一种高强度低合金结构钢及其热轧钢带的制备工艺制造技术

一种高强度低合金结构钢及其热轧钢带的制备工艺，属于热连轧技术领域，采用低成本成分设计思路：中碳低锰、微钛合金化，并对有效钛有影响的元素加以控制，Ti wt%+Al wt%+Ca wt%

【技术实现步骤摘要】
一种高强度低合金结构钢及其热轧钢带的制备工艺


[0001]本专利技术属于热连轧
，具体涉及一种高强度低合金结构钢及其热轧钢带的制备工艺。

技术介绍

[0002]屈服强度为355MPa级的低合金结构钢是目前使用范围最广、用量最大的高强度钢，其热轧钢带的用量占其一半以上。随着钢铁行业碳减排和市场竞争的需求，绿色低成本生产低合金结构钢热轧钢带已是大势所趋。
[0003]屈服强度为355MPa级的低合金钢最早国标牌号为16Mn，后改为Q345，其要求C：≤0.20wt%，Mn：1.20wt%~1.60wt%，并添加Nb、V、Ti、Al中的任一种元素；最新国标GB/T1591
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2018将该钢种的牌号修改为Q355，要求C：≤0.20wt%，Mn：≤1.60wt%，Nb、V、Ti不作为强制要求，为钢厂生产更高质量、更低成本的355MPa级低合金钢热轧钢带打开了思路。
[0004]专利申请号为201210586741.3、201510479458.4、201810908403.4、202010408006.8以及201210586741.3的中国专利文献，公开了宽厚板产线生产屈服强度为355MPa级的低合金结构钢板的化学成分和生产工艺。由于宽厚板产线和热连轧产线在装备、工艺技术上的差异，其成分、工艺和最终的组织设计均有不同，因而其成分和工艺设计并不适用于热连轧产线用于屈服强度355MPa级低合金结构钢热轧钢带的生产。
[0005]申请号为202010755273.2的中国专利文献，公开了“一种低成本的低合金钢卷及其制造方法”，其理化性能满足低合金结构钢要求，但C元素含量（0.06wt％～0.08wt％）较低，Ti元素含量（0.06wt％～0.08wt％）较高，并且需经过RH炉外精炼，导致生产所得的低合金钢的成本较高。
[0006]申请号为201210588468.8的中国专利文献，公开了“一种低成本高质量低合金高强度钢”，该工艺方法的C元素含量（0.14wt％~0.20wt%）、S元素含量（≤0.020wt%）较高，且未对影响有效Ti的元素加以控制，还需经过LF炉外精炼，导致质量稳定性差，易出现偏析和分层缺陷，生产成本较高。
[0007]申请号为201710098078.5的中国专利文献，公开了“不含铌低成本S355MC热轧酸洗板及其生产方法”，该方法C元素含量（0.03wt％～0.08wt％）、Si元素含量（≤0.030wt％）较低，仅适应于生产薄规格的热轧酸洗板。

技术实现思路

[0008]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种高强度低合金结构钢及其热轧钢带的制备工艺，采用低成本成分设计思路：中碳低锰、微钛合金化，并对有效钛有影响的元素加以控制，采取不经过精炼+直装的绿色生产工艺，达到高质量、绿色、低成本地生产厚度为4mm
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12mm高强度低合金结构钢热轧钢带，其显微组织为铁素体+少量珠光体，强度达到Q355钢级，
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20℃全尺寸夏比冲击功均值≥120J。
[0009]为实现上述目的，本专利技术是根据以下技术方案实现的：
一种高强度低合金结构钢，其化学成分及其质量百分比为：C：0.12wt%~0.14wt%，Si：0.15wt%~0.25wt%，Mn：0.45wt%~0.65wt%，P：≤0.025wt%，S：≤0.015wt%，Ti：0.035wt%~0.055wt%，Al：0.025wt%~0.055wt%，Ca：0.0003wt%~0.0020wt%，O：≤0.0030wt%，N：≤0.0055wt%，其余为Fe及不可避免杂质；并且，Ti wt%+Al wt%+Ca wt%
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3.4N wt%
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3S wt%
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O wt%≥0.025wt%。
[0010]C元素含量为0.12wt%~0.14wt%，既保证了经济强化的效果，又避免铸坯偏析、铸坯裂纹、带状组织、分层、钢韧性和焊接性能等不利的影响；Mn、Si元素含量分别为0.45wt%~0.65wt%、0.15wt%~0.25wt%，固溶强化，显著提升钢的屈服和抗拉强度，控制在与普碳钢同一水平，降低合金成本；Ti元素含量为0.035wt%~0.055wt%，析出TiC、Ti（NC），实现晶粒细化和析出强化作用，但Ti易与N、S结合，形成TiN和Ti4C2S2，影响析出强化效果，所以必须控制有效Ti的含量；P元素含量≤0.025wt%、S元素含量≤0.015wt%、N元素含量≤0.0055wt%、O元素含量≤0.0030wt%，既提高了钢的洁净度，同时低的S、N对保证有效Ti的含量有益，低的O对保证Ti的高收得率有益；Al元素含量为0.025wt%~0.055wt%，形成AlN，细化晶粒，同时对保证有效Ti的含量有益；Ca元素含量为0.0003wt%~0.0020wt%，形成弥散分布的球状CaS，对夹杂物变性处理，同时对保证有效Ti的含量有益；此外，通过限制Tiwt%+Alwt%+Cawt%
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3.4Nwt%
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3Swt%
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Owt%≥0.025wt%，既充分保证有效Ti的强化效果，又保证质量的稳定性。
[0011]一种如上所述高强度低合金结构钢热轧钢带的制备工艺，采取氩站直上+连铸后直装的短流程模式，包括以下步骤：S1、铁水脱硫：KR脱硫后铁水中S元素的含量≤0.010wt％；S2、转炉冶炼：将步骤S1脱硫后的铁水送入转炉，转炉出钢时P元素的含量≤0.020wt％，N元素的含量≤0.0055wt%，出钢1/3时向钢水中依次加入铝铁、硅铁、锰铁、钛铁，出钢2/3前加完，使以下元素及其质量百分比为：C：0.12wt%~0.13wt%，Si：0.15wt%~0.20wt%，Mn：0.45wt%~0.55wt%；S3、氩站吹氩，氩站总吹氩时间≥15min，依次包括以下步骤：首先，将步骤S2转炉冶炼后的铁水送入氩站吹氩搅拌60s~90s，氩气流量为1050L/min
±
50L/min；其次，转为软吹氩状态，氩气流量为450L/min
±
50L/min，根据钢水中自由氧的含量确定铝线喂入量，继续脱氧，并微调化学成分至满足高强度低合金结构钢的化学成分及其质量百分比要求；再次，当钢水中的自由氧含量≤20ppm时，加入钛铁，使Ti元素的质量百分比含量为0.035wt%~0.055wt%，并增大氩气吹入的流量为600L/min
±
50L/min，吹氩搅拌90s~120s后取样检测，钢水中的化学成分及其质量百分比符合要求；最后，加入600g/t~900g/t硅钙线进行钙处理，使Ca元素的质量百分比含量为0.0003wt%~0.0020wt%，钙处理结束后软吹氩≥5min，氩气流量为450L/min
±
50L/min；S4、连铸、热坯直装：钢包浇铸采用长水口氩封保护浇注，钢水连铸成中厚板直装
到热轧加热炉，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度低合金结构钢，其特征在于：所述低合金结构钢的化学成分及其质量百分比为：C：0.12wt%~0.14wt%，Si：0.15wt%~0.25wt%，Mn：0.45wt%~0.65wt%，P：≤0.025wt%，S：≤0.015wt%，Ti：0.035wt%~0.055wt%，Al：0.025wt%~0.055wt%，Ca：0.0003wt%~0.0020wt%，O：≤0.0030wt%，N：≤0.0055wt%，其余为Fe及不可避免杂质；并且，Ti wt%+Al wt%+Ca wt%
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3.4N wt%
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3S wt%
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O wt%≥0.025wt%。2.一种如权利要求1所述高强度低合金结构钢热轧钢带的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、铁水脱硫：KR脱硫后铁水中S元素的含量≤0.010wt％；S2、转炉冶炼：将步骤S1脱硫后的铁水送入转炉，转炉出钢时P元素的含量≤0.020wt％，N元素的含量≤0.0055wt%，出钢1/3时向钢水中依次加入铝铁、硅铁、锰铁、钛铁，出钢2/3前加完，使以下元素及其质量百分比为：C：0.12wt%~0.13wt%，Si：0.15wt%~0.20wt%，Mn：0.45wt%~0.55wt%；S3、氩站吹氩，氩站总吹氩时间≥15min，依次包括以下步骤：首先，将步骤S2转炉冶炼后的铁水送入氩站吹氩搅拌60s~90s，氩气流量为1050L/min
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50L/min；其次，转为软吹氩状态，氩气流量为450L/min
±
50L/min，根据钢水中自由氧的含量确定铝线喂入量...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭斌，果超，贾思贤，刘西峰，韩建林，魏铭，张丹，冯一轩，
申请(专利权)人：山西建龙实业有限公司，
类型：发明
国别省市：