用于結(jié)構(gòu)主體的低碳硅含量的合金鋼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種用于結(jié)構(gòu)主體的低硅碳含量的合金鋼，由如下質(zhì)量百分比的化學成分組成：C0.04%～0.16%、Si0.01%～0.03%、Mn1.2%～1.40%、P0.005%～0.035%、S0.004%～0.030%；余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明通過降低鋼材中碳和硅的含量比重來達到提高材料的機械力學性能以及獲得一些特殊加工工藝的要求例如冷沖壓工藝下鋼制品有足夠的韌性不致產(chǎn)生裂縫以及以最合理的方式在進行熱鍍鋅工藝處理時產(chǎn)生最優(yōu)的合金保護層來獲得最大程度的延長產(chǎn)品的使用壽命周期；同時通過提高鋼材的屈服強度和延伸率來提高鋼材的承載能力，節(jié)約資源和材料，提高勞動生產(chǎn)效率。
【專利說明】用于結(jié)構(gòu)主體的低碳硅含量的合金鋼
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種用于結(jié)構(gòu)主體低硅碳含量的合金鋼。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國建筑市場、工業(yè)市場上所使用結(jié)構(gòu)主體的鋼管、角鋼或輸電鐵搭等，絕大多數(shù)采用普通碳素合金鋼Q235鋼材進行制造，僅有一些特殊領(lǐng)域采用諸如Q345或Q390的鋼材來制造鋼管。Q235鋼材制成的鋼管與歐美發(fā)達國家所生產(chǎn)的工具類鋼管材質(zhì)相比強度明顯偏低，使需要鋼管形成的臨時工具式結(jié)構(gòu)材料用量多，結(jié)構(gòu)復雜，自重大，勞動生產(chǎn)效率低，材料使用壽命周期短，污染嚴重。
[0003]用Q235或Q345普通碳素鋼制成的結(jié)構(gòu)主體鋼制品例如鋼管或輸電鐵塔相比歐美發(fā)達國家的同類產(chǎn)品主要存在以下缺陷:
[0004]1.使用壽命周期短；因為普通碳素鋼的硅Si含量比重大，在做通常表面防腐處理例如熱鍍鋅工藝處理時，硅和鋅發(fā)生合金化合反應(yīng)較為激烈，對鋅的攝取較多，不僅是浪費材料，而且表面處理工藝更為復雜，經(jīng)濟成本更高；
[0005]2.加工難度大，工藝要求高；因為普通碳素鋼硅Si含量比重大，導致鋼材的硬度增加，致使在加工某些鋼制品例如鋼管或輸電鐵塔所要求的韌性要求下降，不能實現(xiàn)一些必要的工藝，例如某些鋼制品如鋼管需要冷沖壓成型時，鋼管發(fā)生脆裂，產(chǎn)生裂縫，不能滿足要求；
[0006]3.鋼材耐寒能力降低；普通碳素鋼制成普通輸電鐵塔在遇見極寒天氣狀況時，極易失去強度，發(fā)生脆性破 壞，導致鋼結(jié)構(gòu)垮塌，例如在2008年南方遭遇極端嚴寒天氣時，很多輸電鐵塔發(fā)生破壞，造成極大經(jīng)濟損失；
[0007]4.延伸率降低；如果采用傳統(tǒng)的高強合金鋼如Q345鋼材，延伸率降低，從而使鋼制品的突然脆斷性能增加，意即鋼結(jié)構(gòu)突然破壞的危險性增加，安全隱患增多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種用于結(jié)構(gòu)主體的低碳硅含量的合金鋼。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提出所述合金鋼的制備方法。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，具體技術(shù)方案為:
[0011]一種用于結(jié)構(gòu)主體的低碳硅含量的合金鋼，其由如下質(zhì)量百分比的化學成分組成:C0.04% ~0.16%、Si0.01% ~0.03%、Mnl.2% ~1.40%、P0.005% ~0.035%、S0.004% ~0.030% ;余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
[0012]進一步地，所述的合金鋼由如下質(zhì)量百分比的化學成分組成:C0.04%~0.16%、Si0.01% ~0.03%、Mnl.2% ~1.40%、P0.005% ~0.035%、S0.004% ~0.030% ;余量為 Fe 以及不可避免的雜質(zhì)。
[0013]其中，所述合金鋼的CEV碳當量為0.21~0.35。[0014]本發(fā)明的主要關(guān)鍵點是降低鋼材中硅Si的比重，比普通碳素鋼的硅含量降低一個等級以上，同時適當降低鋼材中碳C的含量，保證碳當量CEV即保證的鋼材的可焊接性能在合適的水平；同時提高鋼材的屈服強度。
[0015]本發(fā)明通過降低鋼材中硅Si的比重和碳C的比重，同時提高鋼材的屈服強度和保證延伸率來達到了環(huán)保、安全、經(jīng)濟、高效的優(yōu)良效果。
[0016]首先，本發(fā)明通過降低鋼材中硅Si含量的方式降低來保證了鋼材產(chǎn)品在后期做表面處理時尤其是做熱鍍鋅處理時，降低了硅對鋅鐵合金的影響，使得鋅的消耗量在一個合理的水平，既節(jié)約了原材料資源，又保證了鋼制產(chǎn)品的使用壽命周期大大延長，從而節(jié)約的原材料資源，達到環(huán)保經(jīng)濟的目的；
[0017]其次，通過提高材料的強度，來保證了在實現(xiàn)相同的制成品或受力鋼結(jié)構(gòu)時，能夠以最少的材料來實現(xiàn)安全可靠，經(jīng)濟合理的構(gòu)造物；或者在實現(xiàn)相同類型和相同尺寸的鋼制品或鋼結(jié)構(gòu)時，能夠以最少的材料來保證結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性；
[0018]最后,無論是材料的減少，降低生產(chǎn)制造的勞動成本,或者是提高勞動的生產(chǎn)效率，還是延長鋼制品的使用壽命周期，最終的結(jié)果都是獲得了最佳的經(jīng)濟效益。
[0019]本發(fā)明所述的合金鋼的制備方法，可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的煉鋼方法，優(yōu)選地，包括步驟:配料，EAF電爐煉鋼，采用精煉爐(VOD)精煉，連鑄為方坯，方坯加熱，用軋機軋成板材，成品檢查，包裝入庫。
[0020]其中，配料的原料包括鐵水和/或廢鋼、及Mn。
[0021]所述的合金鋼的制備方法，優(yōu)選在精煉爐精煉階段采用吹氬氣攪拌鋼水；還原期冶煉的鋼水溫度為1590~1610°C。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:
[0023]本發(fā)明的目的主要是通過降低鋼材中碳和硅的含量比重來達到提高材料的機械力學性能以及獲得一些特殊加工工藝的要求例如冷沖壓工藝下鋼制品有足夠的韌性不致產(chǎn)生裂縫以及以最合理的方式在進行熱鍍鋅工藝處理時產(chǎn)生最優(yōu)的合金保護層來獲得最大程度的延長產(chǎn)品的使用壽命周期；同時通過提高鋼材的屈服強度和延伸率來提高鋼材的承載能力，節(jié)約資源和材料，提高勞動生產(chǎn)效率。
【具體實施方式】
[0024]以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0025]實施例中，如無特別說明，所采用的手段均為本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段。
[0026]實施例1
[0027]本實施例合金鋼由如下質(zhì)量百分比的化學成分組成:C0.043%、Si0.012,Mnl.21%、P0.005%、S0.004% ;余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
[0028]制備方法:
[0029]1)配料
[0030]清潔廢鋼(100%) +金屬Mn為爐料；造渣劑選用石灰(CaO) +螢石為造渣材料；
[0031]2)電爐(EAF)煉鋼。
[0032]將配料依次加入電爐后，通電加熱熔化，化驗C、S1、Mn、P、S、等化學成分質(zhì)量百分數(shù)，依據(jù)化驗結(jié)果再調(diào)整各種化學成分組成，當爐渣堿度達到2.5以上，鋼水溫度達到1610°C后，扒渣，出鋼入包。
[0033]3) SS-VOD 爐外精煉
[0034]爐外精爐SS-V0D，用4個Φ 2~4mm耐熱不銹鋼管吹氬氣，起到了強烈攪拌鋼水作用；
[0035]SS-VOD爐由真空罐(包括真空排氣系統(tǒng))、鋼包，吹氧系統(tǒng)及合金粉末添加設(shè)備組成。當碳含量達到0.50%時,真空度達到30torr時,停止吹氧,脫碳時間一般為15min,當C、Mn、Si成分達到規(guī)定值后，加入造渣劑石灰及螢石，當堿度達到2.5以上時，開始噴吹氬氣進入還原期冶煉，當鋼水溫度達到1590°C時，先采用S1-Mn鐵合金粉未預脫氧，然后用S1-Ca粉終脫氧。當各種化學成分達到目標值后，鋼水溫度達到1610°C時，扒渣出鋼，鋼包鋼水轉(zhuǎn)入中間包進行連鑄工藝操作。
[0036]4)連鑄
[0037]采用全保護連鑄措施，鋼水通過中間包進入結(jié)晶器，拉坯速度為3~4m/min，連鑄還尺寸為160mmX 160mm方還。
[0038]5)連軋
[0039]對方坯缺陷火焰清理后，扒皮探傷，送入步進式加熱爐加熱，當鋼坯溫度達到1000~1050°C左右出爐軋制，板材厚度為20mm。
[0040]所得合金鋼的CEV碳當量為0.22。
[0041]實施例2
[0042]本實施例合金鋼由如下質(zhì)量`百分比的化學成分組成:C0.1%、Si0.022、Mnl.31%、P0.024%、S0.016% ;余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
[0043]制備方法:
[0044]I)配料
[0045]清潔廢鋼(100%) +金屬Mn為爐料；造渣劑選用石灰(CaO) +螢石等造渣材料等；
[0046]2)電爐(EAF)煉鋼。
[0047]將配料依次加入電爐后，通電加熱熔化，化驗C、S1、Mn、P、S、等化學成分質(zhì)量百分數(shù)，依據(jù)化驗結(jié)果再調(diào)整各種化學成分組成，當爐渣堿度達到2.5以上，鋼水溫度達到1610°C后，扒渣，出鋼入包。
[0048]3) SS-VOD 爐外精煉
[0049]爐外精爐SS-V0D，用4個透氣磚吹氬氣，起到強烈攪拌鋼水作用；
[0050]SS-VOD爐由真空罐(包括真空排氣系統(tǒng))、鋼包，吹氧系統(tǒng)及合金粉末添加設(shè)備組成。當碳含量達到0.50%時，真空度達到30torr時，停止吹氧，脫碳時間為22min，當C、Mn、Si成分達到規(guī)定值后，加入造渣劑石灰及螢石，當堿度達到2.5以上時，開始噴吹氬氣進入還期冶煉，當鋼水溫度達到1600°C時，先采用S1-Mn鐵合金粉未預脫氧，然后用S1-Ca粉終脫氧。當各種化學成分達到目標值后，鋼水溫度達到1610°C時，扒渣出鋼，鋼包鋼水轉(zhuǎn)入中間包進行連鑄工藝操作。
[0051]4)連鑄
[0052]采用全保護連鑄措施，鋼水通過中間包進入結(jié)晶器，拉坯速度為3~4m/min，連鑄還尺寸為160mmX 160mm方還。
[0053]5)連軋[0054]對方坯缺陷火焰清理后，扒皮探傷，送入步進式加熱爐加熱，當鋼坯溫度達到1000~1050°C左右出爐軋制，板材厚度為30mm。
[0055]所得合金鋼的CEV碳當量為0.28。
[0056]實施例3
[0057]本實施例合金鋼由如下質(zhì)量百分比的化學成分組成:C0.159%、Si0.03%、Mnl.4%、P0.035%、S0.03% ;余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
[0058]制備方法:
[0059]I)配料
[0060]清潔廢鋼(100%) +金屬Mn為爐料；造渣劑選用石灰(CaO) +螢石等造渣材料等；
[0061]2)電爐(EAF)煉鋼。
[0062]將配料依次加入電爐后，通電加熱熔化，化驗C、S1、Mn、P、S、等化學成分質(zhì)量百分數(shù)，依據(jù)化驗結(jié)果再調(diào)整各種化學成分組成，當爐渣堿度達到2.5以上，鋼水溫度達到1610°C后，扒渣，出鋼入包。
[0063]3) SS-VOD 爐外精煉
[0064]爐外精爐SS -V0D，用4個Φ 2~4mm耐熱不銹鋼管吹氬氣，起到了強烈攪拌鋼水作用；
[0065]SS-VOD爐由真空罐(包括真空排氣系統(tǒng))、鋼包，吹氧系統(tǒng)及合金粉末添加設(shè)備組成。當碳含量達到0.50%時,真空度達到30torr時,停止吹氧,脫碳時間為30min,當C、Mn、Si成分達到規(guī)定值后，加入造渣劑石灰及螢石，當堿度達到2.5以上時，開始噴吹氬氣進入還原期冶煉，當鋼水溫度達到1610°C時，先采用S1-Mn鐵合金粉未預脫氧，然后用S1-Ca粉終脫氧。當各種化學成分達到目標值后，鋼水溫度達到1610°C時，扒渣出鋼，鋼包鋼水轉(zhuǎn)入中間包進行連鑄工藝操作。
[0066]4)連鑄
[0067]采用全保護連鑄措施，鋼水通過中間包進入結(jié)晶器，拉坯速度為3~4m/min，連鑄還尺寸為160mmX 160mm方還。
[0068]5)連軋
[0069]對方坯缺陷火焰清理后，扒皮探傷，送入步進式加熱爐加熱，當鋼坯溫度達到1000~1050°C左右出爐軋制，板材厚度為40mm。
[0070]所得合金鋼的CEV碳當量為0.35。
[0071]實驗例
[0072]以市售的Q235A和Q345B合金鋼為對比，測試各項指標，結(jié)果見表1。
[0073]表1:性能測試
[0074]
【權(quán)利要求】
1.一種用于結(jié)構(gòu)主體的低硅碳含量的合金鋼，其特征在于，由如下質(zhì)量百分比的化學成分組成:C0.04% ~0.16%、Si0.01% ~0.03%、Mnl.2% ~1.40%、P0.005% ~0.035%、S0.004%~0.030% ;余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，由如下質(zhì)量百分比的化學成分組成:C0.04% ~0.16%、Si0.01% ~0.03%、Mnl.2% ~1.40%、P0.005% ~0.035%、S0.004% ~0.030% ;余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼，其特征在于，所述合金鋼的CEV碳當量為0.21~0.35。
4.權(quán)利要求1~3任一所述的合金鋼的制備方法，其特征在于，包括步驟:配料，EAF電爐煉鋼，采用精煉爐精煉，連鑄為方坯，方坯加熱，用軋機軋成板材，成品檢查，包裝入庫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合金鋼的制備方法，其特征在于，配料的原料包括鐵水和/或廢鋼、及Mn。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合金鋼的制備方法，其特征在于，在精煉爐精煉階段采用吹氬氣攪拌鋼水； 還原期冶煉的鋼水溫度為1590~1610°C。
【文檔編號】C22C38/04GK103882290SQ201410140846
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】鄧毅 申請人:鄧毅