本发明专利技术涉及一种低锰微合金Q355结构钢及其制备工艺，属于钢材加工技术领域。化学元素组分百分含量为，C 0.14～0.18%、Si 0.30～0.50%、Mn 0.75～0.95%、P≤0.020%、S≤0.020%、Als 0.025～0.035%、Ti 0.040～0.050%、N≤0.007%、O≤0.003%，其余为Fe和不可避免杂质。工艺步骤包括炼钢工序和轧钢工序；炼钢工序的工艺为，KR铁水预处理→转炉冶炼→脱氧合金化→CAS→精炼→LF炉精炼→连铸制钢坯；轧钢工序的工艺为，铸坯红送→加热→轧制→冷却→矫直→自然冷却。本发明专利技术的结构钢强度高，制作成本低。
A Low Manganese Microalloy Q355 Structural Steel and Its Preparation Technology
【技术实现步骤摘要】
一种低锰微合金Q355结构钢及其制备工艺
本专利技术涉及一种低锰微合金Q355结构钢及其制备工艺，属于钢材加工
技术介绍
低合金高强钢Q355系列钢板强韧性、加工性及焊接性能良好，主要应用在工程机械、风电、造船和钢结构等领域。尽管近几年来已经对该钢种进行了合金减量降本，但由于近年来的市场的激烈竞争，导致该钢板价格一降再降，导致该产品亏损越来越严重。另一方面，为了降低成本，占绝大部分的40mm以下规格Q355已经将钢中的Nb、V、Ti等合金全部去掉，常规合金降本工作触底，成本无法再继续降低。同时减合金后由于钢失去了微合金化作用，目前合金减量后的钢板表面和中心组织差异大，时常出现用户进厂复检强度及冲击不合质量异议。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的低锰微合金Q355结构钢及其制备工艺，来解决上述技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种低锰微合金Q355结构钢，化学元素组分百分含量为，C0.14~0.20%、Si0.15~0.50%、Mn0.75~1.0%、P≤0.020%、S≤0.020%、Als0.015～0.035%、Ti0.040~0.050%、N≤0.005%、O≤0.003%，其余为Fe和不可避免杂质。本专利技术技术方案的进一步改进在于：低锰微合金Q355结构钢化学元素组分百分含量为，C0.16%、Si0.40%、Mn0.85%、P≤0.020%、S≤0.020%、Als0.030%、Ti0.045%、N≤0.005%、O≤0.003%，其余为Fe和不可避免杂质。本专利技术技术方案的进一步改进在于：厚规格钢材在薄规格钢材的基础上添加B，添加量为0.0015～0.0025%。一种低锰微合金Q355结构钢的制备工艺，包括以下工艺步骤，包括炼钢工序和轧钢工序；其中炼钢工序的工艺为，KR铁水预处理→转炉冶炼→脱氧合金化→CAS→精炼→LF炉精炼→连铸制钢坯；其中轧钢工序的工艺为，铸坯红送→加热→轧制→冷却→矫直→自然冷却。本专利技术技术方案的进一步改进在于：炼钢工序中的CAS过程早化渣，转炉底吹全程吹氩，不吹氮气；在精炼过程中控制过程温度为1540-1580℃及出站温度为1550-1565℃，用铝充分脱氧后加入钛铁，最后加硼；钢包出精炼位后的LF炉精炼的操作为，进行钙处理同时保证软吹氩时间大于20min；连铸机制钢坯时连铸控制过热度10～20℃，并且全程氩气保护浇铸。本专利技术技术方案的进一步改进在于：轧钢工序中的加热步骤，装炉温度不低于650℃，加热温度1200～1250℃，加热时间7～11min/cm，钢坯出炉温度1050～1150℃。本专利技术技术方案的进一步改进在于：轧钢工序的轧钢阶段包括粗轧和精轧。本专利技术技术方案的进一步改进在于：粗轧阶段开轧温度采用高温低速大压下工艺，压下量为25～32mm；精轧阶段终轧温度820～830℃。本专利技术技术方案的进一步改进在于：精轧完成后控制冷却，终冷温度在640～660℃，冷速4～6℃/S。本专利技术技术方案的进一步改进在于：矫直过程中的矫直力为400～500吨。本专利技术技术方案的进一步改进在于：钢板厚度在30mm以下时，终矫温度低于550℃。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术效果有：本专利技术对钢板的化学元素成分进行了设计，在制作工艺方面对炼钢的工艺参数、轧钢的工艺参数、水冷方式及参数进行了合理的优化设计，在大幅降低合金成本的同时，改善了Q355系列组织，提高了Q355结构钢的强度和性能。附图说明图1是本专利技术的实施例中的金相组织图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明：本专利技术公开了一低锰微合金Q355结构钢以及该结构钢的制备工艺。本专利技术主要是设计了该结构钢的化学元素组分，并且设计合理的炼钢和轧钢的工艺参数，来得到具有良好性能的Q355结构钢。一种低锰微合金Q355结构钢，化学元素组分百分含量为，C0.14~0.20%、Si0.15~0.50%、Mn0.75~1.0%、P≤0.020%、S≤0.020%、Als0.015～0.035%、Ti0.040~0.050%、N≤0.005%、O≤0.003%，其余为Fe和不可避免杂质。在上述化学元素组分百分含量的范围内，最优的化学元素组分的百分含量为，C0.16%、Si0.40%、Mn0.85%、P≤0.020%、S≤0.020%、Als0.030%、Ti0.045%、N≤0.007%、O≤0.003%，其余为Fe和不可避免杂质。厚规格钢材在薄规格钢材的基础上添加B，添加量为0.0015～0.0025%，B的最佳含量为0.0020%。厚规格钢材和薄规格钢材，按该领域的规定进行判定。本专利技术设计化学元素组分的思路如下：锰含量降低，增加钛，实现合金降成本，通过对调整后的成分优化工艺来提高其性能。C高些可以增加TiC的含量，同时由于Ti对N的固定，奥氏体中的N相对少些，也会增大C在奥氏体中的溶解度，由于TiN/TiC的作用奥氏体晶粒相对细小，故冷却时C扩散也不会形成尺寸较大的珠光体，对钢板的冲击及延伸影响不大，故C选择国标允许的上限。Si不超0.5%对钢板的冲击影响不大，但可提高强度，更重要的是Si可以减少由于轧后冷却不均匀引起的变形，从而弥补3500线ACC冷却不均与的问题。锰对含钛微合金钢性能的影响主要体现在对奥氏体形变诱导TiC析出的抑制作用，从而使更多细小的TiC在随后的轧制及冷却过程中析出，沉淀强化效果更好。随着钢中锰质量分数的增高，TiC的析出动力学曲线向右移动，析出过程被延缓。含锰钢中TiC在奥氏体中的平衡固溶度积锰可以降低γ→α相变点温度，能提高转变后铁素体中碳质量分数，使更多的TiC在铁素体中析出，该析出会占用大量的游离碳原子，使Fe3C析出数量显著降低。考虑到Mn在0.80%左右对冲击性能最好，同时考虑成本因素，现将Mn控制到0.7～0.9%。一种低锰微合金Q355结构钢的制备工艺，从整体上主要包括炼钢工序和轧钢工序。其中炼钢工序的工艺为，KR铁水预处理→转炉冶炼→脱氧合金化→CAS→精炼→LF炉精炼→连铸制钢坯。铁水100%进行KR脱硫处理，保证低S，目标0.003%以下。处理完成后加入脱氧剂和相应的合金，进行脱氧，并且使铁水的组分符合上述设计要求。在炼钢工序中的CAS的过程需要尽早化渣，转炉底吹全程吹氩，不吹氮气。在精炼过程中控制好过程温度及出站温度，过程温度控制在1540-1580℃范围内，出站温度控制在1550-1565℃范围内。精炼过程中，用铝充氧后加入钛铁，最后加硼。钢包出精炼位后的进行LF炉精炼，具体的的操作为，进行钙处理同时保证软吹氩时间大于20min；连铸机制钢坯时连铸控制过热度10～20℃，并且全程氩气保护浇铸。在LF炉精炼后可以根据需要选择是否VD/RH。本专利技术制备方法中的轧钢工序的工艺为，铸坯红送→加热→轧制→冷却→矫直→自然冷却。在加热完成后一般有除鳞步骤，在加热出炉后尽快进除鳞箱，保证除鳞干净。其中加热步骤中的装炉温度不低于650℃，加热温度为1200～1250℃，加热时间7～11min/cm，钢坯出炉温度1050～1150℃。在连铸机轧制钢坯时连铸控制过热度10～20℃，并且全程氩气保护浇铸。轧钢工序的轧钢阶段包括粗轧和精轧。其中，粗轧阶段开轧温本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低锰微合金Q355结构钢，其特征在于：化学元素组分百分含量为，C 0.14～0.20%、Si 0.15～0.50%、Mn 0.75～1.0%、P≤0.020%、S≤0.008%、Als 0.015～0.035%、Ti 0.040~0.050%、N≤0.005%、O≤0.003%，其余为Fe和不可避免杂质。
【技术特征摘要】
1.一种低锰微合金Q355结构钢，其特征在于：化学元素组分百分含量为，C0.14～0.20%、Si0.15～0.50%、Mn0.75～1.0%、P≤0.020%、S≤0.008%、Als0.015～0.035%、Ti0.040~0.050%、N≤0.005%、O≤0.003%，其余为Fe和不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的一种低锰微合金Q355结构钢，其特征在于：化学元素组分百分含量为，C0.16%、Si0.40%、Mn0.85%、P≤0.020%、S≤0.008%、Als0.030%、Ti0.045%、N≤0.005%、O≤0.003%，其余为Fe和不可避免杂质。3.根据权利要求1或2所述的一种低锰微合金Q355结构钢，其特征在于：厚规格钢材在薄规格钢材的基础上添加B，添加量为0.0015～0.0025%。4.一种低锰微合金Q355结构钢的制备工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤，包括炼钢工序和轧钢工序；其中炼钢工序的工艺为，KR铁水预处理→转炉冶炼→脱氧合金化→CAS→精炼→LF炉精炼→连铸制钢坯；其中轧钢工序的工艺为，铸坯红送→加热→轧制→冷却→矫直→自然冷却。5.根据权利要求4所述的一种低锰微合金Q355结构钢的制备工艺，其特征在于：炼钢工序中的CAS过程早化渣，转炉底...
【专利技术属性】
技术研发人员：李延芝，王亚兵，刘文波，郝华为，秦彦强，刘彦祥，赵子荣，彭红其，赵博，谭二庆，秦利超，王金星，李向涛，程海燕，靳华亮，
申请(专利权)人：河北文丰钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13
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