含Ce厚壁热轧S275J0钢桩的生产工艺及制备方法与流程

本发明涉及深基坑型钢支护体系钢桩生产方法，尤其涉及一种含ce厚壁热轧s275j0钢桩的生产工艺及制备方法。

背景技术：

1、厚壁h型钢桩广泛应用于多层框架柱、门式钢架柱以及平台柱等结构中，特别是在承受重荷载的高层建筑中，通过拼接组合形成局部稳定截面。随着城市建筑空间变得越来越有限，深基坑h型钢支护系统得到了快速发展。为了确保整体结构的刚度和焊接性能，对厚壁钢桩的要求也日益提高。

2、目前我国在稀土添加钢材中的研究和应用还存在一些问题和挑战，包括稀土的加入方法、添加量、稀土在钢中的作用机制以及稀土钢的组织和性能控制等方面。国内的研究表明，稀土在钢中有两大作用：一是净化钢水并通过稀土改性夹杂物来改善钢的质量；二是通过稀土微合金化来进一步优化钢的性能。

3、我国热轧h型钢的生产工艺主要分为两类：一是采用异型坯送往开坯粗轧机和轧边机进行往复连轧，并在万能精轧机和轧边机上继续往复连轧以获得成品；二是采用矩形坯经过加热后，在开坯机上轧制成工字形状的异型坯，然后送入多机架万能轧机进行连续热轧以获得成品。

4、异型坯和矩形坯在生产制造工艺上存在显著差异。异型坯结晶器具有12个面和12个拐角，这导致坯壳更加不均匀且内腔较薄，因此钢中气体、钢水洁净度、拉速、mn/s比值、冷却速度以及保护渣等因素对异型坯质量的影响更为显著。此外，异型坯通常采用双水口进行浇注，由于水口口径较小，生产含铝或含稀土的异型坯时容易出现液面波动、絮流和絮死等问题，从而导致异型坯腹板出现裂纹。相比之下，矩形坯的生产能够有效避免上述表面质量问题，而且在轧制过程中多采用热连轧，降低了铸坯制造成本和轧制工艺成本。

5、鉴于异型坯生产中存在的限制性条件，这种坯型在钢水冶炼时不适合大量加入稀土且难以实现连续浇注。相反，矩形坯制造过程简单、性能稳定且成本较低，其较大的浇注水口口径和宽广的轧制工艺窗口使得钢水冶炼时可以加入较多量的稀土并实现连续浇注。

6、稀土在钢水中能够起到净化和夹杂物变性的作用，这些特性与矩形坯生产线的特点相匹配。通过在现有建材中加入稀土，旨在通过改性夹杂物提高钢的洁净度，从而使产品同时满足常温和低温下的性能要求。本技术目标是开发一套操作性强的通用工艺参数和技术规程，用于批量生产低成本、高性能的稀土建筑用钢。

技术实现思路

1、本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种含ce厚壁热轧s275j0钢桩的生产工艺及制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

3、1含ce厚壁热轧s275j0钢桩，以质量分数计，该钢桩组分为：c：0.12%-0.16%，si：0.15%-0.30%，mn：0.90%-1.05%，p≤0.025%，s≤0.025%，n：0.004%-0.008%，ce：0.0015%-0.0055%，al＞0.015%，其余为fe和不可避免的杂质。

4、其中，铈铁合金指标控制范围：ce的质量分数29.9%-30.9%，o的质量分数0.0020%-0.0080%，c的质量分数0.013%-0.015%，si的质量分数0.012%-0.013%，mn的质量分数0.09%-0.012%，p的质量分数＜0.010%，s的质量分数＜0.0050%。其余为fe和不可避免的杂质。

5、2钢桩的生产工艺及制备方法。包括步骤：转炉操作、精炼工序、真空脱气、连铸操作、轧制操作、除鳞操作；其中：

6、2.1转炉操作

7、2.1.1装入制度：

8、装入量按照115±2吨进行控制；

9、铁水成分要求p≤0.120%，s≤0.040%，整体装入量要求准确，稳定；

10、出钢量控制在110吨，以便就位成分稳定和精炼的处理。

11、2.1.2供氧造渣

12、炼钢工作氧压：0.8mpa-1.4mpa；

13、流量：16500-19000m3/h；

14、终点压枪：大于40秒；

15、转炉采用双渣冶炼法，根据铁水硅含量确定白灰加入量，初期渣碱度目标：1.5-2.0控制，炉渣碱度控制：2.8-3.2之间；

16、氧化镁：质量分数约8%；

17、目标控制冶炼周期：40-50min/炉。

18、2.1.3 终点成分控制及温度控制

19、点吹时要求深枪、大流量，点吹1min后流量调到18000 m3/h以上，要求点吹一次后出钢碳成分具备出钢要求。开罐温度1600℃-1700℃，连浇温度1650℃-1680℃。

20、

21、2.2精炼工序

22、2.2.1精炼白渣操作

23、全程按精炼规程进行吹ar操作，软吹时间大于8min。根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作。

24、2.2.2脱氧合金化及吹氩操作

25、出钢过程要全程吹氩，避免出现下渣现象，挡渣率100%；脱氧合金化操作：铝块—硅铁—锰硅，出钢至1/3开始加入合金，在出钢至3/4之前加完。

26、稀土加入控制：到氩站吹氩3min后，加入铈铁合金；

27、氩站吹氩控制：氩站吹氩总时间13min，吹氩3min后加入铈铁稀土合金进行上钢操作。氩后按照强吹3min，软吹时间≥7min（软吹时裸露钢水直径不大于200mm）控制。

28、2.2.3出钢操作

29、在出钢后期使用挡渣锥挡渣，确保钢包渣层≤55mm，以稳定合金的收得率和避免钢水回磷。

30、2.3 vd真空脱气

31、在冶炼厚壁 s275j0（re）钢种时，要求采用vd真空处理，真空度≤0.10kpa。

32、深真空时间≥10min。破真空后喂入sica线，保证软吹时间不小于10min，软吹期间钢液面不得裸露。

33、2.4连铸操作

34、2.4.1开浇温度：1550℃-1580℃、中间包温度1530℃-1550℃。

35、2.4.2中间包液面＞400㎜时中包开浇，并快速恢复到正常浇注液位（≥800mm）进行浇注。

36、2.4.3液相线温度：

37、钢水过热度：δt≤35℃，目标δt≤30℃。

38、

39、2.4.4连铸坯矫直温度＞880℃。

40、2.4.5拉下中包液面控制：中包液面≤200mm。

41、2.4.6生产前确认好连铸二冷工况及设备运行情况，二冷工况不好或关键设备（振动系统、液面自动控制及拉矫机等）出现故障，此流不允许生产。

42、2.5轧制操作要点

43、2.5.1更换钢种钢坯入炉时在连铸钢坯上压两块耐火砖或间隔两个空步，以区别上下炉次。

44、2.5.2加热炉温度控制标准：

45、230*230断面钢坯热装：加热1段≤1060℃，加热2段1210℃-1250℃，加热3段1260℃-1310℃，均热段1250℃-1300℃，在炉时间150min-180min。

46、230*230断面钢坯冷装：加热1段≤1100℃，加热2段1210℃-1260℃，加热3段1260℃-1310℃，均热段1250℃-1315℃，在炉时间150min-210min。

47、320*410断面钢坯热装：加热1段≤1060℃，加热2段1210℃-1250℃，加热3段1260℃-1300℃，均热段1250℃-1300℃：在炉时间150min-180min。

48、320*410断面钢坯冷装：加热1段≤1100℃，加热2段1210℃-1260℃，加热3段1260℃-1310℃，均热段1250℃-1315℃，在炉时间150min-210min。

49、2.5.3轧制工艺温度控制

50、（1）钢坯热装

51、开轧温度：1150±30℃；进精轧温度：1000-1090℃；上冷床温度：800-950℃。

52、（2）钢坯冷装

53、开轧温度：1150±40℃；进精轧温度：1000-1090℃；上冷床温度：800-950℃。

54、2.5.4除磷

55、除鳞时，水压＞19mpa，钢坯运行速度为1.0m/s，钢坯表面氧化铁皮干净、无残留。

56、保证了热轧h型钢性能的稳定性、均匀性、一致性，各元素进行了窄成分控制。

57、2.5.5轧制厚壁规格

58、

59、2.6检验规则

60、2.6.1非金属夹杂物

61、钢材的非金属夹杂物评级、稀土复合夹杂物的评定和析出相的评定执行gb/t10561-2023，可在显微镜偏光下进行评定，见表4。

62、

63、稀土复合夹杂物形态近似a类粗系夹杂物，借助光学显微镜的偏振光观察，稀土复合夹杂物由稀土硫化物和稀土铝酸盐类氧化物组成；借助扫描电子显微镜的能谱分析，稀土复合夹杂物中含有硫、铝、氧等元素，其中铝含量占优，则该稀土复合夹杂物评为ahres+re(al,o)。当稀土复合夹杂物形态近似ds类夹杂物，借助光学显微镜的偏振光观察，稀土复合夹杂物为稀土硅铝酸盐类氧化物；借助扫描电子显微镜的能谱分析，稀土复合夹杂物中含有硅、铝、氧等元素，其中硅的含量占优，则该稀土复合夹杂物评为dsre(si,al)o。

64、2.6.2检验与试验

65、执行标准en10025及en10034标准。

66、与现有技术相比本发明有益效果。

67、本发明仅通过ce、al元素添加到钢中，而不添加其它常用的v、ti、nb等合金元素就能够达到强度和冲击韧性的合理匹配，通过理论计算和测定钢渣成分都发现了ce、al元素加入钢中提高了钢水中硅锰的利用率，同时净化钢液、改性夹杂，达到提升力学性能和降低生产成本的目标。

技术特征：

1.含ce厚壁热轧s275j0钢桩，其特征在于：以质量分数计，该钢桩化学成分为：c：0.12%-0.16%，si：0.15%-0.30%，mn：0.90%-1.05%，p≤0.025%，s≤0.025%，n：0.004%-0.008%，ce：0.0015%-0.0055%，al＞0.015%，其余为fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的含ce厚壁热轧s275j0钢桩，其特征在于：钢桩的制备过程中使用铈铁合金作为添加剂，所述铈铁合金的化学成分按质量分数计，包括：ce：29.9%-30.9%，o：0.0020%-0.0080%，c：0.013%-0.015%，si：0.012%-0.013%，mn：0.09%-0.012%，p＜0.010%，s＜0.0050%，其余为fe和不可避免的杂质。

3.含ce厚壁热轧s275j0钢桩的生产工艺及制备方法，其特征在于：包括步骤：转炉操作、精炼工序、真空脱气、连铸操作、轧制操作、除鳞操作；其中：

4.根据权利要求3所述的含ce厚壁热轧s275j0钢桩的生产工艺及制备方法，其特征在于：转炉操作中还包括：

5.根据权利要求3所述的含ce厚壁热轧s275j0钢桩的生产工艺及制备方法，其特征在于：转炉操作中，所述采用双渣冶炼法控制炉渣碱度包括：根据铁水硅含量确定白灰加入量，初期渣碱度目标：1.5-2.0控制，炉渣碱度控制：2.8-3.2之间。

6.根据权利要求3所述的含ce厚壁热轧s275j0钢桩的生产工艺及制备方法，其特征在于：转炉操作中，转炉操作中，所述终点成分及温度控制中：点吹时，点吹1min后流量调到18000 m3/h以上，要求点吹一次后出钢碳成分具备出钢要求；开罐温度1600℃-1700℃，连浇温度1650℃-1680℃。

7.根据权利要求3所述的含ce厚壁热轧s275j0钢桩的生产工艺及制备方法，其特征在于：

8.根据权利要求3所述的含ce厚壁热轧s275j0钢桩的生产工艺及制备方法，其特征在于，所述真空脱气中，破真空后喂入sica线，保证软吹时间不小于10min，软吹期间钢液面不得裸露；

9.根据权利要求3所述的含ce厚壁热轧s275j0钢桩的生产工艺及制备方法，其特征在于，轧制操作包括：

技术总结
本发明涉及深基坑型钢支护体系钢桩生产方法，尤其涉及一种含Ce厚壁热轧S275J0钢桩的生产工艺及制备方法。含Ce厚壁热轧S275J0钢桩，以质量分数计，该钢桩组分为：C：0.12%‑0.16%，Si：0.15%‑0.30%，Mn：0.90%‑1.05%，P≤0.025%，S≤0.025%，N：0.004%‑0.008%，Ce：0.0015%‑0.0055%，Al＞0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质。仅通过Ce、Al元素添加到钢中，而不添加其它常用的V、Ti、Nb等合金元素就能够达到强度和冲击韧性的合理匹配，通过理论计算和测定钢渣成分都发现了Ce、Al元素加入钢中提高了钢水中硅锰的利用率，同时净化钢液、改性夹杂，达到提升力学性能和降低生产成本的目标。

技术研发人员：黄飞,冯岩青,王海燕,吴国臣,邢磊,冯磊,雷晶
受保护的技术使用者：乌海市包钢万腾钢铁有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23