一种基于薄带铸轧的易焊接碳素结构钢及其制造方法与流程

本发明属于钢铁生产技术领域，特别涉及一种基于薄带铸轧的易焊接碳素结构钢及其制造方法。

背景技术：

碳素钢是目前用量最大、使用最广的一种钢铁材料，大多不经热处理直接用于工程结构件，由于其综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。大量用于建筑及工程结构，用来建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、容器及船舶等，也可用作对性能要求不高的机械零件。

常规碳素结构钢热轧板的现有生产工艺流程为：钢水冶炼→厚板坯(或薄板坯)连铸→粗轧→热连轧→层流水冷却→卷取。现有生产工艺流程存在生产流程长、制造工序多、能耗大、环境负荷大等问题。并且由于以传统热轧和以csp为代表的薄板坯连铸连轧工艺在生产规格上的局限性，薄规格带钢的生产也一直无法满足市场的需求。

薄带铸轧是一种新型的薄带钢生产方法，它是以两个旋转的冷却辊为结晶器，用液态金属直接生产薄带材的技术，是将快速凝固与轧制变形融为一体的短流程、近终形加工工艺。双辊薄带连铸技术以其生产流程短、工序少、能耗低以及排放少的特点，在应用到低碳结构钢生产时具有无可比拟的优越性。特别的是，在双辊薄带连铸亚快速凝固条件下可以获得不规则的非等轴状的铁素体显微组织，其中还存在部分针状铁素体，可以在很低的碳含量下(c含量可低至0.01％)获得相对较高的强度。因此，利用双辊薄带连铸技术生产的低碳结构钢，可以大幅改善传统工艺生产的碳素结构钢(c含量一般为0.12％～0.2％)焊接性能不利的问题。

为了节能环保及降低生产成本，并大幅提高碳素结构钢的焊接性能，本发明提出了一种基于薄带铸轧的易焊接碳素结构钢及其生产方法。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于薄带铸轧的易焊接碳素结构钢及其生产方法，以解决常规碳素结构钢的焊接问题，并实现节能环保。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

本发明基于薄带铸轧生产的易焊接碳素结构钢，其化学成分按质量百分比包括：c：0.01～0.04％，mn：0.4～0.7％，si：0.10～0.25％，al：≤0.003％，p：≤0.02％且大于0，s：≤0.005％且大于0，余量为fe及杂质元素。

相应地，本发明还公开了一种基于薄带铸轧的易焊接碳素结构钢的制造方法，包括如下步骤：

(1)按照上述化学成分及比例配料，冶炼获得钢水；

(2)将步骤(1)获得的钢水进行薄带连铸，获得铸带；

(3)对步骤(2)中的铸带进行热轧，随后经过冷却后卷取获得钢卷。

优选地，在上述的易焊接碳素结构钢薄带的制造方法中，步骤(1)中，采用eaf电炉炼钢，vd真空脱碳脱氧，lf精炼，得到成分合格钢水。

优选地，在上述的易焊接碳素结构钢薄带的制造方法中，步骤(2)中，将钢水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水的开浇温度为1560～1680℃，铸轧速度为30～100m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸。

优选地，在上述的易焊接碳素结构钢薄带的制造方法中，所述铸带的厚度为1.2～2.5mm。

优选地，在上述的易焊接碳素结构钢薄带的制造方法中，步骤(3)中，所述铸带经过压下量为10％～50％的一道次热轧轧制成薄带，热轧出口温度为950～850℃。

优选地，在上述的易焊接碳素结构钢薄带的制造方法中，所述薄带的厚度为0.8～2.0mm。

优选地，在上述的易焊接碳素结构钢薄带的制造方法中，所述热轧后的薄带经气雾冷却系统冷却至450～650℃，卷取后得到热轧卷，然后吊放至垛位空冷至室温。

优选地，在上述的易焊接碳素结构钢薄带的制造方法中，所述卷取后的薄带钢在后续使用前可以经过酸洗或不酸洗。

另一方面，本发明还提出一种基于薄带铸轧的易焊接碳素结构钢，其使用根据本发明的生产方法生产。

优选地，所述易焊接碳素结构钢的碳当量ceq值小于0.18，冷裂纹敏感指数pcm值小于0.10。

优选地，所述易焊接碳素结构钢的金相组织为不规则的非等轴铁素体，其中还有部分针状铁素体。

优选地，所述易焊接碳素结构钢的化学成分中的c含量(不高于0.04％)，所得热轧薄带钢的屈服强度在260mpa以上，抗拉强度在350mpa以上。

优选地，相同目标成分下不同批次间所得热轧薄带钢的屈服强度和抗拉强度的波动在±10mpa以内。

优选地，所述易焊接碳素结构钢在后续使用前，经酸洗或者不酸洗。

与现有技术相比较，本发明的特点和有益效果是：

本发明的易焊接碳素结构钢采用薄带铸轧的短流程生产工艺，生产工序少，生产成本及人力成本大幅降低。

本发明的薄带铸轧易焊接碳素结构钢焊接性能更好。常规碳素结构钢中主要的合金元素含量为：c：0.12～0.2％，mn：0.3～0.7％，si：≤0.3％。一种典型成分为：c：0.15％，mn：0.4％，si：0.08％，其碳当量ceq值为0.22，冷裂纹敏感指数pcm值为0.17。作为对比，一种典型的薄带铸轧碳素结构钢的成分为：c：0.02％，mn：0.60％，si：0.16％，其碳当量ceq值为0.13，冷裂纹敏感指数pcm值为0.06。薄带铸轧碳素结构钢显然具有更好的焊接性能。

本发明的薄带铸轧易焊接碳素结构钢，其金相组织为不规则的非等轴铁素体，其中还有部分针状铁素体。

本发明的薄带铸轧易焊接碳素结构钢成型性能更好。在连铸阶段，由于铸带厚度较薄并且凝固速度较快，在薄带钢中无明显的中心p偏析带和长条状的mns夹杂带，表现出较高的韧性和成型性能，在后续进行冷变形加工时可避免出现开裂。

本发明的薄带铸轧易焊接碳素结构钢，在不同批次间的性能波动更小，有利于产品使用性能的稳定。

附图说明

为更清楚的说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为实施例1中生产的薄带铸轧易焊接碳素结构钢的金相组织；

图2为实施例1、2和3中生产的薄带铸轧易焊接碳素结构钢的拉伸曲线；

图3为对比例中生产的常规碳素结构钢的拉伸曲线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

实施例1

(1)冶炼：步骤(1)中，采用eaf电炉炼钢，vd真空脱碳脱氧，lf精炼，得到成分合格钢水。按重量百分比为：c：0.031、mn：0.567、si：0.149、p：0.014、s：0.002、al：0.002，余量为fe及杂质元素。其碳当量ceq值为0.14，冷裂纹敏感指数pcm值为0.07。

(2)薄带连铸：将成分合格的钢水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水的开浇温度为1630℃，铸轧速度为55m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸。获得厚度为1.85mm的铸带。

(3)热轧：铸带随后经过压下量为16％的一道次热轧轧制成1.55mm的薄带，轧制出口温度为890℃。

(4)冷却及卷取：热轧薄带经气雾冷却系统冷却至598℃，卷取后得到热轧卷，然后空冷至室温。所得薄带的力学性能见表1，金相组织见图1。

表1实施例1中薄带铸轧易焊接碳素结构钢的力学性能

实施例2

(1)冶炼：步骤(1)中，采用eaf电炉炼钢，vd真空脱碳脱氧，lf精炼，得到成分合格钢水。按重量百分比为：c：0.026、mn：0.584、si：0.175、p：0.009、s：0.002、al：0.002，余量为fe及杂质元素。其碳当量ceq值为0.14，冷裂纹敏感指数pcm值为0.07。

(2)薄带连铸：将成分合格的钢水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水的开浇温度为1640℃，连铸速度为64m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸。获得厚度为1.78mm的铸带。

(3)热轧：铸带随后经过压下量为21％的一道次热轧轧制成1.4mm的薄带，轧制出口温度896℃。

(4)冷却及卷取：热轧薄带经气雾冷却系统冷却至602℃，卷取后得到热轧卷，然后空冷至室温。所得薄带的力学性能见表2。

表2实施例2中薄带铸轧易焊接碳素结构钢的力学性能

实施例3

(1)冶炼：步骤(1)中，采用eaf电炉炼钢，vd真空脱碳脱氧，lf精炼，得到成分合格钢水。按重量百分比为：c：0.028、mn：0.585、si：0.164、p：0.012、s：0.003、al：0.002，余量为fe及杂质元素。其碳当量ceq值为0.14，冷裂纹敏感指数pcm值为0.07。

(2)薄带连铸：将成分合格的钢水采用双辊薄带铸轧设备进行铸轧，钢水的开浇温度为1627℃，连铸速度为76m/min，钢水在惰性气体保护下进行薄带连铸。获得厚度为1.7mm的铸带。

(3)热轧：铸带随后经过压下量为30％的一道次热轧轧制成1.2mm的薄带，轧制出口温度903℃。

(4)冷却及卷取：热轧薄带经气雾冷却系统冷却至608℃，卷取后得到热轧卷，然后空冷至室温。所得薄带的力学性能见表3。

表3实施例3中薄带铸轧易焊接碳素结构钢的力学性能

实施例1、2和3中生产的薄带铸轧易焊接碳素结构钢的拉伸曲线见图2。

对比例

(1)采用铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，rh真空循环脱氧工艺，同时进行钙处理，lf精炼，得到成分合格钢水，连铸成220mm厚的铸坯。目标成分按重量百分比为：c：0.15、mn：0.4、si：0.09、p：0.014、s：0.006、al：0.033，余量为fe及杂质元素。其碳当量ceq值为0.22，冷裂纹敏感指数pcm值为0.18。

(2)将上述成分合格的连铸坯加热到1210℃并保温2h，进行均热处理。后经r1和r2两机架粗轧成35mm中间坯，粗轧压下率为85％，粗轧出口温度为1030℃。再将中间坯经f1～f7七机架连轧成2.0mm的带钢。带钢终轧温度为880℃，卷取温度为640℃。对比例的成分及工艺下不同批次生产的碳素结构钢的力学性能见表4，对比例中生产的常规碳素结构钢的拉伸曲线见图3。

表4对比例中常规碳素结构钢的力学性能

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。