專利名稱：：一種高強(qiáng)q420c級鐵塔角鋼及生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明型涉及一種角鋼及生產(chǎn)工藝，特別是高強(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼及生產(chǎn)工藝，屬鋼鐵冶煉
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各行業(yè)對電力需求日益增加，由此帶來輸變電鐵塔及變電站鋼結(jié)構(gòu)用材的高峰。國家電網(wǎng)公司把鐵塔強(qiáng)度升級作為一項(xiàng)推動輸變電工程科技進(jìn)步、降低成本的重要舉措，明確提出在今后推廣應(yīng)用鐵塔高強(qiáng)鋼時要采用Q420B以上級別角鋼。對此，相關(guān)鋼鐵企業(yè)不斷研究探討開發(fā)符合要求的低合金高強(qiáng)度鋼，在滿足電網(wǎng)發(fā)展的需求同時也可為鋼鐵企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著電網(wǎng)運(yùn)行的安全要求加大，尤其是2008年南方冰雨災(zāi)害造成鐵塔大面積倒塌后，保證0'C沖擊功的C級角鋼急需開發(fā)應(yīng)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(qiáng)鋼種支持，在不提高整塔重量條件下提高鐵塔在低溫環(huán)境下使用的安全系數(shù)，減少工程投資的增加并節(jié)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(chǎn)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沖擊功達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在解決已有技術(shù)之缺陷而提供一種用于輸變電鐵塔具有高強(qiáng)度、并能保證0'C沖擊性能的高強(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼及生產(chǎn)工藝。本發(fā)明所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的一種高強(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼，其特別之處是，化學(xué)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%,余量Fe，Ceq《0.42%。上述Q460級低合金高強(qiáng)度角鋼，力學(xué)性能指標(biāo)如下屈服強(qiáng)度Rel:>420Mpa抗拉強(qiáng)度Rm:530720Mpa斷后伸長率A:>24沖擊韌性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(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼生產(chǎn)工藝，它包括煉鋼工序、連鑄工序、軋制工序，所述煉鋼工序中采用VN合金配V微合金化方式生產(chǎn)，在出鋼1/3時開始加入80VN合金，并在后續(xù)工序中吹氮?dú)?。上述高?qiáng)Q420C級鐵塔角鋼生產(chǎn)工藝，所述煉鋼工序在脫氧和合金化后加入鈦鐵處理，鈦鐵噸鋼加入量為lkg。上述高強(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼生產(chǎn)工藝，所述煉鋼工序后連鑄工序前對大包鋼水進(jìn)行喂Ca線，噸鋼喂入直徑13mm的Ca線l-2m，喂Ca線時全程底吹氬氣，并保證喂線后底吹時間大于7分鐘。上述高強(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼生產(chǎn)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(fā)明產(chǎn)品Q420C級鐵塔角鋼為提高沖擊性能并保證可焊接性，其主要化學(xué)成分設(shè)計(jì)中降低C含量下限，同時采用了低Mn設(shè)計(jì)，并給出了碳當(dāng)量的要求。本發(fā)明生產(chǎn)工藝采用優(yōu)質(zhì)鐵水，進(jìn)行鐵水預(yù)處理，以VN微合金化方式生產(chǎn)，其采用合理的VN配比，降低微合金化成本；鋼中加入Ti，提高奧氏體再結(jié)晶溫度，減少珠光體數(shù)量，細(xì)化晶粒；連鑄前對大包鋼水進(jìn)行喂Ca線，既能改善鋼水流動性，解決連鑄時水口的結(jié)瘤問題，又能保證鋼水夾雜物變性、減少鋼中氧含量、細(xì)化鑄坯晶粒，從而保證鋼材的沖擊性能。本發(fā)明產(chǎn)品用于輸變電鐵塔制造，在保證強(qiáng)度的前提下，保證角鋼的or沖擊韌性，可在不提高整塔重量條件下提高鐵塔在低溫環(huán)境下使用的安全系數(shù)。具體實(shí)施例方式本發(fā)明主要特點(diǎn)體現(xiàn)在如下三個方面1.為提高沖擊性能并保證可焊接性，成分配比中突破《GB/T1591-1994低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》及《YBT4163-2007鐵塔用熱軋角鋼》標(biāo)準(zhǔn)，并給出了碳當(dāng)量的要求。2.煉鋼工序采用VN合金配釩，以釩氮微合金化取代常規(guī)的釩微合金化，并對VN鋼進(jìn)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(chǎn)過程中，除非采用極高成本的精煉脫除方式，否則很難將其去除千凈。普通鋼鐵結(jié)構(gòu)材料，氮元素在晶界等組織缺陷處聚集會產(chǎn)生時效現(xiàn)象，使鋼材的強(qiáng)度上升，韌性下降。V微合金化元素的固N(yùn)作用，可以清除氮元素引起的時效現(xiàn)象，同時在釩鋼中增氮可以促進(jìn)釩的強(qiáng)化作用，使V的析出物愈加彌散，起到細(xì)化晶粒的作用。在鋼鐵材料中，V與N有一個理想的化學(xué)配比，即l:3.64。本發(fā)明采用的80VN合金配V微合金化生產(chǎn)，使V、N比基本保持在理想配比范圍，80VN為市售產(chǎn)品，這種合金中釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%;利用80VN(80。/。V,16。/。N)進(jìn)行鋼的微合金化處理，充分發(fā)揮了鋼中氮的作用，由于80VN合金VN原子比穩(wěn)定，還有合理的成分設(shè)計(jì)，再加上V、N的吸收率穩(wěn)定，可保證V、N比基本保持在理想配比范圍，既細(xì)化了晶粒又避免因氮含量多引發(fā)的時效。提高了鋼的力學(xué)性能，還具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。Ti處理對VN鋼奧氏體的粗化具有明顯的抑制作用，因?yàn)镹在高溫區(qū)與Ti形成了比VN更難熔的TiN，增加了TiN與晶界接觸前由于晶界面積及晶界能的增大而產(chǎn)生的排斥力，以及與界面接觸后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(kuò)大CCT曲線上鐵素體的生成區(qū)域，并使其移向短時間一側(cè)。此外Ti與N結(jié)合會促進(jìn)V與C結(jié)合生產(chǎn)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(fā)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(xì)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(fèi)，增加了生產(chǎn)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(chǎn)生細(xì)小彌散的氮化鈦，由于阻止了再結(jié)晶奧氏體粗化，可以使晶粒細(xì)化。3.在連鑄前對大包鋼水進(jìn)行喂Ca線，以改善鋼水流動性，解決連鑄時水口的結(jié)瘤問題，同時又能保證鋼水夾雜物變性、減少鋼中氧含量、細(xì)化鑄坯晶粒，喂線時全程底吹氬氣并保證喂線后底吹時間大于7分鐘，使大顆粒夾雜物充分上浮，減少鋼內(nèi)夾雜物，從而保證鋼材的沖擊性能。以下提供幾個實(shí)施例表1:Q420C級低合金高強(qiáng)度角鋼化學(xué)成分(wt^)及軋制規(guī)格(mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明主要生產(chǎn)工藝如下采用優(yōu)質(zhì)鐵水，進(jìn)行鐵水預(yù)處理，選用優(yōu)質(zhì)廢鋼冶煉。終點(diǎn)成分(%):C為0.06-0.10，S《0扁，P《0.015。終點(diǎn)溫度第一包17001720°C，連澆爐次16601700°C。采用MnSi合金、FeSi和SiAlFe合金進(jìn)行脫氧合金化，視終點(diǎn)C含量調(diào)整FeSiAl加入量；采用MnSi合金配錳，硅不足時用FeSi補(bǔ)足。采用VN微合金化方式生產(chǎn)，以80VN合金配釩，采用低硫增碳劑增碳。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沖擊環(huán)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(wěn)定出鋼量，可保證V-N合金的加入量，并在后續(xù)工序中吹氮?dú)猓员苊釴的局部富集。在VN合金化后加入鈦鐵，噸鋼加入lkg。轉(zhuǎn)爐冶煉后，在連鑄前對大包鋼水進(jìn)行喂Ca線，噸鋼喂入直徑13mm的Ca線l-2m，喂線時全程底吹氬氣并保證喂線后底吹時間大于7分鐘，底吹時不允許鋼水大翻裸露。連鑄保持中包液面穩(wěn)定，保持拉速恒定，波動范圍土0.1m/min?？刂七B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(chǎn)的Q420C級低合金高強(qiáng)度角鋼機(jī)械性能見表2:表2:各實(shí)施例試樣機(jī)械性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種高強(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼，其特征在于，化學(xué)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％。2.根據(jù)權(quán)利要求所述的Q460級低合金高強(qiáng)度角鋼，其特征在于力學(xué)性能指標(biāo)如下屈服強(qiáng)度Rel:>420Mpa抗拉強(qiáng)度Rra:530720Mpa斷后伸長率A:>24%:沖擊韌性AKV((TC):》34J180°冷彎厚度a《16mm時d=2a;厚度a為16~35mm時d=3a。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼生產(chǎn)工藝，它包括煉鋼工序、連鑄工序、軋制工序，其特征在于所述煉鋼工序中采用VN合金配V微合金化方式生產(chǎn)，在出鋼1/3時開始加入80VN合金，并在后續(xù)工序中吹氮?dú)狻?.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于所述煉鋼工序在脫氧和合金化后加入鈦鐵處理，鈦鐵噸鋼加入量為lkg。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于所述煉鋼工序后連鑄工序前對大包鋼水進(jìn)行喂Ca線，噸鋼喂入直徑13mm的Ca線l-2m，喂Ca線時全程底吹氬氣，并保證喂線后底吹時間大于7分鐘。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于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(qiáng)Q420C級鐵塔角鋼及生產(chǎn)工藝，屬鋼鐵冶煉
技術(shù)領(lǐng)域：
，用于解決提高電網(wǎng)鐵塔用角鋼0℃沖擊功問題。特別之處是其化學(xué)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％，余量Fe，Ceq≤0.42％。本發(fā)明生產(chǎn)工藝包括煉鋼采用VN微合金化方式生產(chǎn)，脫氧和合金化后加入鈦鐵，連鑄工序前對大包鋼水進(jìn)行喂Ca線，軋制工序控軋控冷。檢測指標(biāo)表明，本發(fā)明產(chǎn)品可達(dá)到高強(qiáng)度、高沖擊韌性及0℃沖擊韌性的要求，將其用于輸變電鐵塔制造，可在不提高整塔重量條件下提高鐵塔在低溫環(huán)境下使用的安全系數(shù)。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(yōu)先權(quán)日2009年3月23日發(fā)明者馮潤明,研周,孔慶福,張海芹,李建新,李德洪,楊樹鵬,王云閣,陳春生,齊長發(fā)申請人:唐山鋼鐵股份有限公司;河北鋼鐵集團(tuán)有限公司