一种高强Q420C级铁塔角钢及生产工艺制造技术

一种高强Q420C级铁塔角钢及生产工艺，属钢铁冶炼技术领域，用于解决提高电网 铁塔用角钢0℃冲击功问题。特别之处是其化学成分配比为：C 0.10～0.16％，Mn 1.15～ 1.45％，Si 0.30～0.50％，S、P≤0.025％，V 0.070～0.100％，Ti 0.004～0.010％， 余量Fe，Ceq≤0.42％。本发明专利技术生产工艺包括炼钢采用VN微合金化方式生产，脱氧和合 金化后加入钛铁，连铸工序前对大包钢水进行喂Ca线，轧制工序控轧控冷。检测指标表 明，本发明专利技术产品可达到高强度、高冲击韧性及0℃冲击韧性的要求，将其用于输变电铁塔 制造，可在不提高整塔重量条件下提高铁塔在低温环境下使用的安全系数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术型涉及一种角钢及生产工艺，特别是高强Q420C级铁塔角钢及生产工艺，属钢 铁冶炼

技术介绍
近年来，随着经济快速发展，各行业对电力需求日益增加，由此带来输变电铁塔及 变电站钢结构用材的高峰。国家电网公司把铁塔强度升级作为一项推动输变电工程科技进 步、降低成本的重要举措，明确提出在今后推广应用铁塔高强钢时要采用Q420B以上级 别角钢。对此，相关钢铁企业不断研究探讨开发符合要求的低合金高强度钢，在满足电网 发展的需求同时也可为钢铁企业创造了良好的经济效益。随着电网运行的安全要求加大， 尤其是2008年南方冰雨灾害造成铁塔大面积倒塌后，保证0'C冲击功的C级角钢急需开 发应用，以保证在相同塔重条件下提高铁塔载荷提供有效的高强钢种支持，在不提高整塔 重量条件下提高铁塔在低温环境下使用的安全系数，减少工程投资的增加并节约资源，提 高铁塔安全等级。由此，Q420C级角钢的需求日趋迫切。目前，生产Q420C级角钢亟待 解决的问题是钢水中各种夹杂物较多，角钢O'C冲击功达不到标准要求。
技术实现思路
本专利技术旨在解决已有技术之缺陷而提供一种用于输变电铁塔具有高强度、并能保证0 'C冲击性能的高强Q420C级铁塔角钢及生产工艺。 本专利技术所称问题是由以下技术方案解决的一种高强Q420C级铁塔角钢，其特别之处是，化学成分按重量配比如下C 0.10 0.16%， Mn 1.15 1.45%， Si 0.30 0.50%, S、 P《0.025% ， V 0.070 0.100% ， Ti 0.004 0.010%,余量Fe ， Ceq《0.42%。上述Q460级低合金高强度角钢，力学性能指标如下 屈服强度Rel: > 420 Mpa 抗拉强度Rm : 530 720 Mpa断后伸长率A: > 24 冲击韧性AKV (0°C): > 34 J180°冷弯厚度a《16 mm时d=2a;厚度a为16~35 mm时d=3a 。上述高强Q420C级铁塔角钢生产工艺，它包括炼钢工序、连铸工序、轧制工序，所 述炼钢工序中采用VN合金配V微合金化方式生产，在出钢1/3时开始加入80VN合金， 并在后续工序中吹氮气。上述高强Q420C级铁塔角钢生产工艺，所述炼钢工序在脱氧和合金化后加入钛铁处 理，钛铁吨钢加入量为lkg。上述高强Q420C级铁塔角钢生产工艺，所述炼钢工序后连铸工序前对大包钢水进行喂 Ca线，吨钢喂入直径13mm的Ca线l-2m，喂Ca线时全程底吹氩气，并保证喂线后底吹 时间大于7分钟。上述高强Q420C级铁塔角钢生产工艺，所述轧制工序中开轧温度U00-120(TC;控 制终轧温度800-950°C。本专利技术产品Q420C级铁塔角钢为提高冲击性能并保证可焊接性，其主要化学成分设 计中降低C含量下限，同时采用了低Mn设计，并给出了碳当量的要求。本专利技术生产工 艺采用优质铁水，进行铁水预处理，以VN微合金化方式生产，其采用合理的VN配比， 降低微合金化成本；钢中加入Ti，提高奧氏体再结晶温度，减少珠光体数量，细化晶粒； 连铸前对大包钢水进行喂Ca线，既能改善钢水流动性，解决连铸时水口的结瘤问题，又 能保证钢水夹杂物变性、减少钢中氧含量、细化铸坯晶粒，从而保证钢材的冲击性能。本专利技术产品用于输变电铁塔制造，在保证强度的前提下，保证角钢的or冲击韧性，可在不提高整塔重量条件下提高铁塔在低温环境下使用的安全系数。 具体实施例方式本专利技术主要特点体现在如下三个方面1. 为提高冲击性能并保证可焊接性，成分配比中突破《GB/T1591-1994低合金高强 度结构钢》及《YBT4163-2007铁塔用热轧角钢》标准，并给出了碳当量的要求。2. 炼钢工序采用VN合金配钒，以钒氮微合金化取代常规的钒微合金化，并对VN 钢进行加Ti处理。 一般来讲，N在钢中是有害的元素，在钢铁材料的冶金生产过程中， 除非采用极高成本的精炼脱除方式，否则很难将其去除千净。普通钢铁结构材料，氮元素在晶界等组织缺陷处聚集会产生时效现象，使钢材的强度上升，韧性下降。V微合金化元 素的固N作用，可以清除氮元素引起的时效现象，同时在钒钢中增氮可以促进钒的强化 作用，使V的析出物愈加弥散，起到细化晶粒的作用。在钢铁材料中，V与N有一个理 想的化学配比，即l: 3.64。本专利技术采用的80VN合金配V微合金化生产，使V、 N比基 本保持在理想配比范围，80VN为市售产品，这种合金中钒的质量分数为80%，氮的质量 分数为16%和碳的质量分数为4%;利用80VN(80。/。V,16。/。N)进行钢的微合金化处理，充 分发挥了钢中氮的作用，由于80VN合金V N原子比稳定，还有合理的成分设计，再加 上V、 N的吸收率稳定，可保证V、 N比基本保持在理想配比范围，既细化了晶粒又避 免因氮含量多引发的时效。提高了钢的力学性能，还具有良好的经济效益。Ti处理对VN钢奥氏体的粗化具有明显的抑制作用，因为N在高温区与Ti形成了比 VN更难熔的TiN，增加了 TiN与晶界接触前由于晶界面积及晶界能的增大而产生的排斥 力，以及与界面接触后再移动时的钉扎作用力，从而阻止了晶界的迁移。Ti处理能使VN 钢的珠光体量减少，Ti处理形成的TiN能够明显地扩大CCT曲线上铁素体的生成区域， 并使其移向短时间一侧。此外Ti与N结合会促进V与C结合生产VC或V(C、 N)，使钢 中游离C减少也会造成珠光体量下降。本专利技术将Ti加入量控制在0.004 0.010% ， Ti含 量过少，形成的TiN少不能有效阻止晶界的迁移，起不到晶粒细化的作用；Ti含量过多， 会形成大块的TiN颗粒而使钢脱氮，这些大颗粒TiN可能损害钢的韧性和抗疲劳性能， 另外，Ti和O的亲和力大，容易形成的钛的氧化物夹杂，造成Ti合金浪费，增加了生产 成本，不仅没有起到Ti合金化的作用，还恶化了钢的性能。Ti含量在0.004 0.010%时 可产生细小弥散的氮化钛，由于阻止了再结晶奥氏体粗化，可以使晶粒细化。3.在连铸前对大包钢水进行喂Ca线，以改善钢水流动性，解决连铸时水口的结瘤问 题，同时又能保证钢水夹杂物变性、减少钢中氧含量、细化铸坯晶粒，喂线时全程底吹氩 气并保证喂线后底吹时间大于7分钟，使大颗粒夹杂物充分上浮，减少钢内夹杂物，从而 保证钢材的冲击性能。以下提供几个实施例表1: Q420C级低合金高强度角钢化学成分(wt^)及轧制规格(mm)<table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table>本专利技术主要生产工艺如下采用优质铁水，进行铁水预处理，选用优质废钢冶炼。终点成分(%): C为0.06-0.10， S《0扁，P《0.015。终点温度第一包1700 1720°C， 连浇炉次1660 1700°C。采用MnSi合金、FeSi和SiAlFe合金进行脱氧合金化，视终 点C含量调整FeSiAl加入量；采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强Ｑ４２０Ｃ级铁塔角钢，其特征在于，化学成分配比如下：Ｃ０．１０～０．１６％，Ｍｎ１．１５～１．４５％，Ｓｉ０．３０～０．５０％，Ｓ、Ｐ≤０．０２５％，Ｖ０．０７０～０．１００％，Ｔｉ０．００４～０．０１０％，余量Ｆｅ，Ｃｅｑ≤０．４２％。：

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建新，齐长发，陈春生，王云阁，孔庆福，周研，冯润明，张海芹，杨树鹏，李德洪，
申请(专利权)人：李建新，齐长发，陈春生，王云阁，孔庆福，周研，冯润明，张海芹，杨树鹏，李德洪，
类型：发明
国别省市：13