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CN112779470A - 一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法 - Google Patents

一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法 Download PDF

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CN112779470A
CN112779470A CN202011523011.XA CN202011523011A CN112779470A CN 112779470 A CN112779470 A CN 112779470A CN 202011523011 A CN202011523011 A CN 202011523011A CN 112779470 A CN112779470 A CN 112779470A
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文小明
吴刚
许学利
徐勇
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常建国
王全洲
郭晓静
单晶华
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Bengang Steel Plates Co Ltd
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Bengang Steel Plates Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法，利用高强度级别的Gr60钢代替低强度级别Gr50钢，成分设计上，本发明采用低C中Mn微Nb的合金设计思路，采用“固溶+细晶”的复合强化手段替代Cr、Ni和V等贵重合金强化手段，成本较低，纯净钢液，在使性能优异的基础上，成本较低，改善钢板的组织和性能，细化晶粒，最终热轧卷板的各项力学性能指标达到要求，具有高强度、韧性好以及优良的成形性能、冷弯性能、焊接性能等。

Description

一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法
技术领域
本发明涉及钢材生产制造领域，尤其涉及一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展及5G通信时代到来，电力及通信行业得到了迅猛发展，电网、通信网络基础设施建设与改造也进入了快速发展的通道。作为电力和通信行业的伴生产品，铁塔产品主要用于电力系统的高压和超高压输电线路建设以及移动、联通公司等电信运营商微波通讯网络建设，随着国民经济的快速增长和人们生活水平的不断提高，生产和生活用电需求大幅增长，电源和电网建设、改造加大了对铁塔产品的需求。
传统的电力及通信铁塔制造主要以热轧角钢、型材为主，当杆塔荷载较大时，只能采用组合截面的方法来弥补材料强度低的不足，这导致铁塔杆件数量及规格增多，节点构造复杂，安装工作量增大，既造成了工程投资的增加和资源的浪费，也使荷载传递方式复杂化，增加了不安全隐患。
钢管结构的铁塔由于构件风压小、刚度大，结构简洁、受力合理、传力清晰，使得管钢铁塔可以承受更大的载荷，同时还能增强极端条件下塔结构抵抗自然灾害的能力，提高铁塔使用的安全性，所以钢管铁塔符合未来大容量、长距离、高电压的输电及通信传输基站建设的需求，市场前景广阔。
目前市场上钢管铁塔使用的钢材大多为Q235B、Q345B、Gr50等级钢板，产品强度偏低，建造钢管铁塔时为了承载较大载荷，必须增加钢管壁厚，这不仅增加的钢材的使用量，提高成本，而且厚壁钢管的制造也增加了焊接难度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法。
本发明提供的技术方案是：一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法，包括以下步骤：
1)铁水预处理：将铁水预处理，并进行净渣处理；
2)转炉：将预处理的铁水按照设计的元素含量进行钢化，采用低C中Mn微Nb的合金成分，采用“固溶+细晶”的复合强化手段替代Cr、Ni和V等贵重合金强化手段，转炉向钢包倾倒钢水时使用氩气保护吹扫，控制出钢口，控制钢包铝含量，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量；
3)出钢精炼：将转炉后的钢水进行精炼；
4)连铸：将精炼后的钢水采用连铸机连铸成钢坯，全程进行保护浇注，钢包水口吸N，采用高碱度中包渣，以便去除钢中夹杂物，浇钢过程保持恒拉速，中包按过热度≤30℃控制，连铸坯浇注完成后，进行堆放缓冷降温，使铸坯缓慢降温，72小时后再进行轧制；
5)热轧、卷取：将板坯放入热轧炉中进行加热，进行热轧卷曲，控制合理的加热温度，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间充分，控制粗轧阶段的轧制温度及压缩比，使在两相区轧制，最后控制终轧温度和采用中温卷取温度，采用间歇式喷水式冷却方式冷却钢板；
6)连退工艺：将卷曲后的钢板进行退火处理；
7)平整出厂：将退火工艺后的钢板放入平整机，改善板型，使钢板表面更加平坦，再通过机能检验、包装出厂。
优选，所述步骤2)转炉步骤中，出钢精炼元素含量按化学成分百分比含量成分为：C：0.03～0.12％，Mn：0.30～1.70％，Si：0.05～0.30％，Nb：0.005～0.070％，Ti:0.005～0.050％，Al：0.010～0.050％，V≤0.008％，Cr≤0.01％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，Mo≤0.009％，B≤0.0003％，S≤0.008％，P≤0.018％，N≤0.0060％，O≤0.0035％，Ca≥0.0010％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
进一步优选，所述步骤4)连铸步骤中，热装温度≥300℃。
进一步优选，所述步骤5)热轧、卷曲步骤中，热轧工艺采用FTSR连铸连轧生产线，最终加热温度要求1180℃±20℃，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间控制在25～40分钟内，粗轧结束时钢板温度控制在900～1030℃，粗轧压缩比在4.3以上，终轧温度为≥820℃，卷取温度为≥520℃，最后冷却速度约10-20℃/s。
本发明提供的一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法，利用高强度级别的Gr60钢代替低强度级别Gr50钢，从而可以在使用更轻薄的材料生产出钢管铁塔，减少了铁塔的自重，并更适合建造更大规模的钢管铁塔，满足未来大容量、长距离、高电压的输电及通信传输基站建设的需求，采用Gr60等级钢板制造电力及通信钢管铁塔，可以在承载Gr50钢管钢相同载荷的同时，减少钢管壁厚，满足使用强度要求，节约钢材使用量，同时还能减少焊接道次，提高生产效率，带来了巨大的经济与社会效益。
成分设计上，本发明采用低C中Mn微Nb的合金设计思路，采用“固溶+细晶”的复合强化手段替代Cr、Ni和V等贵重合金强化手段，成本较低，纯净钢液，在使性能优异的基础上，成本较低，最终热轧卷板的各项力学性能指标达到要求，具有高强度、韧性好以及优良的成形性能、冷弯性能、焊接性能等。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施方案提供了一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法，具体包括如下步骤：
1)铁水预处理：将铁水预处理，并进行净渣处理；
2)转炉：将预处理的铁水按照设计的元素含量进行钢化，采用低C中Mn微Nb的合金成分，采用“固溶+细晶”的复合强化手段替代Cr、Ni和V等贵重合金强化手段，转炉向钢包倾倒钢水时使用氩气保护吹扫，控制出钢口，控制钢包铝含量，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量；
3)出钢精炼：将转炉后的钢水进行精炼；
4)连铸：将精炼后的钢水采用连铸机连铸成钢坯，全程进行保护浇注，钢包水口吸N，采用高碱度中包渣，以便去除钢中夹杂物，浇钢过程保持恒拉速，中包按过热度≤30℃控制，连铸坯浇注完成后，进行堆放缓冷降温，使铸坯缓慢降温，72小时后再进行轧制；
5)热轧、卷取：将板坯放入热轧炉中进行加热，进行热轧卷曲，控制合理的加热温度，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间充分，控制粗轧阶段的轧制温度及压缩比，使在两相区轧制，最后控制终轧温度和采用中温卷取温度，采用间歇式喷水式冷却方式冷却钢板；
6)连退工艺：将卷曲后的钢板进行退火处理；
7)平整出厂：将退火工艺后的钢板放入平整机，改善板型，使钢板表面更加平坦，再通过机能检验、包装出厂。
其中，转炉步骤中，出钢精炼元素含量按化学成分百分比含量成分为：C：0.03～0.12％，Mn：0.30～1.70％，Si：0.05～0.30％，Nb：0.005～0.070％，Ti:0.005～0.050％，Al：0.010～0.050％，V≤0.008％，Cr≤0.01％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，Mo≤0.009％，B≤0.0003％，S≤0.008％，P≤0.018％，N≤0.0060％，O≤0.0035％，Ca≥0.0010％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
连铸步骤中，热装温度≥300℃。
热轧、卷曲步骤中，热轧工艺采用FTSR连铸连轧生产线，最终加热温度要求1180℃±20℃，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间控制在25～40分钟内，粗轧结束时钢板温度控制在900～1030℃，粗轧压缩比在4.3以上，终轧温度为≥820℃，卷取温度为≥520℃，最后冷却速度约10-20℃/s。
本发明采用低C中Mn微Nb的合金设计思路，采用“固溶+细晶”的复合强化手段替代Cr、Ni和V等贵重合金强化手段，采用低C设计可以有效提高钢板的焊接性能与成形性能，适量加入Mn元素一方面可以弥补降C导致固溶强化效果的减弱。另一方面Mn还起降低相变温度的作用，有助于晶粒细化，还与S元素反应形成MnS，避免FeS的形成，降低连铸坯的热裂纹倾向。Nb是一种强碳化物形成元素。铌在钢中形成细小的NbC第二相，具有很高的组织稳定性。细小弥散Nb(C、N),可以阻碍晶界迁移,提高晶粒长大温度，达到细晶效果，细化的晶粒可以有效阻止裂纹的扩展，从而提高钢的低温韧性。
它的原理是：利用“C-Mn-Nb”复合强化，配合合理的控轧控冷工艺，得到铁素体、珠光体及少量的贝氏体组织，该种组织能够使钢材在具有高强度的同时，还具有良好的塑性，同时还能够提高钢材焊接性能、成形性能等，能够最大限度地满足用户的使用要求
实施例
按照如下方法进行Gr60热轧卷板的制备：
1)铁水预处理：将铁水预处理，铁水预处理要求S≤0.0050％，并进行净渣处理；
2)转炉：将所有钢包进行预热升温处理，以减少钢水温降波动，提高钢包清洁度，使钢包清洁无残钢、残渣，确保钢包透气性、自浇性，钢包使用时进行喂钙，转炉脱碳处理时只进行一次吹氧、避免二次点吹氧降碳，出钢采用“固溶+细晶”的复合强化手段替代Cr、Ni和V等贵重合金强化手段转炉向钢包倾倒钢水时使用氩气保护吹扫，控制出钢口，避免散流，钢包铝含量按0.005～0.020％控制，同时，要求钢包N≤25ppm，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量；
3)出钢精炼：采用LF精炼工序，对气体含量要求严格控制，要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm，采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，避免钢液裸露，采用硅钙线钙处理，喂CaSi线500米，使夹杂物充分的球化，改善产品性能；
4)连铸，将精炼后的钢水采用连铸机连铸成钢坯，全程进行保护浇注，开浇前采用氩气吹扫中包，避免钢液裸露，钢包水口吸N，增N控制≤5ppm，采用高碱度中包渣，以便去除钢中夹杂物；钢水浇注过程采用“软压下”功能，保障铸坯内部质量，浇钢过程保持恒拉速，中包按过热度≤30℃控制，连铸坯浇注完成后，不待钢坯冷却室温在输送到轧制工序，而是直接热装热送到轧制前的加热炉保温加热，热装温度≥300℃；
5)热轧、卷取：将板坯放入热轧炉中进行加热，进行热轧卷取；
首先，控制合理的加热温度，最终加热温度要求1180℃±20℃，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间充分，保温时间25～40分钟，要使“Nb和Ti”合金充分溶解在奥氏体中，并降低变形抗力，获得良好的轧制塑性和板形；
其次，控制粗轧阶段的轧制温度及压缩比，使在两相区轧制，粗轧结束时钢板温度控制在900～1030℃，，粗轧压缩比在4.0以上，使低温大压下，以促使奥氏体晶粒充分细化，铁素体晶粒充分破碎，使最终组织得到细化；
最后，控制终轧温度和采用中温卷取温度，终轧温度为≥820℃，卷取温度为≥520℃，为获得一定含量的贝氏体组织，冷却速度约10-20℃/s，采用间歇式喷水冷却方式可以避免马氏体硬相组织形成造成钢板的加工变形能力丧失，从而获得高强度、韧性好、成形性和焊接性能良好的钢材；
6)连退工艺：将卷曲后的钢板进行退火处理；
7)平整出厂：将退火工艺后的钢板放入平整机，改善板型，使钢板表面更加平坦，再通过机能检验、包装出厂。
将上述的成品进行性能检测，见表1。
Figure BDA0002847597530000061
对比例
比较例为对比表，对比了本工艺制造的Gr60钢与传统的Gr50的力学性能、成形性能与晶粒尺寸，由表2可以看出本工艺生产的Gr60钢实物晶粒度达到14级，晶粒尺寸特别细小，所以实际钢板在压靠(即d＝0a)时，依然无可见裂纹，延伸率与低强度级别的Gr50钢基本相同，这说明本工艺制造的Gr60钢具有良好的加工成型性能，由于晶粒度得到了细化，所以Gr60钢在提高了强度的同时，塑性与成型性能不仅没有降低，与低强度级别的Gr50钢基本相同。
表2比较例实验结果
Figure BDA0002847597530000071
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)铁水预处理：将铁水预处理，并进行净渣处理；
2)转炉：将预处理的铁水按照设计的元素含量进行钢化，采用低C中Mn微Nb的合金成分，采用“固溶+细晶”的复合强化手段替代Cr、Ni和V等贵重合金强化手段，转炉向钢包倾倒钢水时使用氩气保护吹扫，控制出钢口，控制钢包铝含量，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量；
3)出钢精炼：将转炉后的钢水进行精炼；
4)连铸：将精炼后的钢水采用连铸机连铸成钢坯，全程进行保护浇注，钢包水口吸N，采用高碱度中包渣，以便去除钢中夹杂物，浇钢过程保持恒拉速，中包按过热度≤30℃控制，连铸坯浇注完成后，进行堆放缓冷降温，使铸坯缓慢降温，72小时后再进行轧制；
5)热轧、卷取：将板坯放入热轧炉中进行加热，进行热轧卷曲，控制合理的加热温度，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间充分，控制粗轧阶段的轧制温度及压缩比，使在两相区轧制，最后控制终轧温度和采用中温卷取温度，采用间歇式喷水式冷却方式冷却钢板；
6)连退工艺：将卷曲后的钢板进行退火处理；
7)平整出厂：将退火工艺后的钢板放入平整机，改善板型，使钢板表面更加平坦，再通过机能检验、包装出厂。
2.根据权利要求1所述的一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法，其特征在于，所述步骤2)转炉步骤中，出钢精炼元素含量按化学成分百分比含量成分为：C：0.03～0.12％，Mn：0.30～1.70％，Si：0.05～0.30％，Nb：0.005～0.070％，Ti:0.005～0.050％，Al：0.010～0.050％，V≤0.008％，Cr≤0.01％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，Mo≤0.009％，B≤0.0003％，S≤0.008％，P≤0.018％，N≤0.0060％，O≤0.0035％，Ca≥0.0010％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法，其特征在于，所述步骤4)连铸步骤中，热装温度≥300℃。
4.根据权利要求1所述的一种电力及通信钢管铁塔用钢Gr60热轧卷板的生产方法，其特征在于，所述步骤5)热轧、卷曲步骤中，热轧工艺采用FTSR连铸连轧生产线，最终加热温度要求1180℃±20℃，第一加热段、第二加热段加热温度均匀，保温时间控制在25～40分钟内，粗轧结束时钢板温度控制在900～1030℃，粗轧压缩比在4.3以上，终轧温度为≥820℃，卷取温度为≥520℃，最后冷却速度约10-20℃/s。
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