采用較大的第二階段累計(jì)壓下率，一般控制在60%-70%，可較大程度地細(xì)化晶粒和降低脆性轉(zhuǎn)變溫度，終軋溫度設(shè)定在760V?810°C (6-12mm薄板卷軋的終軋溫度設(shè)定為760V _830°C )，然后進(jìn)行鋼板終軋，乳后按冷卻模型進(jìn)行冷卻；
進(jìn)一步，所述的生產(chǎn)工藝過程中熱軋工序包括3500mm寬爐卷機(jī)組軋制工序與2800mm寬中板機(jī)組軋制工序，其中
K3500mm寬爐卷機(jī)組軋制工序包括:采用150mm厚連鑄坯進(jìn)行以下軋制， (1)6-12mm厚薄板采用卷軋方法:第二軋程開軋溫度<950°C，第二階段累計(jì)壓下率彡50%，卷軋溫度< 940°C，卷軋累計(jì)壓下率彡35%，終軋溫度< 830°C ；
(2)13-16mm厚板采用平軋方法:第二軋程開軋溫度< 920°C，第二階段累計(jì)壓下率彡60%，終軋溫度彡810。。；
(3)17-20mm厚板采用平軋方法:第二軋程開軋溫度< 900°C，第二階段累計(jì)壓下率彡 60%，終軋< 780 0C ；
(4)21-32mm厚板采用平軋方法:第二軋程開軋溫度<880°C，第二階段累計(jì)壓下率彡60%，終軋溫度彡780 0C ；
(5)32-40mm厚板采用平軋方法:第二軋程開軋溫度< 850°C，第二階段累計(jì)壓下率彡 60%，終軋< 760 0C ；
2,2800mm寬中板機(jī)組軋制工序包括:采用210mm、230mm厚連鑄坯進(jìn)行以下軋制，
1)6-8mm厚薄板采用平軋方法:第二軋程開軋溫度<1000°C，940°C以下累計(jì)壓下率彡40%，終軋溫度彡8100C ；
2)9-12mm厚板采用平軋方法:第二軋程開軋溫度<920°C，第二階段累計(jì)壓下率彡70%，終軋彡810。。；
3)13-16mm厚板采用平軋方法:第二軋程開軋溫度< 900°C，第二階段累計(jì)壓下率彡70%，終軋彡810。。；
4)17-28mm厚板采用平軋方法:第二軋程開軋溫度< 880°C，第二階段累計(jì)壓下率彡65%，終軋彡810。。；
5)29-32mm厚板采用平軋方法:第二軋程開軋溫度< 850°C，第二階段累計(jì)壓下率彡60%，終軋彡810。。。
[0010]進(jìn)一步，所述的生產(chǎn)工藝過程中低溫沖擊功鐵路橋梁鋼的技術(shù)指標(biāo):A類硫化物夾雜控制在1.5級(jí)以下，S含量控制在0.005%以下，[H]彡1.5PPm，晶粒度彡9.5級(jí)，_40°C低溫沖擊功大于120J，Q370qE性能合格率多94%，_40°C低溫沖擊功實(shí)物水平可達(dá)到200J。
[0011]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果:
通過實(shí)施本發(fā)明后，控軋工藝的鋼的強(qiáng)度值、塑性和低溫沖擊指標(biāo)達(dá)到要求，工序時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，乳機(jī)機(jī)時(shí)產(chǎn)量下降，消除了熱軋低溫沖擊功達(dá)不到鐵路橋梁鋼技術(shù)要求的影響因素，形成了成熟的低成本熱軋鐵路橋梁鋼生產(chǎn)方法，取代了正火工藝。同時(shí)，化學(xué)成分不添加貴重金屬Ni，成本較低，下游行業(yè)造橋成本低，符合橋梁行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。另外，實(shí)施本發(fā)明后，有效提高了熱軋橋梁鋼低溫沖擊性能實(shí)物水平，按此工藝2013年以來累計(jì)生產(chǎn)8000噸，性能初驗(yàn)合格率達(dá)到94.56%，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益250.07萬(wàn)元。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0013]一種生產(chǎn)低溫沖擊功鐵路橋梁鋼的熱軋工藝，采用鋼鐵的化學(xué)成分:不添加貴重金屬 Ni，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為 C:0.15 ?0.17%、Si:0.15 ?0.30%、Mn:1.35 ?1.45%、P 彡 0.020%、S 彡 0.005%、Alt:0.020 ?0.055%、Nb:0.015 ?0.035%、CEV 彡 0.43%，其余成分為Fe ;經(jīng)過轉(zhuǎn)爐-LF-VD或RH-連鑄-熱軋的生產(chǎn)工藝過程得到_40°C低溫沖擊功大于120J的低溫沖擊功鐵路橋梁鋼。
[0014]在上述的實(shí)施所述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選地，所述的生產(chǎn)工藝過程中轉(zhuǎn)爐工序的轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制:[C]彡0.06%，[P] ( 0.015%，冶煉周期彡34min，嚴(yán)禁兌鋼，不回收澆余鋼水；
優(yōu)選地，所述的生產(chǎn)工藝過程中LF工序的通過LF爐精煉時(shí)間不小于30min，白渣保持時(shí)間不小于20min，Nb鐵在脫硫任務(wù)完成中后期加入，盡量保持5min軟攪拌時(shí)間；
優(yōu)選地，所述的生產(chǎn)工藝過程中VD工序的抽真空度時(shí)間15?20min，壓渣次數(shù)< 5次，純脫氣時(shí)間彡10 min, [H] ( 1.5ppm，軟攪拌時(shí)間彡8分鐘，VD破空后嚴(yán)禁大氬氣攪拌降溫;
優(yōu)選地，所述的生產(chǎn)工藝過程中連鑄工序采用全程無氧化保護(hù)澆注，拉速0.8-1.3m/min,