CN102304668B - 一种高性能特厚钢板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能特厚钢板的制造方法，所述钢板按照质量百分比成分如下：C为0.14％、Si为0.31％、Mn为1.45％、P为0.02％、S为0.003％、Nb+V+Ti为0.020％，余量为Fe，步骤如下：(1)控制含碳当量冶炼；(2)采用Nb、V、Ti微合金化，钢包炉精炼后进行真空处理；(3)采用动态轻压下技术直弧型连铸机浇注板坯；(4)控制钢坯内部夹杂物；(5)加热；在轧机上进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制工艺采用奥氏体再结晶轧制工艺，第二阶段轧制工艺采用奥氏体未再结晶区轧制工艺；(6)加速冷却。与现有技术比较起来，采用本发明生产高性能特厚专用钢板，可以有效降低热处理成本和合金成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业特厚钢板加工工艺技术领域，特别是涉及一种高性能特厚钢板的制造方法。
背景技术
在钢板的生产中，通常将厚度为80mm以上的钢板称为特厚板，特厚钢板应用于重型机械制造、压力容器、锅炉制造、军工、海洋钻井平台、核电站、模具制造、桥梁、机场、交通等国民经济建设的各个方面，主要为高技术含量、高附加值产品，具有很大的市场需求和广阔的应用前景。而随着我国国民经济的快速发展，不仅对钢板厚度规格要求不断增加，而且性能要求不断提高。以前普遍采用300MPa级钢板，已经不能满足钢结构的发展需要，预计今后国内外大量使用的将是400MPa级别以上甚至更高级别的钢种。
国内已有工厂利用厚板轧机生产低合金高强度Q420特厚板的先例。不过大部分厂家在成分设计上微合金化元素添加量较高，且轧制厚板需进行热处理工序，成材成本较高，市场的竞争力较低。虽然有个别厂家生产出轧后非热处理的400MPa 100mm特厚板，但是它是利用现有钢种Q420钢的基础上进行的成分调整，相当于在同级别的钢种中进行调整，降低成本的效果不明显。如能在300MPa级别钢种的基础上进行成分调整以及轧后非热处理的情况下成产出符合GB/T1591-2008性能要求的具有优良低温冲击性能420MPa级90～100mm高强度特厚钢板，用以代替之前的生产方法，不仅将有效降低成本，产生巨大经济效益，而且增加了钢材的可回收性，对于我国经济的可持续发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种高性能特厚钢板的制造方法，使其不仅能生产出高性能的特厚专用钢板，与现有的生产方法比较起来，还可以有效降低热处理成本和合金成本。
本发明提供的一种高性能特厚钢板的制造方法，所述钢板按照质量百分比成分如下：C为0.14％、Si为0.31％、Mn为1.45％、P为0.02％、S为0.003％、Nb+V+Ti为0.020％，余量为Fe，工艺步骤如下：
(1)在冶炼工艺中，采用含碳当量控制在0.41％～0.43％之间的冶炼工艺；
(2)在冶炼工艺中，采用Nb、V、Ti微合金化，钢包炉精炼后进行真空处理；
(3)在冶炼工艺中，采用动态轻压下技术直弧型连铸机浇注板坯；
(4)在冶炼工艺中，控制钢坯内部A、B、C、D类夹杂物总量不超过1.5级，其中不出现A、B两类夹杂，气体含量控制为：O≤30ppm、N≤40ppm、H≤2ppm；
(5)在轧制工艺中，加热温度控制在1180℃～1240℃；在轧机上进行两阶段控制轧制，第一阶段开轧温度1130℃～1180℃，终轧温度1050℃～1120℃，第二阶段开轧温度840℃～880℃，终轧温度810℃～850℃；
(6)在轧后冷却工艺中，加速冷却，终冷温度控制在600℃～640℃之间；冷却速率3～8℃/s。
在上述技术方案中，Nb、V、Ti微合金化后，Nb、V和Ti总的含量≤0.040％。
在上述技术方案中，采用动态轻压下技术直弧型连铸机浇注板坯时，所述板坯为300mm断面铸坯。
在上述技术方案中，在轧制工艺中，将板坯加热时，加热速率为8℃/mm～11℃/mm；在轧机上进行两阶段控制轧制时，第一阶段轧制工艺采用奥氏体再结晶轧制工艺，轧制4～6道次，一阶段道次总压下率40％～60％，中间坯厚度1.4～1.5倍成品厚度，第二阶段轧制工艺采用奥氏体未再结晶区轧制工艺，轧制5～7道次，二阶段道次总压下率50％～70％。
在上述技术方案中，在轧后冷却工艺中，加速冷却过程时，上下水比控制在1.2～1.35之间。
在上述技术方案中，在冶炼工艺中，采用含碳当量控制为0.42％的冶炼工艺。
在上述技术方案中，Nb、V、Ti微合金化后，Nb、V和Ti总的含量为0.020％。
在上述技术方案中，在冶炼工艺中，钢坯内部气体含量控制为：O为23ppm、N为29ppm、H为1.3ppm。
在上述技术方案中，在轧制工艺中，将板坯加热时，加热温度控制在1210℃，加热速率9℃/mm；在轧机上进行两阶段控制轧制时，第一阶段轧制工艺开轧温度1155℃，终轧温度1085℃，轧制5道次，一阶段道次总压下率50％，中间坯厚度1.45倍成品厚度，第二阶段轧制工艺开轧温度860℃，终轧温度830℃，轧制6道次，二阶段道次总压下率60％。
在上述技术方案中，在轧后冷却工艺中，加速冷却过程时，上下水比控制在1.3；终冷温度控制在620℃；冷却速率5℃/s。
本发明的高性能特厚钢板的制造方法，具有以下有益效果：采用本发明不仅可以生产出高性能的特厚专用钢板，在Q345钢的基础上调整成分进行特厚板轧制可以大大降低生产成本，与现有的生产方法比较，本发明可以有效降低热处理成本和合金成本。其中，厚度规格90～100mm高性能特厚钢板的屈服强度≥380MPa，抗拉强度≥520MPa，延伸率≥20％，-20℃冲击功≥150J，具有良好的使用性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
实施例1
本发明的一种高性能特厚钢板的制造方法，所述钢板按照质量百分比成分如下：C为0.14％、Si为0.31％、Mn为1.45％、P为0.02％、S为0.003％、Nb+V+Ti为0.020％，余量为Fe，工艺步骤如下：
(1)在冶炼工艺中，采用含碳当量控制为0.41％的冶炼工艺；
(2)在冶炼工艺中，采用Nb、V、Ti微合金化，其中，Nb、V、Ti微合金化后，Nb、V和Ti总的含量为0.020％，钢包炉精炼后进行真空处理；
(3)在冶炼工艺中，采用动态轻压下技术直弧型连铸机浇注板坯，在本实施例中，所述板坯为300mm断面铸坯；
(4)在冶炼工艺中，控制钢坯内部A、B、C、D类夹杂物总量不超过1.5级，其中不出现A、B两类夹杂，气体含量控制为：O为23ppm、N为29ppm、H为1.3ppm；
(5)在轧制工艺中，加热温度控制在1180℃，加热速率8℃/mm；在轧机上进行两阶段控制轧制，在本实施例中，两阶段控制轧制是在4300mm轧机上进行。第一阶段轧制工艺采用奥氏体再结晶轧制工艺，开轧温度1130℃，终轧温度1050℃，轧制4道次，一阶段道次总压下率40％，中间坯厚度1.4倍成品厚度，第二阶段轧制工艺采用奥氏体未再结晶区轧制工艺，开轧温度840℃，终轧温度810℃，轧制5道次，二阶段道次总压下率50％；
(6)在轧后冷却工艺中，加速冷却，上下水比控制在1.2；终冷温度控制在600℃；冷却速率3℃/s。
根据Q420高性能特厚钢板的化学成分范围，先在130t转炉冶炼，随后浇注成300mm×2000mm×L的连铸坯，再在4300mm宽厚板生产线上进行轧制而成。
Q420高性能特厚钢板和普通Q345钢板的化学成分对比、铸坯内部质量对比和力学性能对比分别如表1、表2和表3所示：
表1高性能特厚板和普通钢板的化学成分对比(质量百分比，％)
表2高性能特厚板和普通钢板铸坯内部夹杂物及气体含量对比
表3高性能特厚板和普通钢板力学性能检验结果对比
从上表可以看出，与现有的Q345普通钢板比较，本发明厚度规格为90～100mm的Q420高性能特厚钢板的屈服强度≥380MPa，抗拉强度≥520MPa，延伸率≥20％，-20℃冲击功≥150J，具有良好的使用性能。
实施例2
本发明的一种高性能特厚钢板的制造方法，所述钢板按照质量百分比成分如下：C为0.14％、Si为0.31％、Mn为1.45％、P为0.02％、S为0.003％、Nb+V+Ti为0.020％，余量为Fe，工艺步骤如下：
(1)在冶炼工艺中，采用含碳当量控制为0.42％的冶炼工艺；
(2)在冶炼工艺中，采用Nb、V、Ti微合金化，其中，Nb、V、Ti微合金化后，Nb、V和Ti总的含量为0.020％，钢包炉精炼后进行真空处理；
(3)在冶炼工艺中，采用动态轻压下技术直弧型连铸机浇注板坯，在本实施例中，所述板坯为300mm断面铸坯；
(4)在冶炼工艺中，控制钢坯内部A、B、C、D类夹杂物总量不超过1.5级，其中不允许出现A、B两类夹杂，气体含量控制为：O为23ppm、N为29ppm、H为1.3ppm；
(5)在轧制工艺中，加热温度控制在1210℃，加热速率9℃/mm；在轧机上进行两阶段控制轧制，在本实施例中，两阶段控制轧制是在4300mm轧机上进行。第一阶段轧制工艺采用奥氏体再结晶轧制工艺，开轧温度1155℃，终轧温度1085℃，轧制5道次，一阶段道次总压下率50％，中间坯厚度1.45倍成品厚度，第二阶段轧制工艺采用奥氏体未再结晶区轧制工艺，开轧温度860℃，终轧温度830℃，轧制6道次，二阶段道次总压下率60％；
(6)在轧后冷却工艺中，加速冷却，上下水比控制在1.3；终冷温度控制在620℃；冷却速率5℃/s。
根据Q420高性能特厚钢板的化学成分范围，先在130t转炉冶炼，随后浇注成300mm×2000mm×L的连铸坯，再在4300mm宽厚板生产线上进行轧制而成。
Q420高性能特厚钢板和普通Q345钢板的化学成分对比、铸坯内部质量对比和力学性能对比分别如表1、表2和表3所示：
表1高性能特厚板和普通钢板的化学成分对比(质量百分比，％)
表2高性能特厚板和普通钢板铸坯内部夹杂物及气体含量对比
表3高性能特厚板和普通钢板力学性能检验结果对比
从上表可以看出，与现有的Q345普通钢板比较，本发明厚度规格为90～100mm的Q420高性能特厚钢板的屈服强度≥380MPa，抗拉强度≥520MPa，延伸率≥20％，-20℃冲击功≥150J，具有良好的使用性能。
实施例3
本发明的一种高性能特厚钢板的制造方法，所述钢板按照质量百分比成分如下：C为0.14％、Si为0.31％、Mn为1.45％、P为0.02％、S为0.003％、Nb+V+Ti为0.020％，余量为Fe，工艺步骤如下：
(1)在冶炼工艺中，采用含碳当量控制为0.43％的冶炼工艺；
(2)在冶炼工艺中，采用Nb、V、Ti微合金化，其中，Nb、V、Ti微合金化后，Nb、V和Ti总的含量为0.020％，钢包炉精炼后进行真空处理；
(3)在冶炼工艺中，采用动态轻压下技术直弧型连铸机浇注板坯，在本实施例中，所述板坯为300mm断面铸坯；
(4)在冶炼工艺中，控制钢坯内部A、B、C、D类夹杂物总量不超过1.5级，其中不允许出现A、B两类夹杂，气体含量控制为：O为23ppm、N为29ppm、H为1.3ppm；
(5)在轧制工艺中，加热温度控制在1240℃，加热速率11℃/mm；在轧机上进行两阶段控制轧制，在本实施例中，两阶段控制轧制是在4300mm轧机上进行。第一阶段轧制工艺采用奥氏体再结晶轧制工艺，开轧温度1180℃，终轧温度1120℃，轧制6道次，一阶段道次总压下率60％，中间坯厚度1.5倍成品厚度，第二阶段轧制工艺采用奥氏体未再结晶区轧制工艺，开轧温度880℃，终轧温度850℃，轧制7道次，二阶段道次总压下率70％；
(6)在轧后冷却工艺中，加速冷却，上下水比控制在1.35；终冷温度控制在640℃；冷却速率8℃/s。
根据Q420高性能特厚钢板的化学成分范围，先在130t转炉冶炼，随后浇注成300mm×2000mm×L的连铸坯，再在4300mm宽厚板生产线上进行轧制而成。
Q420高性能特厚钢板和普通Q345钢板的化学成分对比、铸坯内部质量对比和力学性能对比分别如表1、表2和表3所示：
表1高性能特厚板和普通钢板的化学成分对比(质量百分比，％)
表2高性能特厚板和普通钢板铸坯内部夹杂物及气体含量对比
表3高性能特厚板和普通钢板力学性能检验结果对比
从上表可以看出，与现有的Q345普通钢板比较，本发明厚度规格为90～100mm的Q420高性能特厚钢板的屈服强度≥380MPa，抗拉强度≥520MPa，延伸率≥20％，-20℃冲击功≥150J，具有良好的使用性能。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种高性能特厚钢板的制造方法，所述钢板按照质量百分比成分如下：C为0.14％、Si为0.31％、Mn为1.45％、P为0.02％、S为0.003％、Nb+V+Ti为0.020％，余量为Fe，工艺步骤如下：
（1）在冶炼工艺中，采用含碳当量控制在0.41％～0.43％之间的冶炼工艺；
（2）在冶炼工艺中，采用Nb、V、Ti微合金化，微合金化后Nb、V和Ti总的含量≤0.040%，钢包炉精炼后进行真空处理；
（3）在冶炼工艺中，采用动态轻压下技术直弧型连铸机浇注板坯，所述板坯为300mm断面铸坯；
（4）在冶炼工艺中，控制钢坯内部A、B、C、D类夹杂物总量不超过1.5级，其中不出现A、B两类夹杂，气体含量控制为：O≤30ppm、N≤40ppm、H≤2ppm；
（5）在轧制工艺中，加热温度控制在1180℃～1240℃，加热速率为8℃/mm~11℃/mm；在轧机上进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制工艺采用奥氏体再结晶轧制工艺，轧制4~6道次，一阶段道次总压下率40%~60%，中间坯厚度1.4~1.5倍成品厚度，第一阶段开轧温度1130℃~1180℃，终轧温度1050℃~1120℃，第二阶段轧制工艺采用奥氏体未再结晶区轧制工艺，轧制5~7道次，二阶段道次总压下率50%~70%，第二阶段开轧温度840℃～880℃，终轧温度810℃～850℃；
（6）在轧后冷却工艺中，加速冷却，上下水比控制在1.2~1.35之间，终冷温度控制在600℃～640℃之间；冷却速率3～8℃/s。
2.根据权利要求1所述的高性能特厚钢板的制造方法，其特征在于：在冶炼工艺中，采用含碳当量控制为0.42%的冶炼工艺。
3.根据权利要求1所述的高性能特厚钢板的制造方法，其特征在于：Nb、V、Ti微合金化后，Nb、V和Ti总的含量为0.020%。
4.根据权利要求1所述的高性能特厚钢板的制造方法，其特征在于：在冶炼工艺中，钢坯内部气体含量控制为：O为23ppm、N为29ppm、H为1.3ppm。
5.根据权利要求1所述的高性能特厚钢板的制造方法，其特征在于：在轧制工艺中，将板坯加热时，加热温度控制在1210℃，加热速率9℃/mm；在轧机上进行两阶段控制轧制时，第一阶段轧制工艺开轧温度1155℃，终轧温度1085℃，轧制5道次，一阶段道次总压下率50%，中间坯厚度1.45倍成品厚度，第二阶段轧制工艺开轧温度860℃，终轧温度830℃，轧制6道次，二阶段道次总压下率60%。
6.根据权利要求1所述的高性能特厚钢板的制造方法，其特征在于：在轧后冷却工艺中，加速冷却过程时，上下水比控制在1.3；终冷温度控制在620℃；冷却速率5℃/s。
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| PB01 | Publication | ||
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