[发明专利]一种钛微合金化低成本Q355B钢板的冶炼生产方法

说明书

本发明公开了一种钛微合金化低成本Q355B钢板的冶炼生产方法，包括：1）原料要求：选择低硫低磷铁水。2）转炉冶炼：采用双渣法冶炼工艺深脱磷。3）出钢：冶炼终点避免任何点吹操作，出钢过程中加入硅锰合金进行脱氧，出钢后钢水罐内渣厚≤40mm。4）氩站处理：钢水到氩站后，保持氩气底吹；立即喂入铝线，铝线喂入结束后，钢水Als含量在0.020～0.040%之间，保持氩气软吹2～3min，期间完成合金微调，然后立即喂入钛硅钙复合包芯线；5）连铸执行全程保护浇注，保证Als损失≤0.003%。本发明通过钛微合金化，降低了Q355B生产成本，提高钢水纯净度。

技术领域

本发明涉及一种钢材的冶炼方法，具体涉及一种钛微合金化低成本Q355B钢板的冶炼生产方法，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

Q355B是对标欧盟S355钢号而从Q345B升级而来的低合金高强度结构钢牌号，执行标准GB/T 1591-2018，广泛应用于工程结构、矿山机械、钢管等领域，因此也是国内各大钢铁企业普遍批量生产的钢种之一。国标中对于Q355B钢的部分元素重量含量进行了具体的限定，其中C含量不大于0.24％，Si不大于0.55％，Mn不大于1.6％，P不大于0.035％，S不大于0.035％，Cr不大于0.3％，Ni不大于0.3％，Cu不大于0.4％，N不大于0.012％。

无论是升级前的Q345B钢，还是2019年2月起开始执行的新国标Q355B钢，在设计时基本均采用C-Mn为基础的成分体系。Mn在钢种以固溶强化为主，较高的锰含量一方面增加了生产成本，另一方面在钢中易生成MnS类夹杂物，造成冷弯开裂等缺陷，影响应用性能。钛是钢中重要的微合金化元素之一，通常情况下，钛元素在钢中存在可以显著细化晶粒，其碳氮化物或氮化物的析出强化作用，可明显提高钢材的强度。一般来讲，析出强化要比固溶强化效果更好，达到同等强化效果的锰和钛含量级别基本相差1个数量级或者更大，但二者价格相差在2～3倍左右，因此，采用钛元素微合金化，充分利用其强化作用，会大大降低向钢水中添加的合金总含量，特别是锰的含量，从而降低系列结构钢的合金化成本。

目前，国内各大钢铁企业一般采用转炉冶炼—炉外精炼—连铸工艺冶炼生产Q355B钢板，在转炉出钢过程中基本完成锰、硅等的合金化，在LF精炼工序实现钢水温度调整、合金微调以及纯净度调节，之后进行浇注，还有少部分企业还需通过RH脱气进一步优化钢水质量，以对应生产有较高探伤要求的该类产品。

为了降低Q355B系列钢的合金化成本，国内一些企业在原Q345B生产过程中以钛微合金化替代锰合金为目标进行了一些尝试：天铁冶金集团基于铁水预处理→180t复吹转炉冶炼→LF精炼→连铸流程进行了钛微合金化降锰的生产实践，成品Ti含量在0.05～0.11％的范围内，可实现Mn含量降低0.8％，成品性能保持稳定，降成本效果明显；德龙钢铁采用较为简化的复吹转炉冶炼→氩站钛微合金化→连铸的冶金流程生产Q345B钢，省去了LF精炼环节，为了保证钛的收得率，在出钢过程中加入2kg/t钢左右的铝镁钙脱氧，之后进行钛微合金化，并采用大气量底吹的模式混匀钢水，促进夹杂物上浮，最终实现钛含量0.03～0.045％条件下，锰含量降低0.8％，也有较为可观的成本优化效果。鄂钢在Q345B钢板生产过程中也进行了钛微合金化，同样基于简化后的氩站微合金化操作，优化后的工艺包括出钢完成后喂入铝线脱氧，喂入钛铁线进行合金化，之后喂入硅钙线以防止连铸水口堵塞，该套工艺也实现了以0.03～0.05％的钛替代0.5％的锰，成品性能稳定，成本也得以有效降低。还有安阳钢铁、普阳钢铁也有钛微合金化代锰的实践，钛微合金化的Q355B钢轧制过程与常规成分体系基本相似，因此，相对而言，冶金过程是决定性环节。

钛微合金化降低锰合金含量生产Q355B的现有实践虽然可实现合金化成本的降低，但也存在以下几方面的问题：

1)如果采用转炉冶炼—LF精炼—连铸的工艺流程实现钛微合金化，由于LF工序的成本消耗是可观的，则成本降低的效果并不明显。

2)冶炼终点钢水温度过高，钢水氧化性过强，脱磷效果不佳，也不利于氩站后脱氧效率及合金收得率稳定。