一種V、Ti、Cr、Ni、Cu微合金高強鋼及其冶煉方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高強鋼冶煉技術領域，具體涉及一種V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼及其冶煉方法。
【背景技術】
[0002]低合金高強度結構鋼是指在普通碳素鋼中加入少量或微量合金元素，通過制定合適的控乳控冷工藝，從而得到比普通碳素鋼性能更為優良的高強度、高韌性和冷成型能力的熱乳鋼板。由于鋼中加入的合金元素總量不多，這類合金鋼屬于低合金鋼，通常在熱乳狀態下使用，其中以屈服強度235MPa級、345MPa級的低合金高強度結構鋼(牌號Q235、Q345)的市場需求量最大。然而，市面上常見的Q235、Q345高強鋼的屈服強度主要由S1、Mn元素貢獻，想要降低高強鋼的冶煉成本，就只能減少S1、Mn的用量，但S1、Mn的用量減少會導致鋼的強度降低。因此，需要提供一種高強鋼的冶煉方法，在降低生產成本的同時，又能保持高強鋼良好的力學性能。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼，該高強鋼的化學成分按重量百分比計為:C 0.25?0.30%、Si 0.15?0.20%、Mn 0.25?0.30% O ?0.035%、S O ?0.035%、V 0.005 ?0.01 %、Ti 0.005 ?0.01 %、Cr O ?0.02%、Ni O?0.03%、Cu O?0.05%，其余為Fe和不可避免的雜質。
[0004]優選的，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼，該高強鋼的化學成分按重量百分比計為:C 0.26?0.29%、Si 0.16?0.19%、Mn 0.26?0.29%、Ρ O?0.025%、S O?0.020%、V0.006?0.009%、Ti 0.006?0.009%、Cr O?0.015%、Ni O?0.025%、Cu O?0.045%，其余為Fe和不可避免的雜質。
[0005]本發明所要解決的第二個技術問題是提供上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法，所述冶煉方法的工藝流程為轉爐煉鋼-小平臺爐外處理-精煉-連鑄，所述轉爐煉鋼階段，采用的鋼水脫氧合金化工藝為:當轉爐冶煉終點鋼水碳含量< 0.03 %時，加入0.20?0.30kg/t鋼碳粉進行預脫氧，當鋼水鋪滿鋼包罐底部時加入增碳劑，待出鋼重量占總重量的1/3?1/2時，再依次加入增碳劑、硅錳合金和脫氧鋁錠;所述增碳劑的累計用量為3.2?
3.5kg/t鋼；當轉爐冶煉終點鋼水碳含量>0.03%時，依次向鋼水中加入增碳劑、硅錳合金和脫氧鋁錠;所述增碳劑的用量為3.0?3.3kg/t鋼。
[0006]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述鋼水的化學成分按重量百分比計，含有V 0.006?0.009%、Ti 0.006?0.009%、Cr O?0.015%、Ni O?0.025%和Cu O?0.045%。
[0007]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述硅錳合金的用量為4.7?4.9kg/t鋼，其成分按重量百分比計為Mn 60.0?67.0 %、Si 14.0?17.0%、C O?2.5%,P O?0.2%、S O?0.2%，其余為Fe和不可避免的雜質。
[0008]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述脫氧鋁錠的用量為0.6?0.81^八鋼，其成分按重量百分比計為^1 > 98%，其余為C。
[0009]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述小平臺爐外處理過程中，全程吹氬氣，控制鋼水的氧活度< 30ppm，酸溶鋁Als含量0.010?0.030%，再加入5.5?6.5kg/t鋼水的精煉渣。
[0010]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述精煉過程中，LF爐鋼包精煉時的加熱時間為5?I Omin。
[0011]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述精煉渣的主要成分按重量百分比計為CaO 75?85%、Α12θ3 15?25%和CaC2 O?5%。
[0012]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，小平臺爐外處理過程中，吹氬流量控制以鋼水表面裸露面積的直徑不大于200mm，吹氬時間5?I Omin。
[0013]本發明的有益效果為:本發明方法中采用低成本的鋼水脫氧合金化工藝，使用碳粉先進行預脫氧，減少了金屬脫氧材料的使用量，也避免了金屬脫氧產物對鋼水的污染;鋼水中的V、T1、Cr、N1、Cu微合金能夠減少冶煉過程中Mn、Si的加入量，從而達到降低冶煉成本的目的。由該方法得到的微合金高強鋼的力學性能完全滿足國標GB/T 700-2006標準中對普碳鋼的要求。
【具體實施方式】
[0014]本發明提供了一種V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼，該高強鋼的化學成分按重量百分比計為:C 0.25?0.30%、Si 0.15?0.20%、Μη 0.25?0.30%、Ρ O?0.035%、S O?0.035% 0.005 ?0.01%、Ti 0.005 ?0.01 %、Cr O ?0.02%、Ni O ?0.03%、Cu O ?0.05%，其余為Fe和不可避免的雜質。
[0015]優選的，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼，該高強鋼的化學成分按重量百分比計為:C 0.26?0.29%、Si 0.16?0.19%、Mn 0.26?0.29%、Ρ O?0.025%、S O?0.020%、V0.006?0.009%、Ti 0.006?0.009%、Cr O?0.015%、Ni O?0.025%、Cu O?0.045%，其余為Fe和不可避免的雜質。
[0016]本發明還提供了上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法，所述冶煉方法的工藝流程為轉爐煉鋼-小平臺爐外處理-精煉-連鑄，所述轉爐煉鋼階段，采用的鋼水脫氧合金化工藝為:當轉爐冶煉終點鋼水碳含量< 0.03 %時，加入0.20?0.30kg/t鋼碳粉進行預脫氧；當鋼水鋪滿鋼包罐底部時加入增碳劑，待出鋼重量占總重量的1/3?1/2時，再依次加入增碳劑、硅錳合金和脫氧鋁錠;所述增碳劑的累計用量為3.2?3.5kg/t鋼;第一次加入增碳劑，主要是發揮增碳劑的碳脫氧作用，第二次加入是為了增碳，保證鋼的碳含量在合適的范圍內。
[0017]當轉爐冶煉終點鋼水碳含量>0.03 %時，依次向鋼水中加入增碳劑、硅錳合金和脫氧鋁錠;所述增碳劑的用量為3.0?3.3kg/t鋼。
[0018]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述增碳劑為本領域常用增碳劑，如石墨粉、焦炭等，優選為石墨粉。
[0019]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，本發明采用碳粉這種非金屬脫氧材料進行脫氧，能夠顯著降低金屬脫氧材料的用量，碳粉的脫氧效率和純鋁的脫氧效率可以按1:1換算，通過推廣使用轉爐碳脫氧工藝，相對于原來生產普碳鋼冶煉工藝，既減少了金屬脫氧材料的用量，又減少了金屬脫氧產物對鋼水的污染。
[0020]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述鋼水的化學成分按重量百分比計，含有V 0.006?0.009%、Ti 0.006?0.009%、Cr O?0.015%、Ni O?0.025%和Cu O?0.045%，本發明鋼水中微量的￥、11、(>、附、(:11能通過固溶強化、沉淀強化等作用，可彌補由3^11含量降低帶來的強度的影響，通過￥、11、(>、附、(:11微合金化的強化方式可以使普通碳素鋼在降低成本的同時，獲得非常好的力學性能。
[0021]其中，為了保持鋼的強度，需要加入適量的硅錳合金，所述硅錳合金的用量為4.7?4.9kg/t鋼，其成分按重量百分比計為Mn 60.0?67.0%、Si 14.0?17.0%、C O?2.5%、P O?0.2%、S O?0.2%，其余為Fe和不可避免的雜質。
[0022]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述脫氧鋁錠的用量為0.6?0.81^八鋼，其成分按重量百分比計為^1 > 98%，其余為C。
[0023]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述小平臺爐外處理過程中，全程吹氬氣，控制鋼水的氧活度< 30ppm，酸溶鋁Als含量0.010?0.030%，再加入5.5?6.5kg/t鋼水的精煉渣。
[0024]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述精煉過程中，LF爐鋼包精煉時的加熱時間為5?I Omin。
[0025]其中，上述V、T1、Cr、N1、Cu微合金高強鋼的冶煉方法中，所述精煉渣的主要成分按重量百分比計為CaO 7