一种基于碳当量要求的非合金结构钢S235JR薄板坯连铸连轧生产工艺的制作方法

本发明属于钢铁冶金，尤其涉及一种基于碳当量要求的非合金结构钢s235jr薄板坯连铸连轧生产工艺。

背景技术：

1、目前，s235jr是一种广泛使用的非合金结构钢，主要用于建筑、桥梁、机械制造等领域。随着下游用户对钢材焊接性能、力学性能稳定性要求的提高，基于碳当量（ce）控制的生产组织方式逐渐成为行业趋势。碳当量是评价钢材焊接性的重要指标，ce值越低，焊接性能越好。en 10025-2标准对s235jr的ce值有明确要求（当厚度≤40mm时，ce≤0.35%），但传统生产工艺往往只关注成品成分是否符合标准范围，缺乏对ce值的主动控制和全流程追溯。现有技术中，s235jr的生产通常采用转炉冶炼→lf精炼→连铸→热轧流程。但在实际操作中存在以下不足：1. 成分控制粗放：仅满足成品成分范围，未对关键元素（c、mn等）进行窄区间控制，导致ce值波动大，影响焊接性能稳定性。2. 冶炼终点控制精度低：转炉终点碳、温度匹配性差，补吹率高，增加了钢水氧化性和夹杂物含量。3. 精炼处理不系统：钙处理、als控制等缺乏量化标准，夹杂物变性效果不稳定，影响连铸浇铸性能和成品质量。4.未形成ce导向的全流程闭环：从转炉出钢到连铸，缺乏针对ce目标的动态调整机制，无法满足高端用户对焊接性能的严苛要求。因此，亟需开发一种以ce值为核心控制目标的s235jr钢种系统化生产工艺。

技术实现思路

1、为了克服现有s235jr钢种生产过程中碳当量（ce）控制精度低、成分波动大、焊接性能不稳定的不足，本发明的目的是提供一种基于ce要求的非合金结构钢s235jr薄板坯连铸连轧生产工艺，实现从转炉冶炼到连铸的全流程窄窗口、低ce稳定控制。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种基于碳当量要求的非合金结构钢s235jr薄板坯连铸连轧生产工艺，包括以下步骤：

4、（1）化学成分设计

5、以ce≤0.35%为目标，设定内控成分范围wt%：c：0.17～0.19%； si：≤0.10%；mn：0.35～0.55%；p：≤0.020%；s：≤0.010%； alt：0.025～0.035%； als：0.022～0.032%；ca：0.0010～0.0035%；n：≤0.008%；其余为fe及杂质；其中，ce计算公式为：ce= c+mn/6，目标ce值控制在0.25～0.30%；

6、（2）转炉冶炼

7、装入制度：总装入量230±15吨，废钢加入量20～50吨，铁水温度≥1280℃，铁水s≤0.070%。根据铁水温度和硅含量动态调整废钢加入量，调整系数为：铁水温度±10℃对应废钢±1.2吨；

8、供氧制度：采用5孔拉瓦尔氧枪，枪位1.5～2.5m，采用“高位2.5米-中位2米-高位2.5米-低位1.5米”枪位模式，氧气总管压力≥1.15mpa；

9、造渣制度：单渣法冶炼，终点碱度2.5～3.5；

10、终点控制：一次倒炉率≥90%，补吹次数≤1次。终点c：0.03～0.10%，p≤0.015%，t：1600～1660℃；

11、出钢操作：出钢时间4～8min，采用滑板挡渣，下渣厚度≤50mm。出钢过程加铝锰钛、锰铁脱氧合金化，锰回收率按95%计算；出钢1/5后依次加入铝锰钛、锰铁、合成渣，以及石灰300～500kg/炉、钢包改质剂300～500kg/炉；

12、底吹氩：全程底吹氩，出钢过程采用大流量搅拌，保证成分温度均匀。

13、供精炼钢水质量分数的成分：c：0.10～0.16%，mn：0.20～0.40%，p≤0.020%，s≤0.040%，als：0.020～0.080%；

14、（3）lf精炼

15、进站处理：钢包就位后接通氩气，测温定氧，根据als目标补加铝线；

16、造渣脱硫：加入精炼渣料，控制渣碱度≥4.0，白渣保持时间≥15min，目标s≤0.010%；

17、成分微调：根据内控目标对c、mn进行精准调整，c按0.17～0.19%控制，mn按0.35～0.55%控制；

18、钙处理：喂入钙线，目标ca含量0.0010～0.0035%，将al2o3夹杂物变性为低熔点钙铝酸盐，改善钢水可浇性；

19、温度控制：精炼出站温度按连铸要求控制，波动范围±5℃；

20、（4）csp连铸

21、保护浇铸：全程氩气密封，防止二次氧化；

22、中间包冶金：中间包覆盖剂厚度≥50mm，中间包钢水过热度15～25℃；

23、结晶器控制：采用高频率小振幅振动模式，结晶器液面波动≤±3mm；

24、二次冷却：采用动态二冷模型，根据拉速和钢种调整各区水量，铸坯表面温度均匀下降，避免裂纹；

25、拉速控制：拉速稳定在4.5～5.5m/min。

26、进一步的，异常处理与混浇规则：异常情况无法满足ce要求时，根据实际成分改判为q235b或ss400，并按相应钢种工艺轧制。

27、进一步的，s235jr可与q235b、ss400进行混浇，混浇坯按q235b、ss400工艺轧制，确保成品性能。

28、进一步的，所述非合金结构钢s235jr薄板坯质量百分比的化学成分为：c：0.18%；si：0.09%；mn：0.4%；p：0.01%；s：0.008%； alt：0.03%； als：0.03%；ca：0.002%；n：0.007%；其余为fe及杂质

29、进一步的，在210t转炉—lf精炼—csp产线生产s235jr，厚度规格为9.75mm；铁水条件：温度1320℃，si 0.45%，s 0.035%；废钢加入量35吨；转炉终点c 0.06%，p 0.012%，t1635℃；出钢过程加入铝锰钛300kg、高碳锰铁2.2t、合成渣400kg、石灰400kg、钢包改质剂350kg；lf精炼进站als 0.035%，补铝线50m，造白渣20min，喂钙线200m，出站成分c 0.18%，mn 0.46%，als 0.028%，ca 0.0022%，s 0.006%，ce=0.18+0.46/6=0.257%；连铸拉速5.0m/min，过热度20℃，铸坯质量良好，热轧板材性能：reh 285mpa，rm 420mpa，a% 32%，冷弯合格。

30、进一步的，铁水温度1285℃，si 0.30%，s 0.045%；废钢加入量减少至25吨；转炉终点c 0.08%，p 0.014%，t 1610℃；出钢合金化按mn0.40%目标计算，加入高碳锰铁1.9t；lf精炼补碳粒30kg，补铝线30m，钙处理200m，出站成分c 0.18%，mn 0.41%，als 0.025%，ca0.0018%，s 0.008%，ce=0.18+0.41/6=0.248%；连铸拉速4.8m/min，过热度22℃，铸坯质量合格，板材性能满足标准。

31、进一步的，铁水温度1350℃，si 0.55%，s 0.030%；废钢加入量42吨；转炉终点c0.04%，p 0.010%，t 1655℃；出钢合金化按mn0.50%目标计算，加入高碳锰铁2.4t；lf精炼补铝线60m，钙处理250m，出站成分c 0.19%，mn 0.51%，als 0.030%，ca 0.0028%，s 0.005%，ce=0.19+0.51/6=0.275%；连铸拉速5.2m/min，过热度18℃，铸坯无缺陷，板材性能优良。

32、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

33、1. ce控制精度高：通过窄成分设计和全流程动态调整，ce值稳定控制在0.25～0.30%，满足en 10025-2对s235jr的ce≤0.35%要求，焊接性能显著提升。2. 成分波动小：内控范围较国标大幅收窄，c、mn等关键元素波动控制在±0.01%和±0.05%以内，力学性能一致性提高。3. 冶炼效率提升：终点一次倒炉率≥90%，补吹率降低，减少钢水过氧化，降低夹杂物含量。4. 可浇性改善：通过精准钙处理，al2o3变性为液态夹杂物，连铸过程水口结瘤率降低80%以上，连浇炉数提高。5. 产品质量稳定：铸坯表面质量、内部致密性改善，热轧板材性能均匀，适用于高要求焊接结构件。