CN102094148A - 50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D及其生活方法，包含如下化学成分(wt％)：C：0.14～0.17、Si：0.25～0.40、Mn：1.45～1.55、P：≤0.018、S：≤0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti)：≤0.20、Als：≤0.035，其它为Fe和残留元素。控制碳当量Ceq在0.43％以内，碳、锰主要是为了提高钢板的强度，Nb、V、Ti的复合加入量控制在0.085～0.11％之间，主要是为了细化晶粒，提高钢板塑性和韧性。屈服强度控制在470～490MPa，抗拉强度控制在570～700MPa，伸长率控制在17％-26％，0℃V型冲击功控制在140～160J，强度均达达到了Q460D的性能级别。

Description

50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢材生产技术领域，具体涉及一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D及其生产方法。

背景技术

低合金高强度结构用钢Q460D在普通低合金系列钢的基础上，为了保证钢板的力学性能，在钢中加入Nb、V、Ti等进行微合金化，主要是为了细化晶粒，提高了钢板的韧性，较低的碳当量充分保证了钢板的焊接性能。主要用于各种大型工程结构、煤机行业及要求强度高、载荷大的轻型结构等。近年来，低合金高强度钢的应用更为广泛，国内对此有了大量的研究，低成本高质量已经成为市场竞争的核心，生产过程中如何进行微合金化保证钢板的性能，取消后续的热处理工艺以降低生产成本。在保证钢材力学性能的前提下做到降低成本，优化工艺流程，公司投入了大量的人力研究TMCP工艺生产制造低合金高强度结构钢，取消钢板的热处理工艺。对每一次轧制的钢板进行块块取样进行力学性能检测，从后续性能结果上摸索轧制工艺，并对每一块钢板进行成分、工艺、组织、性能分析，期望形成了一套从成分设计、钢坯冶炼、钢板轧制的***性生产工艺。工艺既能保证最终性能的要求，又降低了成本，为公司增加了巨大的经济效益。

发明内容

因此，本发明的目的主要是为了提供一种既能保证最终性能的要求，又降低了成本、保性能、保探伤、为公司增加了巨大的经济效益的50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D及其生产方法。

一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.14～0.17、Si：0.25～0.40、Mn：1.45～1.55、P：≤0.018、S：≤0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti)：≤0.20、Als：≤0.035，其它为Fe和残留元素。

上述50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，它的碳当量[Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.42。

上述化学元素中合金元素的主要作用分析如下：C：是钢中最基础的强化元素，提高强度，但C影响钢的焊接性能和影响韧性。综合考虑，碳的含量尽量控制的低一些。Si：是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利。V、Nb、Ti：在钢中能够与C、N结合，形成微细碳化物或碳氮化物，能起细化晶粒和弥散强化作用，从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。Al：可以起到细化晶粒强化作用。

一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D的生产方法，包括以下步骤：

a.KR铁水预处理：到站铁水必须进行脱硫，保证脱硫后铁水S≤0.005％，温大于1280℃；

b.转炉冶炼：入炉铁水Si含量在0.60％以下，铁水温度≥1270℃，废钢严格采用优质边角料，过程枪位控制在1.0-1.6m之间，严格按照石灰加入模型进行加入，确保终渣碱度在3.2-3.5之间，终点C含量控制在0.06％以上，P含量控制在0.015％以下，出钢过程中采用硅铝钡钙进行预脱氧，出钢前期采用挡渣塞进行挡渣，后期采用挡渣锥进行挡渣，出钢过程中严禁下渣，钢水到氩站后一次性加入铝线，确保氩后Als含量控制在0.040-0.060％之间，强吹3min后离站，离站温度控制1580℃以上；

c.LF精炼：钢水精炼采取大渣量进行造渣，白渣保持时间控制在10min以上；脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉、铝线等为主；精炼结束后确保软吹时间≥20min，杜绝暴吹现象发生；根据实际情况控制上钢温度，确保中包钢水过热度控制在15±5℃之内；

d.连铸浇注：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±5℃，拉速：0.7m/min，二冷制度采用8#水表，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红，浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微；

e.加热：铸坯加热III组钢加热工艺进行，考虑到实际加热炉炉温与铸坯存在一定的温差，最高加热温度为1240℃；

f.轧制：严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050℃～1150℃；采用TMCP轧制，凉钢厚度为80-100mm，为确保变形渗透，工作辊轧制线速度按≤1.5m/s控制，一阶段终轧温度在950℃～1000℃；二阶段开轧温度在920℃以下，二阶段采取小压下轧制，以确保原始板形，终轧温度≤860℃；

g.控冷：入水温度＞760℃，返红温度控制550～600℃，冷速控制在10～15℃/s，然后送往强力矫直机进行热矫直；

h.缓冷：钢板下线后进行缓冷，入缓冷坑温度≥300℃；堆冷时间大于24小时。

本发明为保证良好的焊接性能以及良好的塑韧性，应控制碳当量Ceq在0.43％以内，碳、锰主要是为了提高钢板的强度，Nb、V、Ti的复合加入量控制在0.085～0.11％之间，主要是为了细化晶粒，提高钢板塑性和韧性。屈服强度控制在470～490MPa，抗拉强度控制在570～700MPa，伸长率控制在17％-26％，0℃V型冲击功控制在140～160J，强度均达达到了Q460D的性能级别。所研制的钢板外检，正品率100％；探伤正品率100％，其中合一级率为75％，三级合格率为25％，达到了预期效果。

附图说明：

下面结合附图对本发明做进一步地说明：

图1是本发明50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D的金相结构图。

具体实施方式

实施例一：

一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.14、Si：0.40、Mn：1.45、P：0.016、S：0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti)：≤0.18、Als：0.032，其它为Fe和残留元素。

上述50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，它的碳当量[Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.40。

上述化学元素中合金元素的主要作用分析如下：C：是钢中最基础的强化元素，提高强度，但C影响钢的焊接性能和影响韧性。综合考虑，碳的含量尽量控制的低一些。Si：是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利。V、Nb、Ti：在钢中能够与C、N结合，形成微细碳化物或碳氮化物，能起细化晶粒和弥散强化作用，从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。Al：可以起到细化晶粒强化作用。

一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D的生产方法，包括以下步骤：

a.KR铁水预处理工艺：到站铁水必须进行脱硫，保证脱硫后铁水S≤0.005％，温大于1280℃；b.转炉冶炼工艺：入炉铁水Si含量在0.60％以下，铁水温度≥1270℃，废钢严格采用优质边角料，过程枪位控制在1.0-1.6m之间，严格按照石灰加入模型进行加入，确保终渣碱度在3.2-3.5之间，终点C含量控制在0.06％以上，P含量控制在0.015％以下，出钢过程中采用硅铝钡钙进行预脱氧，出钢前期采用挡渣塞进行挡渣，后期采用挡渣锥进行挡渣，出钢过程中严禁下渣，钢水到氩站后一次性加入铝线，确保氩后Als含量控制在0.040-0.060％之间，强吹3min后离站，离站温度控制1580℃以上；c.LF精炼工艺：钢水精炼采取大渣量进行造渣，白渣保持时间控制在10min以上；脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉、铝线等为主；精炼结束后确保软吹时间≥20min，杜绝暴吹现象发生；根据实际情况控制上钢温度，确保中包钢水过热度控制在15±5℃之内；d.连铸浇注：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±5℃，拉速：0.7m/min，二冷制度采用8#水表，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红，浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微；e.加热工艺点：铸坯加热III组钢加热工艺进行，考虑到实际加热炉炉温与铸坯存在一定的温差，最高加热温度为1240℃；f.轧制工艺：严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050℃～1150℃；采用TMCP轧制，凉钢厚度为80-100mm，为确保变形渗透，工作辊轧制线速度按≤1.5m/s控制，一阶段终轧温度在950℃～1000℃；二阶段开轧温度在920℃以下，二阶段采取小压下轧制，以确保原始板形，终轧温度5860℃；g.控冷工艺：入水温度＞760℃，返红温度控制550～600℃，冷速控制在10～15℃/s，然后送往强力矫直机进行热矫直；h.缓冷工艺：钢板下线后进行缓冷，入缓冷坑温度≥300℃；堆冷时间大于24小时。

实施例二：

一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.17、Si：0.25、Mn：1.55、P：0.01、S：0.002、微合金化元素(V+Nb+Ti)：0.10、Als：0.020，其它为Fe和残留元素。

它的碳当量[Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：0.30。

生产方法如实施例一。

实施例三：

一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.15、Si：0.32、Mn：1.50、P：0.014、S：0.004、微合金化元素(V+Nb+Ti)：0.15、Als：0.028，其它为Fe和残留元素。

它的碳当量[Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：0.36。

生产方法如实施例一。

钢板机械性能检测成份及机械力学性能按GB/T16270-2009执行，具体见表1。

表1Q460D钢板机械力学性能

金相检测结果如表2所示：

表2：金相检测结果表

本次共试生产50mm厚Q460D 20批，屈服强度控制在470～490MPa，抗拉强度控制在570～700MPa，伸长率控制在17％-26％，0℃V型冲击功控制在140～160J，强度均达达到了Q460D的性能级别。

外检及探伤检测表面质量要求按GB/T709-2008严格执行；

探伤执行GB/T2970-2004III级探伤标准执行；

所研制的钢板外检，正品率100％；探伤正品率100％，其中合一级率为75％，三级合格率为25％，达到了预期效果。

Claims (3)

1.一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，其特征在于：包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.14～0.17、Si：0.25～0.40、Mn：1.45～1.55、P：≤0.018、S：≤0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti)：≤0.20、Als：≤0.035，其它为Fe和残留元素。

2.如权利要求1所述的50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，其特征在于：它的碳当量[Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.42。

3.如权利要求1所述的50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.KR铁水预处理：到站铁水必须进行脱硫，保证脱硫后铁水S≤0.005％，温大于1280℃；

b.转炉冶炼：入炉铁水Si含量在0.60％以下，铁水温度≥1270℃，废钢严格采用优质边角料，过程枪位控制在1.0-1.6m之间，严格按照石灰加入模型进行加入，确保终渣碱度在3.2-3.5之间，终点C含量控制在0.06％以上，P含量控制在0.015％以下，出钢过程中采用硅铝钡钙进行预脱氧，出钢前期采用挡渣塞进行挡渣，后期采用挡渣锥进行挡渣，出钢过程中严禁下渣，钢水到氩站后一次性加入铝线，确保氩后Als含量控制在0.040-0.060％之间，强吹3min后离站，离站温度控制1580℃以上；

c.LF精炼：钢水精炼采取大渣量进行造渣，白渣保持时间控制在10min以上；脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉、铝线等为主；精炼结束后确保软吹时间≥20min，杜绝暴吹现象发生；根据实际情况控制上钢温度，确保中包钢水过热度控制在15±5℃之内；

d.连铸浇注：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±5℃，拉速：0.7m/min，二冷制度采用8#水表，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红，浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微；

e.加热：铸坯加热III组钢加热工艺进行，考虑到实际加热炉炉温与铸坯存在一定的温差，最高加热温度为1240℃；

f.轧制：严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050℃～1150℃；采用TMCP轧制，凉钢厚度为80-100mm，为确保变形渗透，工作辊轧制线速度按≤1.5m/s控制，一阶段终轧温度在950℃～1000℃；二阶段开轧温度在920℃以下，二阶段采取小压下轧制，以确保原始板形，终轧温度≤860℃；

g.控冷：入水温度＞760℃，返红温度控制550～600℃，冷速控制在10～15℃/s，然后送往强力矫直机进行热矫直；

h.缓冷：钢板下线后进行缓冷，入缓冷坑温度≥300℃；堆冷时间大于24小时。

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