CN101580892A - 含砷量0～0.05%低合金高强度中厚板的生产工艺 - Google Patents
含砷量0～0.05%低合金高强度中厚板的生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种中厚板的冷却工艺，是含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生产工艺，包括粗轧、精轧、终轧和轧后控冷，轧后控冷采用二次冷却，一次冷却为将终轧后的钢板冷却到碳化物形成温区的上限，二次冷却为将钢板快速冷却至贝氏体转变温度，再进行保温，最终获得细化的组织结构。首先通过空冷或缓慢水冷冷却到碳化物形成温区的上限，在700～760℃，然后15～30℃/s快速冷却至贝氏体转变温度400～500℃，保温，最终获得细化的组织结构。本发明最大限度的保证钢板在碳化物析出温区具有足够的冷却速度，从而抑制钢板中碳化物的析出，稳定低合金高强度钢板的组织结构和力学性能。
Description
技术领域
本发明属于炼钢领域，涉及一种中厚板的冷却工艺，具体的说是含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生产工艺。
背景技术
近几年，随着能源、造船等工业的快速发展，低合金高强度钢种以及控轧控冷技术获得了快速发展，通过非再结晶温度轧制以及控制冷却、获得组织细化的贝氏体组织，由此获得高强度钢材成为主流技术。其中，控轧控冷技术主要包括两种，一种是在终轧后，以较快冷速到达贝氏体转变温区，一类是采用较快速度冷却到低温，然后再回火处理获得相应的组织结构。前者存在产品性能不稳的问题，而后者需要热处理，增加了生产过程中的能耗。
低合金高强度钢非再结晶温区轧制后直接快冷技术很难保证产品性能的稳定的主要原因在于，该方法在生产厚板时无法保证在碳化物的析出温区有足够的冷却速度，往往会有渗碳体等不利于落锤撕裂性能的脆性相析出造成的。由金属学原理可以得知，砷易在铁中形成置换固溶体，溶解于钢中的砷可以促使溶解在铁素体中的碳在热处理时沿晶界析出，降低碳在铁素体中的溶解度，具有“排碳”作用。因此，少量的砷元素存在会加速碳化物的析出，从而导致钢中出现了较多的粗大碳化物，而这些碳化物脆性相就成为了低温断裂的源头。
低合金高强度钢生产过程中还存在另一个非常棘手的问题，就是国产铁矿石，尤其是中国南方的铁矿石，往往含有较高的砷。由于炼铁原料在烧结和高炉生产过程中脱除砷的能力有限，在炼钢和精炼工序钢中的砷又呈逐渐富集的趋势，这样造成钢水中砷含量超标。大量生产实践表明，砷量偏高时对低合金高强度钢的生产是非常不利的，一个突出的问题就是高强度钢的落锤撕裂性能波动很大，使得中厚板的落锤撕裂性能合格率较低。
当低合金高强度钢板中的砷含量稍高时，由于砷元素具有强烈的排碳特点，会导致大量球状碳化物夹杂析出，在这些夹杂物表面同时会沉积大量碳化铌等析出物，既降低了钢的冲击韧性，又影响了Nb等合金元素沉淀强化作用的发挥。生产实际中解决这个问题往往是采用国外进口较贵的矿石，虽然降低了砷的含量，增加的中厚板生产的合格率，但是提升了成本，削弱了国产矿石的竞争力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种既可以稳定落锤撕裂性能，又可以保证产品性能的含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生产工艺。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生工艺，包括粗轧、精轧、终轧和轧后控冷，轧后控冷采用二次冷却，一次冷却为将终轧后的钢板冷却到碳化物形成温区的上限，二次冷却为将钢板快速冷却至贝氏体转变温度，再进行保温，最终获得细化的组织结构。
一次冷却通过空冷或缓慢水冷冷却到700～760℃，冷却速度为1～10℃/s。二次冷却的冷却速率为15～30℃/s，冷却终点为400～500℃。钢板在1000～1300℃保温后进行粗轧。终轧温度为830～900℃。
本发明的优点是：本发明通过终轧后的二次冷却工艺，最大限度的保证钢板在碳化物析出温区具有足够的冷却速度，从而抑制钢板中碳化物的析出，稳定低合金高强度钢板的组织结构和力学性能，既可以稳定含砷中厚板的落锤撕裂性能，又可以保证控轧控冷工艺获得性能稳定的产品。
从组织结构看，若采用热轧后一次冷却技术，由于板厚的限制，中厚板内蓄积的热能难以在短时间通过冷却水排出，尤其是在600～700℃的碳化物形成温区，以及高砷排碳条件下，大量碳化物迅速形成严重影响了钢板的力学性能。如图1所示为一次冷却条件下断口形貌，图1中的球状物质为析出碳化物。而采用本发明的二次冷却技术，相应夹杂物的数量减少了80％以上。
附图说明
图1是低合金高强度钢一次冷却工艺中厚板产品断口形貌
图2是低合金高强度钢二次冷却工艺条件下析出碳化物的数量图片。
图3是低合金高强度钢直接冷却工艺条件下析出碳化物的数量图片。
具体实施方式
实施例一
一种含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生产工艺，含砷量为0.016％，钢板在1000～1300℃保温后，通过粗轧、精轧，最后终轧温度为830℃，累积总变形量≥60％，终轧后在空气中缓冷至750℃，然后以15℃/s快速冷却至500℃后，保温。产品中析出碳化物情况如图2所示。
实施例二
一种含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生产工艺，含砷量为0.016％，钢板在1000保温后，通过粗轧、精轧，最后终轧温度为830℃，累积总变形量≥60％，终轧后在空气中缓冷至700℃，然后以15℃/s快速冷却至400℃后，保温。
实施例三
一种含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生产工艺，含砷量为0.016％，钢板在1100℃保温后，通过粗轧、精轧，最后终轧温度为870℃，累积总变形量≥60％，终轧后在空气中缓冷至730℃，然后以20℃/s快速冷却至450℃后，保温。
实施例四
一种含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生产工艺，含砷量为0.016％，钢板在1000～1300℃保温后，通过粗轧、精轧，最后终轧温度为900℃，累积总变形量≥60％，终轧后在空气中缓冷至760℃，然后以30℃/s快速冷却至500℃后，保温。
对比例一
本例为实施例一的对比例，采用直接冷却工艺的冷却工艺，将实施例一的低合金高强度钢在1000～1300℃保温后，通过粗轧、精轧，最后终轧温度为830℃，累积总变形量≥60％，终轧后直接以15℃/s快速冷却至500℃后，空冷。产品中析出碳化物情况如图3所示。
由图2和图3可见，实施例一的两次冷却后析出碳化物的数量显著减少，这对改善和稳定钢的韧性是非常有利的。
本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (5)
1.含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生工艺，包括粗轧、精轧、终轧和轧后控冷，其特征在于：轧后控冷采用二次冷却，一次冷却为将终轧后的钢板冷却到碳化物形成温区的上限，二次冷却为将钢板快速冷却至贝氏体转变温度，再进行保温，最终获得细化的组织结构。
2.如权利要求1所述的含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生工艺，其特征在于：一次冷却通过空冷或缓慢水冷冷却到700～760℃，冷却速度为1～10℃/s。
3.如权利要求1所述的含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生工艺，其特征在于：二次冷却的冷却速率为15～30℃/s，冷却终点为400～500℃。
4.如权利要求1所述的含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生工艺，其特征在于：钢板在1000～1300℃保温后进行粗轧。
5.如权利要求1所述的含砷量0～0.05％低合金高强度中厚板的生工艺，其特征在于：所述终轧温度为830～900℃。
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