一種高強q420c級鐵塔角鋼及生產工藝的製作方法
2023-09-27 05:45:05
專利名稱：：一種高強q420c級鐵塔角鋼及生產工藝的製作方法
技術領域：
：本發明型涉及一種角鋼及生產工藝，特別是高強Q420C級鐵塔角鋼及生產工藝，屬鋼鐵冶煉
技術領域：
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背景技術：
：近年來，隨著經濟快速發展，各行業對電力需求日益增加，由此帶來輸變電鐵塔及變電站鋼結構用材的高峰。國家電網公司把鐵塔強度升級作為一項推動輸變電工程科技進步、降低成本的重要舉措，明確提出在今後推廣應用鐵塔高強鋼時要採用Q420B以上級別角鋼。對此，相關鋼鐵企業不斷研究探討開發符合要求的低合金高強度鋼，在滿足電網發展的需求同時也可為鋼鐵企業創造了良好的經濟效益。隨著電網運行的安全要求加大，尤其是2008年南方冰雨災害造成鐵塔大面積倒塌後，保證0'C衝擊功的C級角鋼急需開發應用，以保證在相同塔重條件下提高鐵塔載荷提供有效的高強鋼種支持，在不提高整塔重量條件下提高鐵塔在低溫環境下使用的安全係數，減少工程投資的增加並節約資源，提高鐵塔安全等級。由此，Q420C級角鋼的需求日趨迫切。目前，生產Q420C級角鋼亟待解決的問題是鋼水中各種夾雜物較多，角鋼O'C衝擊功達不到標準要求。
發明內容本發明旨在解決已有技術之缺陷而提供一種用於輸變電鐵塔具有高強度、並能保證0'C衝擊性能的高強Q420C級鐵塔角鋼及生產工藝。本發明所稱問題是由以下技術方案解決的一種高強Q420C級鐵塔角鋼，其特別之處是，化學成分按重量配比如下C0.100.16%，Mn1.151.45%，Si0.300.50%,S、P《0.025%，V0.0700.100%，Ti0.0040.010%,餘量Fe，Ceq《0.42%。上述Q460級低合金高強度角鋼，力學性能指標如下屈服強度Rel:>420Mpa抗拉強度Rm:530720Mpa斷後伸長率A:>24衝擊韌性AKV(0°C):>34J180°冷彎厚度a《16mm時d=2a;厚度a為16~35mm時d=3a。上述高強Q420C級鐵塔角鋼生產工藝，它包括煉鋼工序、連鑄工序、軋制工序，所述煉鋼工序中採用VN合金配V微合金化方式生產，在出鋼1/3時開始加入80VN合金，並在後續工序中吹氮氣。上述高強Q420C級鐵塔角鋼生產工藝，所述煉鋼工序在脫氧和合金化後加入鈦鐵處理，鈦鐵噸鋼加入量為lkg。上述高強Q420C級鐵塔角鋼生產工藝，所述煉鋼工序後連鑄工序前對大包鋼水進行餵Ca線，噸鋼餵入直徑13mm的Ca線l-2m，餵Ca線時全程底吹氬氣，並保證餵線後底吹時間大於7分鐘。上述高強Q420C級鐵塔角鋼生產工藝，所述軋制工序中開軋溫度U00-120(TC;控制終軋溫度800-950°C。本發明產品Q420C級鐵塔角鋼為提高衝擊性能並保證可焊接性，其主要化學成分設計中降低C含量下限，同時採用了低Mn設計，並給出了碳當量的要求。本發明生產工藝採用優質鐵水，進行鐵水預處理，以VN微合金化方式生產，其採用合理的VN配比，降低微合金化成本；鋼中加入Ti，提高奧氏體再結晶溫度，減少珠光體數量，細化晶粒；連鑄前對大包鋼水進行餵Ca線，既能改善鋼水流動性，解決連鑄時水口的結瘤問題，又能保證鋼水夾雜物變性、減少鋼中氧含量、細化鑄坯晶粒，從而保證鋼材的衝擊性能。本發明產品用於輸變電鐵塔製造，在保證強度的前提下，保證角鋼的or衝擊韌性，可在不提高整塔重量條件下提高鐵塔在低溫環境下使用的安全係數。具體實施例方式本發明主要特點體現在如下三個方面1.為提高衝擊性能並保證可焊接性，成分配比中突破《GB/T1591-1994低合金高強度結構鋼》及《YBT4163-2007鐵塔用熱軋角鋼》標準，並給出了碳當量的要求。2.煉鋼工序採用VN合金配釩，以釩氮微合金化取代常規的釩微合金化，並對VN鋼進行加Ti處理。一般來講，N在鋼中是有害的元素，在鋼鐵材料的冶金生產過程中，除非採用極高成本的精煉脫除方式，否則很難將其去除千淨。普通鋼鐵結構材料，氮元素在晶界等組織缺陷處聚集會產生時效現象，使鋼材的強度上升，韌性下降。V微合金化元素的固N作用，可以清除氮元素引起的時效現象，同時在釩鋼中增氮可以促進釩的強化作用，使V的析出物愈加彌散，起到細化晶粒的作用。在鋼鐵材料中，V與N有一個理想的化學配比，即l:3.64。本發明採用的80VN合金配V微合金化生產，使V、N比基本保持在理想配比範圍，80VN為市售產品，這種合金中釩的質量分數為80%，氮的質量分數為16%和碳的質量分數為4%;利用80VN(80。/。V,16。/。N)進行鋼的微合金化處理，充分發揮了鋼中氮的作用，由於80VN合金VN原子比穩定，還有合理的成分設計，再加上V、N的吸收率穩定，可保證V、N比基本保持在理想配比範圍，既細化了晶粒又避免因氮含量多引發的時效。提高了鋼的力學性能，還具有良好的經濟效益。Ti處理對VN鋼奧氏體的粗化具有明顯的抑制作用，因為N在高溫區與Ti形成了比VN更難熔的TiN，增加了TiN與晶界接觸前由於晶界面積及晶界能的增大而產生的排斥力，以及與界面接觸後再移動時的釘扎作用力，從而阻止了晶界的遷移。Ti處理能使VN鋼的珠光體量減少，Ti處理形成的TiN能夠明顯地擴大CCT曲線上鐵素體的生成區域，並使其移向短時間一側。此外Ti與N結合會促進V與C結合生產VC或V(C、N)，使鋼中游離C減少也會造成珠光體量下降。本發明將Ti加入量控制在0.0040.010%，Ti含量過少，形成的TiN少不能有效阻止晶界的遷移，起不到晶粒細化的作用；Ti含量過多，會形成大塊的TiN顆粒而使鋼脫氮，這些大顆粒TiN可能損害鋼的韌性和抗疲勞性能，另外，Ti和O的親和力大，容易形成的鈦的氧化物夾雜，造成Ti合金浪費，增加了生產成本，不僅沒有起到Ti合金化的作用，還惡化了鋼的性能。Ti含量在0.0040.010%時可產生細小彌散的氮化鈦，由於阻止了再結晶奧氏體粗化，可以使晶粒細化。3.在連鑄前對大包鋼水進行餵Ca線，以改善鋼水流動性，解決連鑄時水口的結瘤問題，同時又能保證鋼水夾雜物變性、減少鋼中氧含量、細化鑄坯晶粒，餵線時全程底吹氬氣並保證餵線後底吹時間大於7分鐘，使大顆粒夾雜物充分上浮，減少鋼內夾雜物，從而保證鋼材的衝擊性能。以下提供幾個實施例表1:Q420C級低合金高強度角鋼化學成分(wt^)及軋制規格(mm)tableseeoriginaldocumentpage5tableseeoriginaldocumentpage6本發明主要生產工藝如下採用優質鐵水，進行鐵水預處理，選用優質廢鋼冶煉。終點成分(%):C為0.06-0.10，S《0扁，P《0.015。終點溫度第一包17001720°C，連澆爐次16601700°C。採用MnSi合金、FeSi和SiAlFe合金進行脫氧合金化，視終點C含量調整FeSiAl加入量；採用MnSi合金配錳，矽不足時用FeSi補足。採用VN微合金化方式生產，以80VN合金配釩，採用低硫增碳劑增碳。為了充分利用鋼包底部Si-Mn合金的脫氧作用以及鋼包中鋼水的衝擊環流作用，在出鋼1/3時開始加入80VN合金，噸鋼加入1.06kg，注意穩定出鋼量，可保證V-N合金的加入量，並在後續工序中吹氮氣，以避免N的局部富集。在VN合金化後加入鈦鐵，噸鋼加入lkg。轉爐冶煉後，在連鑄前對大包鋼水進行餵Ca線，噸鋼餵入直徑13mm的Ca線l-2m，餵線時全程底吹氬氣並保證餵線後底吹時間大於7分鐘，底吹時不允許鋼水大翻裸露。連鑄保持中包液面穩定，保持拉速恆定，波動範圍土0.1m/min。控制連鑄坯開軋溫度1100-1200°C;控制終軋溫度800-95(TC。按照上述方法生產的Q420C級低合金高強度角鋼機械性能見表2:表2:各實施例試樣機械性能tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1.一種高強Q420C級鐵塔角鋼，其特徵在於，化學成分配比如下C0.10～0.16％，Mn1.15～1.45％，Si0.30～0.50％，S、P≤0.025％，V0.070～0.100％，Ti0.004～0.010％，餘量Fe，Ceq≤0.42％。2.根據權利要求所述的Q460級低合金高強度角鋼，其特徵在於力學性能指標如下屈服強度Rel:>420Mpa抗拉強度Rra:530720Mpa斷後伸長率A:>24%:衝擊韌性AKV((TC):》34J180°冷彎厚度a《16mm時d=2a;厚度a為16~35mm時d=3a。3.根據權利要求1或2所述的高強Q420C級鐵塔角鋼生產工藝，它包括煉鋼工序、連鑄工序、軋制工序，其特徵在於所述煉鋼工序中採用VN合金配V微合金化方式生產，在出鋼1/3時開始加入80VN合金，並在後續工序中吹氮氣。4.根據權利要求3所述的高強Q420C級鐵塔角鋼生產工藝，其特徵在於所述煉鋼工序在脫氧和合金化後加入鈦鐵處理，鈦鐵噸鋼加入量為lkg。5.根據權利要求4所述的高強Q420C級鐵塔角鋼生產工藝，其特徵在於所述煉鋼工序後連鑄工序前對大包鋼水進行餵Ca線，噸鋼餵入直徑13mm的Ca線l-2m，餵Ca線時全程底吹氬氣，並保證餵線後底吹時間大於7分鐘。6.根據權利要求5所述的高強Q420C級鐵塔角鋼生產工藝，其特徵在於所述軋制工序中開軋溫度1100-1200°C;控制終軋溫度800950。C。全文摘要一種高強Q420C級鐵塔角鋼及生產工藝，屬鋼鐵冶煉
技術領域：
，用於解決提高電網鐵塔用角鋼0℃衝擊功問題。特別之處是其化學成分配比為C0.10～0.16％，Mn1.15～1.45％，Si0.30～0.50％，S、P≤0.025％，V0.070～0.100％，Ti0.004～0.010％，餘量Fe，Ceq≤0.42％。本發明生產工藝包括煉鋼採用VN微合金化方式生產，脫氧和合金化後加入鈦鐵，連鑄工序前對大包鋼水進行餵Ca線，軋制工序控軋控冷。檢測指標表明，本發明產品可達到高強度、高衝擊韌性及0℃衝擊韌性的要求，將其用於輸變電鐵塔製造，可在不提高整塔重量條件下提高鐵塔在低溫環境下使用的安全係數。文檔編號C22C33/06GK101509099SQ200910073969公開日2009年8月19日申請日期2009年3月23日優先權日2009年3月23日發明者馮潤明,研周,孔慶福,張海芹,李建新,李德洪,楊樹鵬,王雲閣,陳春生,齊長發申請人:唐山鋼鐵股份有限公司;河北鋼鐵集團有限公司