一種q460c級高強鋼的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Q460C級高強鋼的生產(chǎn)方法，包括煉鋼、連鑄和軋制三大工序。本發(fā)明根據(jù)鐵塔角鋼標(biāo)準(zhǔn)對Q460C級鐵塔角鋼性能的要求，采用V-N微合金化工藝，通過特殊煉鋼、連鑄、軋制技術(shù)生產(chǎn)Q460C級高強鋼，在合金含量增加不多的情況下，采用特殊生產(chǎn)工藝，在保證角鋼焊接性和韌性的前提下大幅度提高角鋼的強度指標(biāo)，對于節(jié)約鋼材，節(jié)能降耗具有重要意義，具有顯著的經(jīng)濟效益和技術(shù)創(chuàng)新性。
【專利說明】—種Q460C級高強鋼的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵制造【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說是涉及一種Q460C級高強鋼的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國輸電線路鐵塔目前用材主要以熱軋角鋼為主，輔以少量鋼管。鋼材品種以Q235和Q345兩種為主，鐵塔采用熱鍍鋅防腐，使用年限約為50年。與發(fā)達國家相比，品種少，強度值偏低。當(dāng)構(gòu)件設(shè)計荷載較大時，一般采用合斷面的方法來滿足鐵塔構(gòu)件的承載能力要求，這必然導(dǎo)致鐵塔桿件數(shù)量及規(guī)格增多，節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜，安裝工作量增大，既造成了工程投資的增加和資源的浪費，也影響了行業(yè)在國際市場上的競爭力。隨著更高電壓等級的750kV、1000kV交流特高壓、±800kV直流特高壓輸電線路的建設(shè)，以及大截面、多分裂導(dǎo)線的使用，桿塔設(shè)計荷載不斷增大，這種由于鐵塔用鋼材強度過低所造成的影響表現(xiàn)得越來越關(guān)出。
[0003]高強鋼具有強度高、承載能力強的特點，采用高強鋼是有效緩解上述矛盾的措施之一。我國第一條西北750kV輸電線路中成功采用了 Q420高強鋼，取得了較好的經(jīng)濟效益，隨著電網(wǎng)建設(shè)的加快和特高壓電網(wǎng)的建設(shè)，更大范圍地使用高強鋼已成為共識。
[0004]鐵塔中使用的鋼材為一般結(jié)構(gòu)鋼，這種鋼分為普通碳素鋼和低合金高強度鋼，美國和日本的鐵塔設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中給 出的可選材料品種比我國要豐富得多，且其最高強度等級也較我國的高。2004年在西北750kV輸電線路中，我國首次使用了 Q420高強鋼。而日本早在20世紀(jì)90年代建設(shè)的1000kV級輸電線路中，就采用了鋼管SS55高強鋼(屈服強度415MPa);在歐美國家GR65(屈服強度450MPa)等級鋼材已被大量使用。因此，從各國的設(shè)計規(guī)范選材范圍及工程實際應(yīng)用情況來看，我國的高強鋼使用水平均明顯落后于國外一些發(fā)達國家。
[0005]近年來，隨著我國冶金工業(yè)的不斷發(fā)展，高強鋼材的生產(chǎn)己不再是難事。國內(nèi)已有唐鋼、粵豐等幾家鋼鐵企業(yè)陸續(xù)成功開發(fā)了 Q420B鐵塔角鋼，并形成批量生產(chǎn)，用于國家電網(wǎng)公司的輸電線路建設(shè)，但Q460C鐵塔角鋼只是在部分項目中試用，未見批量使用。從目前Q460C級鐵塔角鋼生產(chǎn)情況來看，鋼中夾雜物較多，影響角鋼的表面質(zhì)量進而影響其沖擊朝性指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種Q460C級高強鋼的生產(chǎn)方法，本發(fā)明根據(jù)鐵塔角鋼標(biāo)準(zhǔn)對Q460C級鐵塔角鋼性能的要求，采用V-N微合金化工藝，通過特殊煉鋼、連鑄、軋制技術(shù)生產(chǎn)Q460C級高強鋼，在合金含量增加不多的情況下，采用特殊生產(chǎn)工藝，在保證角鋼焊接性和韌性的前提下大幅度提高角鋼的強度指標(biāo)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0008]一種Q460C級高強鋼的生產(chǎn)方法，包括煉鋼、連鑄和軋制三大工序，[0009]所述煉鋼工序為:
[0010](1)入爐鐵水溫度〉1350°C、[S] ≤ 0.025% ；
[0011](2)出鋼溫度控制≤16800C ；
[0012](3)脫氧合金化，合金及脫氧劑加入順序:部分硅鋁鐵一硅錳合金一錳鐵一釩氮合金一余下硅鋁鐵；脫氧合金化和化渣階段吹氬量為50NL/min < Q < 70NL/min ;所述部分硅鋁鐵占全部需要加入的硅鋁鐵的50%-70% ；
[0013](4)轉(zhuǎn)爐冶煉后，進行精煉處理，吹氬時間≥5分鐘，出站溫度:單開溫度1585~1600°C，連續(xù)澆鑄溫度1570~1585°C ;夾雜的去除與鋼水的吹氬工藝有極大的關(guān)系，最優(yōu)單吹方案為包底0.55R處；弱攪拌氣量Q < 50NL/min ；
[0014](5)連鑄工序:鋼水出精煉站至開澆之間的鎮(zhèn)靜時間控制在8~15分鐘；結(jié)晶器水采用弱冷，二冷水的冷卻強度比水量< lL/kg，二冷區(qū)鑄坯表面溫度< 1100°C，矯直溫度大于900°C。
[0015]采用合理的澆鑄溫度控制，能避免過高的過熱度促使柱狀晶生長，產(chǎn)生凝固搭橋形成中心疏松加重中心偏析。矯直溫度大于900°C，能減少鑄坯表面橫向裂紋。
[0016](6)軋制工序:軋制溫度制度:加熱均熱溫度1230~1270°C，開軋溫度1080°C~1130°C，終軋溫度≤950°C。
[0017]上述生產(chǎn)的Q460C級高強鋼，其化學(xué)成分按重量百分比組成:C0.14-0.19%，Si0.15%-0.35%, Mnl.20%-1.50%, V0.07%_0.10%, P ≤0.025%, S ≤ 0.025%，其余為 Fe 和雜
質(zhì)元素。
[0018]本發(fā)明根據(jù)鐵塔角鋼標(biāo)準(zhǔn)對Q460C級鐵塔角鋼性能的要求，采用微合金化元素V-N等合金化工藝，通過特殊煉鋼、連鑄、軋制生產(chǎn)Q460C級高強鋼。其性能指標(biāo)是:屈服強度ReL≥460MPa,抗拉強度Rni:550-720MPa,斷后伸長率A≥17%，(TC縱向沖擊功Akv≥34J，180° 冷彎:d = 2a (厚度< 16mm)、d = 3a (厚度> 16mm)，且 Ceq (焊接碳當(dāng)量X 0.46%。
[0019]本發(fā)明基于用V-N微合金化來細(xì)化晶粒的的材料學(xué)原理，釩氮合金的添加，顯著細(xì)化了金相組織，一方面由于彌散的釩的碳、氮化物小顆粒能對奧氏體晶界起釘扎作用，阻礙奧氏體晶界的遷移，即阻止了奧氏體晶粒長大。另一方面，釩氮微合金從兩個方面使得鐵素體晶粒的細(xì)化:一是鐵素體形核主要發(fā)生在原始奧氏體晶界上，通過增氮促進了 V(c，N)在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變期間在相界面的析出，有效地阻止了鐵素體晶粒長大，起到了細(xì)化鐵素體晶粒的作用；二是高氮釩鋼中由于在晶內(nèi)有V(C，N)的析出，該質(zhì)點作為鐵素體形核的質(zhì)點，也能促進晶內(nèi)鐵素體的形成，這非常有利于鐵素體晶粒的細(xì)化。
[0020]釩氮合金的添加除了細(xì)化晶粒之外還具有較好沉淀析出強化作用。鋼中增氮后，氮能強烈地提高析出驅(qū)動力，釩以富氮的V(c，N)形式析出，由于V(C，N)在奧氏體有較高的溶解度，因此幾乎對熱變形工藝沒影響，會在冷卻過程中析出，從而通過析出沉淀強化提高鋼的強度水平。與VC相比，V(C，N)具有更有效的晶粒細(xì)化和沉淀強化作用。隨著鋼中氮含量增加，V(C，N)析出數(shù)量增加，顆粒尺寸和間距明顯減小，釩在鋼中的沉淀強化和細(xì)晶強化作用加強，顯著改善了鋼的強韌性。
[0021]本發(fā)明根據(jù)鐵塔角鋼標(biāo)準(zhǔn)對Q460C級鐵塔角鋼性能的要求，采用V-N微合金化工藝，通過特殊煉鋼、連鑄、軋制技術(shù)生產(chǎn)Q460C級高強鋼，在合金含量增加不多的情況下，采用特殊生產(chǎn)工藝，在保證角鋼焊接性和韌性的前提下大幅度提高角鋼的強度指標(biāo)，對于節(jié)約鋼材，節(jié)能降耗具有重要意義，具有顯著的經(jīng)濟效益和技術(shù)創(chuàng)新性。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]Q460C級高強鋼化學(xué)成分見表1。
[0024]一種Q460C級高強鋼的生產(chǎn)方法，包括煉鋼、連鑄和軋制三大工序，
[0025]所述煉鋼工序為:
[0026](I)入爐鐵水溫度 1380°C、[S] =0.024% ；
[0027](2)出鋼溫度控制在1650°C ；
[0028](3)脫氧合金化，合金及脫氧劑加入順序:部分硅鋁鐵一硅錳合金一錳鐵一釩氮合金一余下硅鋁鐵；脫氧合金化和化渣階段吹氬量為50NL/min ;所述釩氮合金為80VN，所述部分硅鋁鐵占全部需要加入的硅鋁鐵的50% ；
[0029](4)轉(zhuǎn)爐冶煉后，進行精煉處理。吹氬時間8分鐘，出站溫度:單開溫度1585°C，連續(xù)澆鑄溫度:1570°C ;單吹方案為包底0.55R處；弱攪拌氣量40NL/min ； [0030](5)連鑄工序:鋼水出精煉站至開澆之間的鎮(zhèn)靜時間控制在8分鐘；結(jié)晶器水采用弱冷，二冷水的冷卻強度，比水量0.8L/kg，二冷區(qū)鑄坯表面溫度1000°C，矯直溫度920°C。
[0031](6)軋制工序:軋制溫度制度:加熱均熱溫度1250°C，開軋溫度1100°C，終軋溫度900。。。
[0032]實施例2
[0033]Q460C級高強鋼化學(xué)成分見表1。
[0034]一種Q460C級高強鋼的生產(chǎn)方法，包括煉鋼、連鑄和軋制三大工序，
[0035]所述煉鋼工序為:
[0036](I)入爐鐵水溫度 1370°C、[S] =0.025% ；
[0037](2)出鋼溫度控制在1670°C ；
[0038](3)脫氧合金化，合金及脫氧劑加入順序:部分硅鋁鐵一硅錳合金一錳鐵一釩氮合金一余下硅鋁鐵；脫氧合金化和化渣階段吹氬量為60NL/min ;所述釩氮合金為80VN，所述部分硅鋁鐵占全部需要加入的硅鋁鐵的70% ；
[0039](4)轉(zhuǎn)爐冶煉后，進行精煉處理。吹氬時間10分鐘，出站溫度:單開溫度1600°C，連續(xù)澆鑄溫度:1585°C ;單吹方案為包底0.55R處；弱攪拌氣量35NL/min ；
[0040](5)連鑄工序:鋼水出精煉站至開澆之間的鎮(zhèn)靜時間控制在12分鐘；結(jié)晶器水采用弱冷，二冷水的冷卻強度，比水量0.9L/kg，二冷區(qū)鑄坯表面溫度1050°C，矯直溫度940。。。
[0041](6)軋制工序:軋制溫度制度:加熱均熱溫度1270°C，開軋溫度1130°C，終軋溫度940。。。
[0042]實施例3
[0043]Q460C級高強鋼化學(xué)成分見表1。
[0044]一種Q460C級高強鋼的生產(chǎn)方法，包括煉鋼、連鑄和軋制三大工序，
[0045]所述煉鋼工序為:
[0046](I)入爐鐵水溫度 1360°C、[S] =0.018% ；[0047](2)出鋼溫度控制在1650°C ；
[0048](3)脫氧合金化，合金及脫氧劑加入順序:部分硅鋁鐵一硅錳合金一錳鐵一釩氮合金一余下硅鋁鐵；脫氧合金化和化渣階段吹氬量為70NL/min ;所述釩氮合金為80VN，所述部分硅鋁鐵占全部需要加入的硅鋁鐵的60% ；
[0049](4)轉(zhuǎn)爐冶煉后，進行精煉處理。吹氬時間10分鐘，出站溫度:單開溫度1595°C，連續(xù)澆鑄溫度:1580°C ;單吹方案為包底0.55R處；弱攪拌氣量40NL/min ；
[0050](5)連鑄工序:鋼水出精煉站至開澆之間的鎮(zhèn)靜時間控制在15分鐘；結(jié)晶器水采用弱冷，二冷水的冷卻強度，比水量0.7L/kg，二冷區(qū)鑄坯表面溫度1050°C，矯直溫度930。。。
[0051](6)軋制工序:軋制溫度制度:加熱均熱溫度1260°C，開軋溫度1120°C，終軋溫度930。。。
[0052]實施例1~3生產(chǎn)的高強鋼焊接碳當(dāng)量及力學(xué)性能見表2。
[0053]表1實施例1~3高強鋼的化學(xué)成分(%)
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種Q460C級高強鋼的生產(chǎn)方法，包括煉鋼、連鑄和軋制三大工序， 所述煉鋼工序為: Cl)入爐鐵水溫度> 1350°C、[S] ≤ 0.025% ； (2)出鋼溫度控制≤1680°C； (3)脫氧合金化，合金及脫氧劑加入順序:部分硅鋁鐵一硅錳合金一錳鐵一釩氮合金一余下硅鋁鐵；脫氧合金化和化渣階段吹氬量為50NL/min < Q < 70NL/min ； (4)轉(zhuǎn)爐冶煉后，進行精煉處理，吹氬時間≥5分鐘，出站溫度:單開溫度1585~1600°C，連續(xù)澆鑄溫度:1570~1585°C ； 所述連鑄工序為:鋼水出精煉站至開澆之間的鎮(zhèn)靜時間控制在8~15分鐘；結(jié)晶器水采用弱冷，二冷水的冷卻強度比水量< lL/kg，二冷區(qū)鑄坯表面溫度< 1100°C，矯直溫度大于 900。。。 所述軋制工序為:軋制溫度制度:加熱均熱溫度1230~1270°C，開軋溫度1080°C~1130°C，終軋溫度≤950°C。
2.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述煉鋼工序中所述部分硅鋁鐵占全部需要加入的硅鋁鐵的50%-70%。
3.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述Q460C級高強鋼的化學(xué)成分按重量百分比組成:C0.14-0.19%, Si0.15%-0.35%, Mnl.20%-1.50%, V0.07%_0.10%，P ≤ 0.025%,S^0.025%，其余為Fe和雜質(zhì)元素。
【文檔編號】C22C33/04GK103614608SQ201310602899
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】龔慶華, 吳結(jié)才, 陳其偉, 黃禮勝, 倪娜, 朱國輝, 隋鳳利 申請人:馬鋼(集團)控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司