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一种V、Ti微合金及其冶炼方法和用途

阅读:50发布:2022-04-28

专利汇可以提供一种V、Ti微合金及其冶炼方法和用途专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于 钢 铁 冶炼 领域,具体涉及一种V、Ti微 合金 钢及其冶炼方法和用途。 现有技术 炼钢时脱 氧 材料多选用金属脱氧材料,脱氧成本高,本发明提供一种能降低炼钢成本的冶炼方法,包括转炉炼钢、小平台炉外处理和 连铸 步骤,转炉炼钢阶段采用新的脱氧合金化工艺,小平台炉外处理阶段控制小平台出站氧活度≤50ppm,从而生产出V、Ti微 合金钢 。本发明节省了金属脱氧材料使用量、同时引入V、Ti微合金,降低了 硅 、锰添加量,节约了成本,所炼钢能满足建筑用钢的性能要求。,下面是一种V、Ti微合金及其冶炼方法和用途专利的具体信息内容。

1.一种V、Ti微合金冶炼方法,包括转炉炼钢、小平台炉外处理和连铸步骤,其特征在于:
所述转炉炼钢阶段的脱合金化工艺为:转炉冶炼终点含量≤0.04%时,在钢水铺满钢包罐底部时先加入碳粉、增碳剂进行预脱氧,待出钢重量占总重量的1/3~1/2时,再依次加入增碳剂、复合脱氧剂锰合金,出钢结束后,加入铁;转炉冶炼钢水终点碳含量>0.04%时,在出钢重量占总重量的1/3~1/2时直接加入增碳剂、复合脱氧剂以及硅锰合金,出钢结束后,加入钒铁、钛铁;
所述小平台炉外处理阶段控制小平台出站氧活度≤50ppm;
所述V、Ti微合金钢成分为:按重量百分比计,C:0.20~0.25%、Si:0.03~0.08%、Mn:
0.10~0.15%、P:0~0.035%、S:0~0.035%、V:0.01~0.05%,Ti:0.01~0.05%,Cr:0~
0.03%,Ni:0~0.03%,余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述碳粉添加量为
0.15~0.30kg/t钢。
3.根据权利要求1或2所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述增碳剂的添加量为:碳含量≤0.04%时,第一次加入增碳剂0.2~0.5kg/t钢,第二次加入增碳剂2.1~
2.8kg/t钢;碳含量>0.04%时,加入增碳剂2.2~2.6kg/t钢。
4.根据权利要求1所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述复合脱氧剂为CaC2 60~65wt%、Si 28~34wt%的复合脱氧剂,添加量为1.4~1.6kg/t钢。
5.根据权利要求2所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述复合脱氧剂为CaC2 60~65wt%、Si 28~34wt%的复合脱氧剂,添加量为1.4~1.6kg/t钢。
6.根据权利要求3所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述复合脱氧剂为CaC2 60~65wt%、Si 28~34wt%的复合脱氧剂,添加量为1.4~1.6kg/t钢。
7.根据权利要求1所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述硅锰合金为Mn:
60.0~67.0wt%、Si:14.0~17.0wt%的硅锰合金,添加量为2.1~2.4kg/t钢。
8.根据权利要求2所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述硅锰合金为Mn:
60.0~67.0wt%、Si:14.0~17.0wt%的硅锰合金,添加量为2.1~2.4kg/t钢。
9.根据权利要求3所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述硅锰合金为Mn:
60.0~67.0wt%、Si:14.0~17.0wt%的硅锰合金,添加量为2.1~2.4kg/t钢。
10.根据权利要求4所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述硅锰合金为Mn:
60.0~67.0wt%、Si:14.0~17.0wt%的硅锰合金,添加量为2.1~2.4kg/t钢。
11.根据权利要求5所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述硅锰合金为 Mn:60.0~67.0wt%、Si:14.0~17.0wt%的硅锰合金,添加量为2.1~2.4kg/t钢。
12.根据权利要求6所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述硅锰合金为Mn:
60.0~67.0wt%、Si:14.0~17.0wt%的硅锰合金,添加量为2.1~2.4kg/t钢。
13.根据权利要求1所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为
50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
14.根据权利要求2所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为
50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
15.根据权利要求3所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为
50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
16.根据权利要求4所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为
50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
17.根据权利要求5所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为
50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
18.根据权利要求6所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为
50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
19.根据权利要求7所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为
50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
20.根据权利要求8所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为
50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
21.根据权利要求9所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为
50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
22.根据权利要求10所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
23.根据权利要求11所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
24.根据权利要求12所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钒铁为V含量为50%的钒铁,添加量为0.7~0.95kg/t钢。
25.根据权利要求1~2、4~24任一项所述的V、Ti微合金钢的冶炼方法,其特征在于:所述钛铁为Ti含量为30%的钛铁,添加量为1.2~1.45kg/t钢。

说明书全文

一种V、Ti微合金及其冶炼方法和用途

技术领域

[0001] 本发明属于钢冶炼领域,特别涉及一种V、Ti微合金钢及其冶炼方法和用途。

背景技术

[0002] 普钢是我国钢铁工业主要的钢种,在国民经济发展中发挥着重要的作用。据统计,普碳钢钢板在板材中的比例在70%以上。建筑用钢属于普碳钢中的一种,一般对钢板的强度、韧性、塑性要求不高,只需满足一般普碳钢国标GB/T700-2006标准要求中的学性能即可,屈服强度≥235Mpa;抗拉强度370-500Mpa;断后伸长率≥26%。
[0003] 国内对Q235低合金高强度结构钢的工业生产和产品应用方面已有一些研究成果。如文献“吴浩鸿.涟钢CSP线Q235B薄板性能及成本优化[J].金属材料与冶金工程,2010,06,
34~38.”,根据自身条件对Q235低合金高强度结构钢的化学成分进行了调整,主要对控制钢强度的元素Mn含量调整至0.28~0.38%,成品性能完全满足国标和用户需要,酒钢、武钢等其Q235低合金高强度结构钢中Mn含量普遍在0.35%以上,各企业为了保证Q235低合金高强度结构用热轧钢板的强度满足标准要求,主要合金元素Mn含量基本上控制在0.35%以上的较高平,导致生产成本较高。
[0004] 现有技术炼钢生产成本高,如何降低对钢强度影响大的Si、Mn含量而使所炼钢达到需要的力学性能,对节约生产成本有很重要的现实意义。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术存在的问题,本发明的发明目的在于提供一种V、Ti微合金钢及其冶炼方法和用途,该方法能生产出具有攀钢特色的微合金钢,通过加入钒铁、钛铁提供V、Ti微合金,从而降低、锰含量,在满足国标对力学性能要求的基础上,极大的降低了炼钢成本,具有良好的经济效益。
[0006] 本发明要解决的第一个技术问题是提供一种V、Ti微合金钢,其成分为:按重量百分比计,C:0.20~0.25、Si:0.03~0.08、Mn:0.10~0.15、P:0~0.035、S:0~0.035、V:0.01~0.05%,Ti:0.01~0.05%,Cr:0~0.03%,Ni:0~0.03%,余量为Fe和不可避免的杂质。
[0007] 其中,上述V、Ti微合金钢,优选的成分为:其成分为:按重量百分比计C:0.21~0.24、Si:0.04~0.07、Mn:0.11~0.14、P:0~0.025、S:0~0.025、V:0.02~0.04%,Ti:0.02~0.04%,Cr:0~0.02%,Ni:0~0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008] 其中,上述V、Ti微合金钢,由以下冶炼方法制得,包括转炉炼钢、小平台炉外处理和连铸步骤,所述转炉炼钢阶段的脱合金化工艺为:转炉冶炼钢水终点碳含量≤0.04%时,在钢水铺满钢包罐底部时先加入碳粉、增碳剂进行预脱氧,待出钢重量占总重量的1/3~1/2时,再依次加入增碳剂、复合脱氧剂和硅锰合金,出钢结束后,加入钒铁、钛铁;转炉冶炼钢水终点碳含量>0.04%时,在出钢重量占总重量的1/3~1/2时直接加入增碳剂、复合脱氧剂以及硅锰合金,出钢结束后,加入钒铁、钛铁;所述小平台炉外处理阶段控制小平台出站氧活度≤50ppm。
[0009] 本发明要解决的第二个技术问题是提供一种V、Ti微合金钢的冶炼方法,包括转炉炼钢、小平台炉外处理和连铸步骤;
[0010] 所述转炉炼钢阶段的脱氧合金化工艺为:转炉冶炼钢水终点碳含量≤0.04%时,在钢水铺满钢包罐底部时先加入碳粉、增碳剂进行预脱氧,待出钢重量占总重量的1/3~1/2时,再依次加入增碳剂、复合脱氧剂和硅锰合金,出钢结束后,加入钒铁、钛铁;转炉冶炼钢水终点碳含量>0.04%时,在出钢重量占总重量的1/3~1/2时直接加入增碳剂、复合脱氧剂以及硅锰合金,出钢结束后,加入钒铁、钛铁;
[0011] 所述小平台炉外处理阶段控制小平台出站氧活度≤50ppm。
[0012] 其中,上述V、Ti微合金钢的冶炼方法中,所述碳粉添加量为0.15~0.30kg/t钢。
[0013] 其中,上述V、Ti微合金钢的冶炼方法中,所述增碳剂的添加量为:碳含量≤0.04时,第一次加入增碳剂0.2~0.5kg/t钢,第二次加入增碳剂2.1~2.8kg/t钢;碳含量>0.04%时,加入增碳剂2.2~2.6kg/t钢。
[0014] 其中,上述V、Ti微合金钢的冶炼方法中,所述复合脱氧剂为CaC2 60~65wt%、Si 28~34wt%的复合脱氧剂,加入量为1.4~1.6kg/t钢。
[0015] 其中,上述V、Ti微合金钢的脱氧合金化方法中,所述复合脱氧剂粒度为15~20mm。
[0016] 其中,上述V、Ti微合金钢的冶炼方法中,所述硅锰合金为Mn:60.0~67.0wt%、Si:14.0~17.0wt%的硅锰合金,添加量为2.1~2.4kg/t钢。
[0017] 其中,上述V、Ti微合金钢的冶炼方法中,所述钒铁添加量为0.7~0.95kg/t钢,所述钒铁是V含量为50%的钒铁。
[0018] 其中,上述V、Ti微合金钢的冶炼方法中,所述钛铁添加量为1.2~1.45kg/t钢,所述钛铁是Ti含量为30%的钛铁。
[0019] 本发明要解决的第三个技术问题是提供一种上述V、Ti微合金钢的用途,用于建筑业和管业。
[0020] 本发明的有益效果为:本发明提供一种V、Ti微合金钢及其脱氧合金化方法和用途,该方法采用低成本的炼钢脱氧合金化工艺,使用碳粉先进行预脱氧,减少了金属脱氧材料的使用量,也避免了金属脱氧产物对钢水的污染;同时,在脱氧后加入钒铁、钛铁进行合金化处理,V、Ti微合金的加入减少了硅、锰的添加量,大大降低了炼钢的成本,从而生产出具有攀钢特色的钒、钛微合金钢,在降低成本的同时,所炼钢完全满足国标GB/T 700-2006标准中的力学性能要求,主要可用于建筑业和管业。

具体实施方式

[0021] 本发明提供一种V、Ti微合金钢,其成分为:按重量百分比计,C:0.20~0.25、Si:0.03~0.08、Mn:0.10~0.15、P:0~0.035、S:0~0.035、V:0.01~0.05%,Ti:0.01~
0.05%,Cr:0~0.03%,Ni:0~0.03%,余量为Fe和不可避免的杂质。
[0022] 其中,上述V、Ti微合金钢,优选的成分为:其成分为:按重量百分比计C:0.21~0.24、Si:0.04~0.07、Mn:0.11~0.14、P:0~0.025、S:0~0.025、V:0.02~0.04%,Ti:0.02~0.04%,Cr:0~0.02%,Ni:0~0.02%,余量为Fe和不可避免的杂质。
[0023] 其中,上述V、Ti微合金钢,由下述冶炼方法制得,包括转炉炼钢、小平台炉外处理和连铸步骤,所述转炉炼钢阶段的脱氧合金化工艺为:转炉冶炼钢水终点碳含量≤0.04%时,在钢水铺满钢包罐底部时先加入碳粉、增碳剂进行预脱氧,待出钢重量占总重量的1/3~1/2时,再依次加入增碳剂、复合脱氧剂和硅锰合金,出钢结束后,加入钒铁、钛铁;转炉冶炼钢水终点碳含量>0.04%时,在出钢重量占总重量的1/3~1/2时直接加入增碳剂、复合脱氧剂以及硅锰合金,出钢结束后,加入钒铁、钛铁;所述小平台炉外处理阶段控制小平台出站氧活度≤50ppm。
[0024] 本发明还提供一种V、Ti微合金钢的冶炼方法,包括转炉炼钢、小平台炉外处理和连铸步骤;
[0025] 所述转炉炼钢阶段的脱氧合金化工艺为:转炉冶炼钢水终点碳含量≤0.04%时,在钢水铺满钢包罐底部时先加入碳粉、增碳剂进行预脱氧,待出钢重量占总重量的1/3~1/2时,再依次加入增碳剂、复合脱氧剂和硅锰合金,出钢结束后,加入钒铁、钛铁;转炉冶炼钢水终点碳含量>0.04%时,在出钢重量占总重量的1/3~1/2时直接加入增碳剂、复合脱氧剂以及硅锰合金,出钢结束后,加入钒铁、钛铁;
[0026] 所述小平台炉外处理阶段控制小平台出站氧活度≤50ppm。
[0027] 其中,为了达到预脱氧作用,当转炉冶炼钢水终点碳含量≤0.04%先加入0.15~0.30kg/t钢碳粉,碳粉即是墨粉,由树脂炭黑、电荷剂、磁粉等组成。本发明采用碳粉这种非金属脱氧材料进行脱氧,能够显著降低金属脱氧材料的用量,碳粉的脱氧效率和纯的脱氧效率可以按1︰1换算,通过推广使用转炉碳脱氧工艺,相对于原来生产普碳钢冶炼工艺,既减少了金属脱氧材料的用量,又减少了金属脱氧产物对钢水的污染。
[0028] 为了调整冶炼终点钢水碳含量,当转炉冶炼钢水终点碳含量≤0.04%时,要加入两次增碳剂,第一次加入主要是发挥增碳剂的碳脱氧作用,第二次加入是为了增碳。当转炉冶炼钢水终点碳含量>0.04%时,可直接加入一次增碳剂即可,此时增碳剂主要用于转炉增碳至C:0.20~0.25%的钢种要求范围。其中,增碳剂的加入量分别为:碳含量≤0.04时,第一次加入增碳剂0.2~0.5kg/t钢,第二次加入增碳剂2.1~2.8kg/t钢;碳含量>0.04%时,加入增碳剂2.2~2.6kg/t钢。
[0029] 为了更好的进行脱氧、节约成本,本发明同时加入复合脱氧剂进行脱氧,减少金属脱氧材料的用量,减少夹杂物的数量及降低生产成本;本发明中优选的复合脱氧剂组成为:CaC260~65wt%,Si 28~34wt%,余量Fe,添加量为1.4~1.6kg/t钢。同时,脱氧剂的粒度大小将影响到脱氧效果,本发明中将脱氧剂的粒度限定在15~20mm范围内,能有效的保证脱氧效果。
[0030] 为了得到高强度的钢,需要加入适量的硅锰合金,本发明中由于后期加入了钒铁、钛铁,可有效减少硅锰合金的添加量,优选的硅锰合金添加量为2.1~2.4kg/t钢,所述硅锰合金组成为:按重量百分比计,Mn:60.0~67.0%,Si:14.0~17.0%,C:≤2.5%,P:≤0.2%,S:≤0.2%,余量为Fe。
[0031] 特别的,本发明加入钒铁、钛铁炼钢,钒铁添加量为0.7~0.95kg/t钢,优选V含量为50%的钒铁,但不限于将V含量限制在此范围内,根据V含量的不同来调整钒铁的加入量;钛铁添加量为1.2~1.45kg/t钢,优选Ti含量为30%的钛铁,但不限于将Ti含量限制在此范围内,根据Ti含量的不同来调整钛铁的加入量。
[0032] 连铸即是连续铸造,是炼钢时钢水不断地通过水冷结晶器,凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出,经喷水冷却,全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。本发明的冶炼方法中,连铸采用常规连铸方法进行。
[0033] 下面结合实施例对本发明技术方案做进一步说明,但不表示将保护范围限制在实施例范围内。
[0034] 实施例中所用产品均为普通市售产品。
[0035] 实施例1
[0036] 120t转炉炼钢,出钢量133t。冶炼钢水终点碳含量为0.03%,出钢过程在钢水铺满钢包罐底部即先加入0.20kg/t钢碳粉和0.3kg/t钢增碳剂进行预脱氧,要待钢包内碳-氧反应趋于平静后(约出钢1/3~1/2),再按照顺序加入增碳剂、复合脱氧剂以及SiMn合金,其中增碳剂加入2.6kg/t钢,复合脱氧剂加入1.5kg/t钢,硅锰定量加入2.2kg/t钢。小平台出站氧活度30ppm,FeTi30-A加入量1.36kg/t钢,FeV50-A加入量0.83kg/t钢。小平台出站之后进行连铸,最终成材后钢成分:C:0.23、Si:0.06、Mn:0.13、P:0.025、S:0.015、V:0.03%,Ti:0.03%,Cr:0.015%,Ni:0.015%、余量为Fe和不可避免的杂质。
[0037] 最终性能:屈服强度:337MPa,抗拉强度:427MPa,断后伸长率:36%。所生产V、Ti微合金钢完全满足国标及用户使用要求。
[0038] 实施例2
[0039] 120t转炉炼钢,出钢量135t。冶炼钢水终点碳含量为0.07%,出钢过程待钢包内碳-氧反应趋于平静后(约出钢1/3~1/2)按照顺序加入增碳剂、复合脱氧剂以及SiMn合金,其中增碳剂累计加入2.45kg/t钢,复合脱氧剂加入1.4kg/t钢,硅锰定量加入2.1kg/t钢。小平台出站氧活度28ppm,FeTi30-A加入量1.25kg/t钢,FeV50-A加入量0.75kg/t钢。小平台出站之后进行连铸,最终成材后钢成分:C:0.21、Si:0.045、Mn:0.13、P:0.020、S:0.014、V:0.02%,Ti:0.02%,Cr:0.014%,Ni:0.021%、余量为Fe和不可避免的杂质。
[0040] 最终性能:屈服强度:341MPa,抗拉强度:432MPa,断后伸长率:40%。所生产V、Ti微合金钢完全满足国标及用户使用要求。
[0041] 实施例3
[0042] 120t转炉炼钢,出钢量134t。冶炼钢水终点碳含量为0.06%,出钢过程待钢包内碳-氧反应趋于平静后(约出钢1/3~1/2)按照顺序加入增碳剂、复合脱氧剂以及SiMn合金,其中增碳剂累计加入2.6kg/t钢,复合脱氧剂加入1.6kg/t钢,硅锰定量加入2.35kg/t钢。小平台出站氧活度34ppm,FeTi30-A加入量1.4kg/t钢,FeV50-A加入量0.9kg/t钢。小平台出站之后进行连铸,最终成材后钢成分:C:0.23、Si:0.08、Mn:0.14、P:0.019、S:0.012、V:0.035%,Ti:0.035%,Cr:0.016%,Ni:0.028%、余量为Fe和不可避免的杂质。
[0043] 最终性能:屈服强度:326MPa,抗拉强度:441MPa,断后伸长率:42%。所生产V、Ti微合金钢完全满足国标及用户使用要求。
[0044] 由实施例可知:本发明利用钒铁、钛铁提供V、Ti微合金,钢水中添加微量的V、Ti将形成部分TiC、VC,轧制及冷却过程中析出细小弥散粒子,细小弥散的的TiC、VC能有效的阻止位错的运动,起到强烈的沉淀强化效果。微量的钒、钛可弥补由锰含量降低带来的强度的影响,通过钒钛微合金化的强化方式使得普通碳素钢保持了良好的力学性能,既增加了钢的强度,又节约了硅锰合金的添加量,从而降低了生产成本,所生产的微合金钢在力学性能上满足国标GB/T700-2006的要求,主要可用于建筑业和管业上。
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