出鋼過程中15crmog合金鋼管采用硅鋁鋇鈣進行預脫氧

出鋼過程中15crmog合金鋼管采用硅鋁鋇鈣進行預脫氧

具體涉及到低合金系列鋼材Q460E-Z35厚度規格在40mm以下的15crmog合金鋼管及其生產方法。背景技術：2008年，北京舉辦的舉世矚目的第四屆奧林匹克運動會，國家體育場這個用鋼 鐵編織成的鳥巢”一共用了4.2萬噸鋼，其中有680噸最為特殊，就是由我國寬厚15crmog合金鋼管 科研生產基地舞陽鋼鐵有限責任公司研發生產的IlOmm厚的Q460E-Z35高強度建筑結構用 鋼。隨著這一建筑的建造，舞陽鋼鐵公司成了世界鋼鐵行業關注的焦點，同時也躍居國內中 厚板生產的龍頭老大。Q460E-Z35鋼材在使用過程當中由于跨度大，構造復雜，局部構件受力較大，生 產過程中不僅要保證15crmog合金鋼管的力學性能，并且還要保證15crmog合金鋼管的抗層狀撕裂性能滿足Z35要求 以及鋼材具備良好的焊接性能。發明內容在保證鋼材力學性能的前提下做到降低成本，優化工藝流程，申請人投入了大量 人力研究TMCP工藝生產制造低合金高強度結構鋼，不采用15crmog合金鋼管的熱處理工藝。對每一次 軋制的15crmog合金鋼管進行塊塊取樣進行力學性能檢測，從后續性能結果上摸索軋制工藝，并對每一 塊15crmog合金鋼管進行成分、工藝、組織、性能分析，形成了本發明。該發明檢測的力學性能既能保證高 強度、高韌性和良好的焊接性能等要求，其抗層狀撕裂性能也完全達到Z35要求。

為了能夠達到15crmog合金鋼管綜合質量的要求，本發明采取的厚度在40mm以下的保性能、保 探傷低合金高強度結構鋼Q460C15crmog合金鋼管包含如下質量百分比的化學成分(單位，wt%C彡 0.17Si^0.45Mn1.151.55P彡 0.018S彡 0.005微合金化元素 V+Nb+Ti^0.20Al^0.035其它為 Fe和殘留元素。碳當量[Ceq=C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15]彡0.42上述化學元素中合金元素的主要作用分析如下C鋼中最基礎的強化元素，提高強度，但C影響鋼的焊接性能和影響韌性。綜合考 慮，碳的含量盡量控制的低一些。Si固溶強化元素，對提高15crmog合金鋼管的強度有利。Mn固溶強化元素，對提高15crmog合金鋼管的強度和韌性均有利。VNbTi鋼中能夠與CN結合，形成微細碳化物或碳氮化物，能起細化晶粒和 彌散強化作用，從而達到有效提高鋼材的強韌性的綜合效果。Al可以起到細化晶粒強化作用。為達到上述目的本發明采取的生產方法包括以下具體步驟1KR鐵水預處理工藝到站鐵水必須進行脫硫，保證脫硫后鐵水S^0.005%溫大于 12800C2轉爐冶煉工藝入爐鐵水Si含量在0.60%以下，鐵水溫度彡1270°C廢鋼嚴格采用 優質廢鋼，鋁板過程槍位控制在1.01.6m之間，嚴格按照石灰加入模型進行加入，確保終渣堿 度在3.03.6之間，終點C含量控制在0.06%以上，P含量控制在0.015%以下；出鋼過 程中采用硅鋁鋇鈣進行預脫氧，出鋼前期采用擋渣塞進行擋渣，后期采用擋渣錐進行擋渣，出鋼過程中嚴禁下渣。鋼水到氬站后一次性加入鋁線，確保氬后Al含量控制在0.0400.060%之間，強吹:3min后離站，離站溫度控制1580°C以上；3LF精煉工藝鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上；脫 氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線為主；精煉結束后確保軟吹時間>20min杜絕暴吹現象發 生；根據實際情況控制上鋼溫度，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C之內；4連鑄澆注澆鋼前保證鑄機設備狀況良好，中包過熱度15士5°C拉速0.7m/min,15crmog合金鋼管出鋼過 程中采用硅鋁鋇鈣進行預脫氧本發明涉及到鋼材的生產。比 水量0.80L/坧，連鑄澆鋼要求全程保護澆鑄；5加熱工藝點鑄坯加熱III組鋼加熱工藝進行，考慮到實際加熱爐爐溫與鑄坯存在一 定的溫差，最高加熱溫度為1240°C6軋制工藝嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”軋制要求，開軋溫度1050°C1180°C采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80100mm為確保變形滲透，工作輥軋制線速度按彡1.5m/控制，一階段終軋溫度在930°C1000°C二階段開軋溫度在920°C以下，二階段采取小壓 下軋制，以確保原始板形，終軋溫度<840°C7控冷工藝入水溫度>760°C返紅溫度控制450600°C冷速控制在1015°C/s然后送往強力矯直機進行熱矯直；8緩冷工藝15crmog合金鋼管下線后進行緩冷，入緩冷坑溫度>3000C堆冷時間大于M小時。其中在煉鋼環節，主要控制點有轉爐冶煉終點成分控制、精煉過程中造白渣控制、連鑄過程中保護澆注控制、鑄坯堆冷控制、鑄坯加熱控制、鑄坯軋制控制、ACC控制、15crmog合金鋼管堆 冷控制，通過先進的冶煉、軋制工藝，再加上鑄坯、15crmog合金鋼管的堆冷工藝充分保證15crmog合金鋼管15crmog合金鋼管的力 學性能、表面質量及內部質量。由于本發明采用了上述技術方案，生產過程中不僅要保證 15crmog合金鋼管的力學性能，并且還要保證了15crmog合金鋼管的抗層狀撕裂性能滿足Z35要求以及鋼材具備良 好的焊接性能。具體實施例方式本發明所述厚度在40mm以下的保性能、保探傷低合金高強度結構鋼Q460C15crmog合金鋼管包 含如下質量百分比的化學成分(單位，wt%C^0.17Si彡 0.45Mn1.151.55P彡 0.018S^0.005微合金化元素 V+Nb+Ti^0.20Al^0.035其它為 Fe和殘留元素。碳當量[Ceq=C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15]彡0.42本發明采取的生產方法包括以下具體步驟1KR鐵水預處理工藝到站鐵水必須進行脫硫，保證脫硫后鐵水S^0.005%溫大于 12800C2轉爐冶煉工藝入爐鐵水Si含量在0.60%以下，鐵水溫度彡1270°C廢鋼嚴格采用 優質邊角料，過程槍位控制在1.01.6m之間，嚴格按照石灰加入模型進行加入，確保終渣 堿度在3.23.5之間，終點C含量控制在0.06%以上，P含量控制在0.015%以下；出鋼過程中采用硅鋁鋇鈣進行預脫氧，出鋼前期采用擋渣塞進行擋渣，后期采用擋渣錐進行擋渣，出鋼過程中嚴禁下渣。鋼水到氬站后一次性加入鋁線，確保氬后Al含量控制在0.0400.060%之間，強吹:3min后離站，離站溫度控制1580°C以上；3LF精煉工藝鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上；脫 氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線為主；精煉結束后確保軟吹時間>20min杜絕暴吹現象發 生；根據實際情況控制上鋼溫度，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C之內；4連鑄澆注澆鋼前保證鑄機設備狀況良好，中包過熱度15士5°C拉速0.7m/min,比 水量0.80L/坧，連鑄澆鋼要求全程保護澆鑄；5加熱工藝點鑄坯加熱III組鋼加熱工藝進行，考慮到實際加熱爐爐溫與鑄坯存在一 定的溫差，最高加熱溫度為1240°C6軋制工藝嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”軋制要求，開軋溫度1050°C1180°C采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80100mm為確保變形滲透，工作輥軋制線速度按彡1.5m/控制，一階段終軋溫度在930°C1000°C二階段開軋溫度在920°C以下，二階段采取小壓 下軋制，以確保原始板形，終軋溫度<840°C7控冷工藝入水溫度>760°C返紅溫度控制450600°C冷速控制在1015°C/s然后送往強力矯直機進行熱矯直；8緩冷工藝15crmog合金鋼管下線后進行緩冷，入緩冷坑溫度>3000C堆冷時間大于M小時。其中在煉鋼環節，主要控制點有轉爐冶煉終點成分控制、精煉過程中造白渣控制、連鑄過程中保護澆注控制、鑄坯堆冷控制、鑄坯加熱控制、鑄坯軋制控制、ACC控制、15crmog合金鋼管堆 冷控制，通過先進的冶煉、軋制工藝，再加上鑄坯、15crmog合金鋼管的堆冷工藝充分保證15crmog合金鋼管15crmog合金鋼管的力 學性能、表面質量及內部質量。一、工藝路線本發明采用250mmX1600mm連鑄斷面進行生產，其主要工藝路線為優質鐵水一KR鐵 水預處理一100噸頂底復吹轉爐一吹氬處理一LF爐精煉一鑄坯堆冷M小時一步進式加熱 爐一3800m軋機一ACC層流冷卻 一11輥熱矯直機一15crmog合金鋼管堆冷一精整一檢測一入庫。二、熔煉化學成分設計成分設計為保證良好的焊接性能以及良好的塑韌性，應控制碳當量Ceq0.43以內，碳、錳主要是為了提高15crmog合金鋼管的強度，NbVTi復合加入量控制在0.0850.11%之間，主要是為了細化晶粒，提高15crmog合金鋼管塑性和韌性。三、生產工藝控制要點1KR鐵水預處理工藝到站鐵水必須進行脫硫，保證脫硫后鐵水S0.005%溫大于 U80°C2轉爐冶煉工藝入爐鐵水Si含量在0.60%以下，鐵水溫度彡1270°C廢鋼嚴格 采用優質邊角料，過程槍位控制在1.01.6m之間，嚴格按照石灰加入模型進行加入，確 保終渣堿度在3.23.5之間，終點C含量控制在0.06%以上，P含量控制在0.015%以下。出鋼過程中采用硅鋁鋇鈣進行預脫氧，出鋼前期采用擋渣塞進行擋渣，后期采用擋渣錐進 行擋渣，出鋼過程中嚴禁下渣。鋼水到氬站后一次性加入鋁線，確保氬后Al含量控制在0.0400.060%之間，強吹:3min后離站，離站溫度控制1580°C以上。3LF精煉工藝鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上；脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線等為主；精煉結束后確保軟吹時間>20min杜絕暴吹現 象發生；根據實際情況控制上鋼溫度，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C之內；4連鑄澆注澆鋼前保證鑄機設備狀況良好，中包過熱度15士5°C拉速0.7m/min,比 水量0.80L/坧，連鑄澆鋼要求全程保護澆鑄，大包開澆后Imin內必須套保護管，中包澆注 過程中必須保證鋼液面不見紅，澆鋼過程中合理控制塞棒吹氬量，保證結晶器液面波動輕 微。鑄坯切割后按照堆冷標準堆冷彡24h5加熱工藝點鑄坯加熱III組鋼加熱工藝進行，考慮到實際加熱爐爐溫與鑄坯存在一 定的溫差，最高加熱溫度為1240°C6軋制工藝嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”軋制要求，開軋溫度1050°C1180°C采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80100mm為確保變形滲透，工作輥軋制線速度按彡1.5m/控制，一階段終軋溫度在930°C1000°C二階段開軋溫度在920°C以下，二階段采取小壓 下軋制，以確保原始板形，終軋溫度<840°C7控冷工藝入水溫度>760°C返紅溫度控制450600°C冷速控制在1015°C/s然后送往強力矯直機進行熱矯直；8緩冷工藝15crmog合金鋼管下線后進行緩冷，入緩冷坑溫度>3000C堆冷時間大于M小時；9檢測結果9.115crmog合金鋼管機械性能檢測成份及機械力學性能按GB/T1591-2008GB/T5315-85執行，具體見表1表1Q460E-Z3515crmog合金鋼管機械力學性能權利要求 1.一種低合金高強度結構用鋼Q460E-Z3515crmog合金鋼管，該15crmog合金鋼管包含如下質量百分比的化學成 分(單位，wt%C^0.17Si0.45Mn1.151.55P彡 0.018S^0.005微合金化元素 V+Nb+Ti^0.20Al^0.035其它為 Fe和殘留元素。2.一種如權利要求1所述低合金高強度結構用鋼Q460E-Z3515crmog合金鋼管的生產方法，該包括 以下具體步驟(1KR鐵水預處理工藝到站鐵水必須進行脫硫，保證脫硫后鐵水S^0.005%溫大 于 12800C2轉爐冶煉工藝入爐鐵水Si含量在0.60%以下，鐵水溫度彡1270°C廢鋼嚴格采 用優質邊角料，過程槍位控制在1.01.6m之間，嚴格按照石灰加入模型進行加入，確保終 渣堿度在3.23.5之間，終點C含量控制在0.06%以上，P含量控制在0.015%以下；出鋼過 程中采用硅鋁鋇鈣進行預脫氧，出鋼前期采用擋渣塞進行擋渣，后期采用擋渣錐進行擋渣，出鋼過程中嚴禁下渣；鋼水到氬站后一次性加入鋁線，確保氬后Al含量控制在0.0400.060%之間，強吹:3min后離站，離站溫度控制1580°C以上；3LF精煉工藝鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上；脫 氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線為主；精煉結束后確保軟吹時間>20min杜絕暴吹現象發 生；根據實際情況控制上鋼溫度，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C之內；4連鑄澆注澆鋼前保證鑄機設備狀況良好，中包過熱度15士5°C拉速0.7m/min,比水量0.80L/坧，連鑄澆鋼要求全程保護澆鑄；5加熱工藝點鑄坯加熱III組鋼加熱工藝進行，考慮到實際加熱爐爐溫與鑄坯存在一定的溫差，最高加熱溫度為1240°C6軋制工藝嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”軋制要求，開軋溫度1050°C1180°C;采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80100mm為確保變形滲透，工作輥軋制線速度按彡1.5m/控制，一階段終軋溫度在930°C1000°C二階段開軋溫度在920°C以下，二階段采取小壓 下軋制，以確保原始板形，終軋溫度<840°C7控冷工藝入水溫度>760°C返紅溫度控制450600°C冷速控制在1015°C/s然后送往強力矯直機進行熱矯直；8緩冷工藝15crmog合金鋼管下線后進行緩冷，入緩冷坑溫度>3000C堆冷時間大于M小時。全文摘要本發明公開了一種低合金系列鋼材Q460E-Z35厚度規格在40mm以下的15crmog合金鋼管及其生產方法。該15crmog合金鋼管包含如下質量百分比的化學成分(單位，wt%C≤0.17Si≤0.45Mn1.151.55P≤0.018S≤0.005微合金化元素(V+Nb+Ti≤0.20Al≤0.035其它為Fe和殘留元素。本發明采取的生產方法包括以下具體步驟KR鐵水預處理工藝、轉爐冶煉工藝、LF精煉工藝、連鑄澆注、加熱、軋制、控冷、緩冷。由于本發明采用了上述技術方案，生產過程中不僅要保證了15crmog合金鋼管的力學性能。

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