CN103045966B

CN103045966B - 一种优质高屈服强度结构钢s620ql1钢板及其生产方法

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Publication number: CN103045966B
Application number: CN201210586725.4A
Authority: CN
Inventors: 朱书成; 许少普; 袁永旗; 高照海; 李忠波; 唐郑磊; 于飒; 李亮亮; 杨阳; 张强
Original assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Current assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Priority date: 2012-12-30
Filing date: 2012-12-30
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2032-12-30
Also published as: CN103045966A

Abstract

本发明涉及一种优质高屈服强度结构钢S620QL1钢板及其生产方法，该钢板包含如下质量百分比的化学成分：C：0.06～0.16、Si：0.20～0.70、Mn：1.35～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Cr+Ni+B）：≤3.0、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。为得到上述钢板，其采取的生产方法包括：KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理等工艺，本发明通过合理的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，并通过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施，成功地研制出了厚度在150mm以下保性能、保探伤高屈服强度S620QL1结构钢板，其屈服强度控制在590～750MPa，抗拉强度控制在690～880MPa；伸长率控制在17%～25%；V型-60℃纵向冲击功控制在150～300J。

Description

一种优质高屈服强度结构钢S620QL1钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及到钢材，具体涉及到一种优质高屈服强度结构钢S620QL1钢板及其生产方法。

背景技术

S620QL1属于欧标EN10025中调质状态交货的高屈服强度结构钢，其具有强度高、韧性好、低温韧性优良、加工性能和焊接性能好、耐磨、耐腐蚀等特点。主要应用在工程机械、煤矿机械、造船和钢结构等领域。由于S620QL1不但要求较高的强度，而且要求良好的低温冲击韧性，生产难度较大，但近年来，其应用范围不断扩大，需求量增加。

发明内容

针对上述问题，本发明人经过试验、摸索，获得了一种厚度在150mm以下的保性能、保探伤高屈服强度结构钢S620QL1钢板，从而完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种厚度在150mm以下的保性能、保探伤高屈服强度结构钢S620QL1钢板。

本发明的另一目的在于提供这种高屈服强度结构钢S620QL1钢板生产方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是厚度在150mm以下的保性能、保探伤高屈服强度结构钢S620QL1钢板包含如下质量百分比的化学成分：C：0.06～0.16、Si：0.20～0.70、Mn：1.35～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Cr+Ni+B）：≤3.0、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。

碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.80。

为达到上述目的，本发明采取的生产方法包括：KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理等工艺，其中，KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃。

转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.050%，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按2.5～4.0控制，出钢碳≥0.05%，出钢P≤0.010%，S≤0.010%；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；

LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间≥15min，离站前加入硅钙线；

VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；正常在线包抽真空时间：（抽真空前钢水温度—目标离站温度）/1.7min；覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃；

连铸工艺：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±10℃，拉速：0.7m/min，比水量：0.80L/㎏，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，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；铸坯下线后要求堆冷≥12h。

加热工艺：加热温度及加热时间如下：预热段温度900～1000℃，加热段温度1220～1240℃，保温段温度1200～1220℃，加热速度11～13min/cm；

控制控冷：结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，一阶段采取“高温、低速、大压下”，开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在950℃～1000℃，待温厚度为成品厚度的2.2～2.5倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础；二阶段开轧温度≤900℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，累计压下率≥60%，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度780～860℃；

为了获得优良的综合力学性能，根据板厚的不同，轧后采用不同的层流冷却，通过调整冷却集管组数，确保冷却速度控制在15～30℃/S，返红温度在500～580℃之间，然后送往矫直机矫直。

堆冷工艺：钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥300℃，堆冷时间≥24h。通过缓冷，以避免内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有害气体溢出。

热处理工艺：淬火温度930±30℃，保温时间为T=1.5～2.5min/mm，回火温度为670±30℃，保温时间为T=3.5～4.5min/mm；

本发明通过合理的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，并通过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施，成功地研制出了厚度在150mm以下保性能、保探伤高屈服强度S620QL1结构钢板，其屈服强度控制在590～750MPa，抗拉强度控制在690～880 MPa；伸长率控制在17%～25%；V型-60℃纵向冲击功控制在150～300J。

具体实施方式

本发明采用KR铁水预处理、转炉冶炼、浇注，3800m宽厚板轧机轧制的方法生产S620QL1结构钢板，其工艺流程为：KR铁水预处理、顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24～60小时、推钢式加热炉/均热炉、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、热处理、外检、探伤、入库。

成分设计：

在技术方案中厚度在150mm以下保性能、保探伤高屈服强度结构钢S620QL1钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.06～0.16、Si：0.20～0.70、Mn：1.35～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Cr+Ni+B）：≤3.0、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。

KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃。

转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.050%，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢碳≥0.05%，出钢P≤0.010%，S≤0.010%；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；

结果分析

机械力学性能分析

成份及机械力学性能按EN 10025:2004-6执行，机械性能具体见下表。

S620QL1钢板机械力学性能

本次试生产150mm以下S620QL1共70批，各项性能指标均达到标准要求且富余量较大，其中屈服强度控制在590～750MPa，抗拉强度控制在690～880 MPa，；伸长率控制在17%～25%；V型-60℃纵向冲击功控制在150～300J，完全达到S620QL1标准要求。

外检及探伤

按照上述技术方案生产的的钢板，严格外检，正品率100%，按EN 10160进行探伤，其中达到S3/E3标准的比例为86%，达到S1/E1标准的比例为100%，达到了预期效果。

Claims

1.一种S620QL1高强度调质钢板，其包含如下质量百分比的化学成分：C：0.06～0.16、Si：0.20～0.70、Mn：1.35～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Cr+Ni+B）：≤3.0、Als：≤0.050，其它为Fe 和残留元素；其生产方法包括：KR 铁水预处理、转炉冶炼、LF 精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理工艺，在KR 铁水预处理工艺中，铁水必须进行扒渣处理，使得液面渣层厚度控制在≤20mm，铁水经KR 搅拌脱硫后保证铁水S ≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；转炉冶炼工艺中，严格控制入炉铁水质量，废钢严格采用优质边角料，合理控制炉渣碱度，入炉铁水S ≤ 0.005%、P≤0.050%，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，造渣碱度R 按2.5～4.0 控制，出钢碳≥ 0.05%，确保出钢P≤0.010%，S≤0.010%；点吹次数不得大于2 次，避免出钢过程下渣；在LF+VD精炼工艺中，LF精炼过程中全程吹氩，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间≥15min，离站前加入硅钙线；在VD精炼工艺中，VD真空度必须达到67Pa 以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2～5min 或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；上钢温度1565±15℃；在连铸工艺中，中包过热度15±10℃，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，铸坯下线后要求堆冷≥12h ；在加热工艺中，加热温度及加热时间如下：预热段温度900～1000℃，加热段温度1220～1240℃，保温段温度1200～1220℃，加热速度11～13min/cm；控制控冷：结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，一阶段采取“高温、低速、大压下”轧制，开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在950℃～1000℃，一阶段轧制结束后，中间坯采取晾温待轧，待温厚度为成品厚度的2.2～2.5倍；为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础；二阶段开轧温度≤900℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，累计压下率≥ 60%，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度780～860℃；为了获得优良的综合力学性能，根据板厚的不同，轧后采用不同的层流冷却，通过调整冷却集管组数，确保冷却速度控制在15～30℃/S，返红温度在500～580℃之间，然后送往矫直机矫直；在堆冷工艺中，钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥300℃，堆冷时间≥24h；在热处理工艺中，淬火温度930±30℃，保温时间为T=1.5～2.5min/mm，回火温度为670±30℃，保温时间为T=3.5～4.5min/mm。

2.如权利要求1所述S620QL1高强度调质钢板的生产方法，其生产方法包括：KR 铁水预处理、转炉冶炼、LF 精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理工艺，其特征在于：

①在KR 铁水预处理工艺中，铁水必须进行扒渣处理，使得液面渣层厚度控制在≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤ 21min、脱硫温降≤ 20℃；

②转炉冶炼工艺中，严格控制入炉铁水质量，废钢严格采用优质边角料，合理控制炉渣碱度，入炉铁水S≤0.005%、P≤0.050%，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，造渣碱度R 按2.5～4.0 控制，出钢碳≥0.05%，确保出钢P≤0.010%，S≤0.010%；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；

③在LF+VD精炼工艺中，LF精炼过程中全程吹氩，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间≥15min，离站前加入硅钙线；在VD精炼工艺中，VD真空度必须达到67Pa 以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2～5min 或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；上钢温度1565±15℃；

④在连铸工艺中，中包过热度15±10℃，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，铸坯下线后要求堆冷≥12h ；在加热工艺中，加热温度及加热时间如下：预热段温度900～1000℃，加热段温度1220～1240℃，保温段温度1200～1220℃，加热速度11～13min/cm；

⑤控制控冷：结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，一阶段采取“高温、低速、大压下”轧制，开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在950℃～1000℃，一阶段轧制结束后，中间坯采取晾温待轧，待温厚度为成品厚度的2.2～2.5倍；为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础；二阶段开轧温度≤900℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，累计压下率≥ 60%，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度780～860℃；为了获得优良的综合力学性能，根据板厚的不同，轧后采用不同的层流冷却，通过调整冷却集管组数，确保冷却速度控制在15～30℃/S，返红温度在500～580℃之间，然后送往矫直机矫直；在堆冷工艺中，钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥300℃，堆冷时间≥24h；

⑥在热处理工艺中，淬火温度930±30℃，保温时间为T=1.5～2.5min/mm，回火温度为670±30℃，保温时间为T=3.5～4.5min/mm。