CN104988390A - 连铸坯生产e级特厚高强度钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸坯生产E级特厚高强度钢板及其生产方法，其化学成分的重量百分含量为：C 0.16%～0.19%，Si 0.15%～0.55%，Mn 1.45%～1.58%，P≤0.018%，S≤0.015%，Nb 0.020%～0.025%，Alt 0.020%～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；碳当量CEV 0.40%～0.46%。本方法采用优化的成分、高的冶炼技术、优化的连铸工艺（低浇铸过热度、低拉坯速度、合理轻压下）、改进的加热轧制工艺（分段式加热）冶炼出330mm厚的优质连铸坯。本发明直接使用连铸坯代替钢锭作为坯料，克服了现有技术的不足、较钢锭成材相比，简化生产工艺、降低生产成本与周期；较复合坯生产相比，省略了板坯复合加工过程。本方法用连铸坯生产高强度钢板将厚度扩大至240mm，并且压缩比首次降低至1.38。

Description

连铸坯生产E级特厚高强度钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种高强度钢板及其生产方法，尤其是一种连铸坯生产E级特厚高强度钢板及其生产方法。

背景技术

随着国内外中厚板连铸技术（冷却速度快、连续拉坯、浇铸条件可控稳定）的快速发展，连铸成材厚度范围要求日益扩大，市场对连铸特厚低合金、低合金高强钢度的钢板需求越来越多。目前，国内外钢铁生产行业生产150mm及以上的钢板都需要钢锭、电渣重熔或复合坯生产，生产周期长，成本高，工艺复杂，且成材率不高，产品质量不稳定，市场竞争力较差，难以满足客户要求。因此，钢铁行业一直致力于扩大连铸坯生产规格，用连铸代替其它坯生产大厚度钢板。

经检索，发现专利公开号CN101876000A公开了一种采用连铸坯生产高韧性特厚板的方法(申请号为200910237736.X)。该方法生产的Q345EZ25钢板最大厚度130mm，所用连铸坯规格为320*2000*L，压缩比达2.46，工艺采用控轧+正火，虽然在成分上不添加Nb、V、Ti 等微合金化元素，但该方法生产的钢板厚度规格小，压缩比较大，工艺上也采用了复杂的控轧技术，生产难度相对较低。

专利公开号CN103397251A公开了用连铸坯生产厚度为150～190mm的桥梁用钢及其工艺(申请号为201310335983.X)。该方法生产的345MPa级别桥梁钢板最大厚度190mm，连铸坯厚度为300mm，压缩比达1.58，工艺采用控轧；成分上加入多种微合金元素（Nb、V、Ti、Ni）来提高奥氏体稳定性及低温韧性。此方法虽然用较小的压缩比生产了厚度达190mm的桥梁钢板，但化学成分中含有多种微合金元素（Nb、V、Ti、Ni）且总量在0.22～0.52%之间，这些微量元素价格非常昂贵，相对的增加了钢板的生产成本，这中高能耗的生产技术在减量化生产精品的钢铁市场中并不占优势。

专利公开号CN102330017A公开了小压缩比条件下使用连铸坯生产特厚钢板的方法(申请号为201110302954.4)。该方法生产的Q345EZ35钢板最大厚度140mm，连铸坯厚度为300mm，压缩比达2.14，工艺采用控轧+正火。该方法在成分上同样加入了如Nb、Ti多种微合金元素，利用Nb、Ti复合强化，正火后得到稳定的钢板力学性能，生产成本也较高，并且连铸坯生产的钢板厚度仅140mm，现有的连铸坯技术完全能够生产。

专利申请公开号CN103725964A公开了一种新型低合金钢Q345系列特厚板及其生产方法(申请号为201310736925.8)。该方法生产的Q345系列低合金钢板最大厚度200mm，冶炼前要先进行KR铁水预处理，成分上加入了Cr微合金元素。可见，该方法生产的钢板厚度有一定提高，但是通过多加入冶炼流程完成的，生产周期增长，成本高，工艺变得复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种小压缩比、连铸坯生产E级特厚高强度钢板；本发明还提供了一种连铸坯生产E级特厚高强度钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明化学成分的重量百分含量为：C 0.16%～0.19%，Si 0.15%～0.55%，Mn 1.45%～1.58%，P≤0.018%，S≤0.015%，Nb 0.020%～0.025%，Alt 0.020%～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；碳当量CEV 0.40%～0.46%。

本发明所述钢板厚度为190～240mm。

本发明方法包括冶炼、连铸、加热、轧制和热处理工序；所述连铸工序所得钢坯化学成分的重量百分含量如上所述；

所述连铸工序：连铸浇钢的过热度为10～25℃，拉速为0.6～0.7m/min；

所述加热工序：钢坯加热至800～900℃，保温15～20min；然后加热至均热段进行保温。

本发明所述连铸工序：连铸后段压下3.0～3.5mm。连铸后线下堆垛缓冷，堆垛温度为800～900℃，堆垛时间为24h及以上。

本发明所述加热工序：加热系数≥10min/cm，最高加热温度1260℃，均热温度1220～1240℃，均热段保温时间≥50min。

本发明所述轧制工序：开轧温度1050～1150℃；轧后ACC快速冷却，返红温度650～750℃；最后钢板进行堆垛缓冷。轧制总道次控制在5～7道次，单道次压下量控制在≥15mm；堆垛温度为≥500℃，堆垛时间≥48h。

本发明所述热处理工序：钢板先经正火处理，正火温度900±10℃，保温时间≥2min/mm+1h；出炉后加速冷却；然后空冷至钢板表面温度≤200℃进行堆垛。利用车底炉正火；加速冷却介质为水，入水时间为2～3min。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明在成分上减少或降低Nb、V、Ti、Ni 等贵重金元素及含量。本发明采用单加微合金元素Nb，不加入V、Ti、Ni元素，同时控制较低的P、S元素含量的思路；保证Nb(CN) 化合物在奥氏体中的形变诱导析出来抑制奥氏体再结晶，从而细化铁素体晶粒，并起到沉淀强化作用，得到正火后综合性能良好的钢板，其Z向性能满足Z35。本发明生产成本相对低廉，充分体现出低成本、节约化的设计理念。

本发明方法采用优化的成分、高的冶炼技术、优化的连铸工艺（低浇铸过热度、低拉坯速度、合理轻压下）、改进的加热轧制工艺（分段式加热）冶炼出330mm厚的优质连铸坯。本发明直接使用连铸坯代替钢锭作为坯料，克服了现有技术的不足，较钢锭成材相比，提高成材率、降低生产成本与周期；较复合坯生产相比，省略了板坯复合加工过程。本发明用连铸坯生产高强度钢板将厚度扩大至240mm，并且压缩比首次降低至1.38。

本发明方法的连铸坯规格为330*2400*L，即在更小的压缩比1.38条件下能够生产出190～240mm厚的铁素体+珠光体组织的高强度钢板；压缩比更小、成分更节约。本发明方法所得钢板屈服强度≥330MPa，抗拉强度在500～600MPa范围，延伸率≥24%，钢板板厚1/4处在-40℃下的纵向冲击功＞100J，Z向性能可达Z35级别；超声波探伤满足EN10160标准的S1E1级要求。

本发明方法的生产工艺简便、成本低廉，所得钢板综合力学性能好，满足高的低温韧性，适于钢铁企业大规模生产。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例2所得200mm厚度钢板的1/4厚度处100X金相组织；

图2是本发明实施例3所得210mm厚度钢板的1/4厚度处100X金相组织；

图3是本发明实施例6所得240mm厚度钢板的1/4厚度处100X金相组织。

具体实施方式

本连铸坯生产E级特厚高强度钢板采用下述工艺方法生产而成：

（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼，然后转入LF精炼，单加微合金元素Nb，进行微合金化。冶炼时全程保证吹氩良好，过程加强脱氧控制。整个精炼过程Al线400米以上，精炼白渣保持时间≥25min，石灰用量≥14kg/t钢，精炼总时间≥45min，过程及扒渣Al≥0.010%。精炼完毕后转入VD炉真空进行脱气处理，真空保持时间不低于15min。

（2）连铸工序：连铸浇钢的过热度为10～25℃，拉速为0.6～0.7m/min，最好为0.65m/min；连铸后线下堆垛缓冷，堆垛温度为800～900℃，堆垛时间为24h及以上；连铸坯规格为330*2400*L。

所得连铸坯化学成分的重量百分含量为：C 0.16%～0.19%，Si 0.15%～0.55%，Mn 1.45%～1.58%，P≤0.018%，S≤0.015%，Nb 0.020%～0.025%，Alt 0.020%～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；碳当量CEV 0.40%～0.46%。

所述连铸工序中，采用电磁搅拌和轻压下技术，减轻铸坯中心偏析；即在连铸坯液芯末端附近施加压力，产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量，可消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，轻压下所产生的挤压作用促进液芯中心富集溶质元素钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配，从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密。

所述轻压下为：连铸后段（9～11段）静态轻压下，压下3.0～3.5mm；最好压下3.2mm，各段压下分别为：第9段压下0.8mm、第10段压下1.2mm、第11段压下1.2mm。

（3）加热工序：所述连铸坯在均热炉中分段式加热，即加热至800～900℃时，保温15～20min，后加热至均热段进行保温，缩小厚度方向上的温度差；加热系数≥10min/cm，最高加热温度1260℃，均热温度1220～1240℃，均热段保温时间≥50min。

（4）轧制工序：开轧温度1050～1150℃；充分利用高温大压下实现铸坯内部疏松压合消除，轧制总道次控制在5～7道次，单道次压下量控制在≥15mm；轧后ACC快速冷却，返红温度650～750℃；最后钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度为≥500℃，堆垛时间≥48h。本工序利用高温大压下和轧后ACC快速冷却使钢板得到细化的组织，所得钢板厚度为190～240mm。

（5）热处理工序：钢板先经车底炉进行正火处理，正火温度900±10℃，保温时间≥2min/mm+1h，以保证大厚度钢板厚度方向温度均匀，降低厚度方向上的温度差；出炉后入水加速冷却，加速冷却介质为水，入水时间为2～3min；然后空冷至钢板表面温度≤200℃进行堆垛。

实施例1：本E级特厚高强度钢板的成分配比以及具体生产工艺如下所述。

本钢板厚度为190mm，由以下重量百分含量的成分组成：C 0.16%，Si 0.35 %，Mn 1.48%，P 0.015%，S 0.002%，Nb 0.024%，Alt 0.033%，余量为Fe和不可避免的杂质，CEV=0.42%。

本高强度钢板生产方法的工序步骤如下：（1）冶炼连铸工序：将钢水先经电炉冶炼，然后转入LF精炼，全程保证吹氩良好，整个精炼过程Al线450m，精炼白渣保持时间30min，石灰用量16kg/t钢，精炼总时间50min，过程及扒渣Al≥0.010%。精炼后转入VD炉真空进行脱气处理，真空保持时间为17min。之后进行连铸浇钢过程，过热度为15～21℃，拉速0.65m/min；连铸后段（9～11段）轻压下3.2mm，生产出330mm厚度的连铸坯，并使铸坯组分满足要生产的钢板的组分要求；连铸后线下堆垛缓冷，堆垛温度为880℃，堆垛时间为30h。

（2）加热轧制：加热系数10min/cm，即10*33=330min；所述连铸坯加热至840～880℃时，保温20min；连铸坯最高加热温度1260℃，均热保温温度1220～1230℃，保温60min。在1050℃开轧，控制在7个道次，单道次压下量控制在≥15mm；轧后进行在线快速冷却，返红温度700℃；最后钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度为600℃，堆垛时间48h。

（3）正火处理：正火温度为910℃，保温时间为2min/mm+1h，即2*190min+1h=440min；出炉后入水槽2.5min；然后空冷至钢板表面温度180℃进行堆垛，即可得到所述的E级特厚高强度钢板。所得E级特厚高强度钢板的力学性能及探伤级别见表1。

实施例2：本E级特厚高强度钢板的成分配比以及具体生产工艺如下所述。

本钢板厚度为200mm，由以下重量百分含量的成分组成：C 0.16%，Si 0.44%，Mn 1.50%，P 0.009%，S 0.010%，Nb 0.023%，Alt 0.020%，余量为Fe和不可避免的杂质，CEV=0.42%。

本高强度钢板生产方法的工序步骤如下：（1）冶炼连铸工序：冶炼工艺同实施例1。连铸过程中，过热度在18～22℃之间，拉速0.65m/min；连铸后段（9～11段）轻压下3.2mm，生产出330mm厚度的连铸坯；连铸后线下堆垛缓冷，堆垛温度为830℃，堆垛时间为24h。

（2）加热轧制：加热系数11min/cm，即11*33=363min；所述连铸坯加热至850～900℃时，保温16min；连铸坯最高加热温度1250℃，均热保温温度1230～1240℃，保温70min。1150℃开轧，控制在6个道次，单道次压下量控制在≥17mm；轧后进行在线快速冷却，返红温度670℃；最后钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度为580℃，堆垛时间52h。

（3）正火处理：正火温度为890℃，保温时间为2.2min/mm+1h，即2.2*200min+1h=500min；出炉后入水槽3min；然后空冷至钢板表面温度160℃进行堆垛，即可得到所述的E级特厚高强度钢板。所得E级特厚高强度钢板的力学性能及探伤级别见表1。

实施例3：本E级特厚高强度钢板的成分配比以及具体生产工艺如下所述。

本钢板厚度为210mm，由以下重量百分含量的成分组成：C 0.18%，Si 0.15 %，Mn 1.48%，P 0.011%，S 0.015%，Nb 0.022%，Alt 0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质，CEV=0.44%。

本高强度钢板生产方法的工序步骤如下：（1）冶炼连铸工序：冶炼工艺同实施例1。连铸过程中，过热度为15～20℃，拉速0.65m/min；连铸后段（9～11段）轻压下3.3mm，生产出330mm厚度的连铸坯；连铸后线下堆垛缓冷，堆垛温度为900℃，堆垛时间为26h。

（2）加热轧制：加热系数12min/cm，即12*33=396min；所述连铸坯加热至800～850℃时，保温18min；连铸坯最高加热温度1240℃，均热保温温度1225～1235℃，保温90min。在1100℃开轧，控制在6个道次，单道次压下量控制在≥15mm；轧后进行在线快速冷却，返红温度720℃；最后钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度为500℃，堆垛时间55h。

（3）正火处理：正火温度为900℃，保温时间为2.5min/mm+1h，即2.5*210min+1h=585min；出炉后入水槽2min；然后空冷至钢板表面温度180℃进行堆垛，即可得到所述的E级特厚高强度钢板。所得E级特厚高强度钢板的力学性能及探伤级别见表1。

实施例4：本E级特厚高强度钢板的成分配比以及具体生产工艺如下所述。

本钢板厚度为220mm，由以下重量百分含量的成分组成：C 0.17%，Si 0.55%，Mn 1.50%，P 0.016%，S 0.012%，Nb 0.025%，Alt 0.044%，余量为Fe和不可避免的杂质，CEV=0.44%。

本高强度钢板生产方法的工序步骤如下：（1）冶炼连铸工序：同实施例1。

（2）加热轧制：加热系数12min/cm，即12*33=396min；所述连铸坯加热至830～870℃时，保温15min，后加热至均热段进行保温；连铸坯最高加热温度1260℃，均热保温温度1225～1235℃，保温65min。1080℃开轧，控制在7个道次，单道次压下量控制在≥16mm。轧后进行在线冷却，返红温度700℃；最后钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度为600℃，堆垛时间65h。

（3）正火处理：正火温度为900℃，保温时间为2.1min/mm+1h，即2.1*220min+1h=522min，出炉后入水槽2.5min；然后空冷至钢板表面温度170℃进行堆垛，即可得到所述的E级特厚高强度钢板。所得E级特厚高强度钢板的力学性能及探伤级别见表1。

实施例5：本E级特厚高强度钢板的成分配比以及具体生产工艺如下所述。

本钢板厚度为230mm，由以下重量百分含量的成分组成：C 0.19%，Si 0.23%，Mn 1.45%，P 0.015%，S 0.003%，Nb 0.023%，Alt 0.028%，余量为Fe和不可避免的杂质，CEV=0.45%。

本高强度钢板生产方法的工序步骤如下：（1）冶炼连铸工序：经电炉冶炼的钢水转入LF精炼，全程保证吹氩良好，整个精炼过程Al线420m，精炼白渣保持时间25min，石灰用量20kg/t钢，精炼总时间45min，过程及扒渣Al≥0.010%。再进行VD真空处理，真空保持时间为18min。之后进行连铸，过热度在20～25℃之间，拉速0.7m/min；连铸后段（9～11段）轻压下3.0mm，生产出330mm厚度的连铸坯；连铸后线下堆垛缓冷，堆垛温度为850℃，堆垛时间为28h。

（2）加热轧制：加热系数12min/cm，即12*33=396min；所述连铸坯加热至840～890℃时，保温20min；连铸坯最高加热温度1250℃，均热保温温度1220～1230℃，保温80min。1100℃开轧，控制在5个道次，单道次压下量控制在≥20mm；轧后进行在线快速冷却，返红温度650℃；最后钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度为550℃，堆垛时间60h。

（3）正火处理：正火温度为910℃，保温时间为2min/mm+1h，即2*230min+1h=520min；出炉后入水槽2.5min；然后空冷至钢板表面温度200℃进行堆垛，即可得到所述的E级特厚高强度钢板。所得E级特厚高强度钢板的力学性能及探伤级别见表1。

实施例6：本E级特厚高强度钢板的成分配比以及具体生产工艺如下所述。

本钢板厚度为240mm，由以下重量百分含量的成分组成：C 0.18%，Si 0.36%，Mn 1.58%，P 0.018%，S 0.002%，Nb 0.020%，Alt 0.036%，余量为Fe和不可避免的杂质，CEV=0.46%。

本高强度钢板生产方法的工序步骤如下：（1）冶炼连铸工序：经电炉冶炼的钢水转入LF精炼，全程保证吹氩良好，整个精炼过程Al线500m，精炼白渣保持时间35min，石灰用量14kg/t钢，精炼总时间60min，过程及扒渣Al≥0.010%。再进行VD真空处理，真空保持时间为15min。之后进行连铸，过热度在10～15℃之间，拉速为0.6m/min；连铸后段（9～11段）轻压下3.5mm，生产出330mm厚度的连铸坯；连铸后线下堆垛缓冷，堆垛温度为800℃，堆垛时间为25h。

（2）加热轧制：加热系数15min/cm，即15*33=495min；所述连铸坯加热至840～890℃时，保温20min，后加热至均热段进行保温；连铸坯最高加热温度1260℃，均热保温温度1220～1230℃，保温50min。1050℃开轧，控制在5个道次，单道次压下量控制在≥18mm。轧后进行在线冷却，返红温度750℃；最后钢板进行堆垛缓冷，堆垛温度为650℃，堆垛时间50h。

（3）正火处理：正火温度为910℃，保温时间为2min/mm+1h，即2*240min+1h=540min，出炉后入水槽2min30S；然后空冷至钢板表面温度200℃进行堆垛，即可得到所述的E级特厚高强度钢板。所得E级特厚高强度钢板的力学性能及探伤级别见表1。

表1：各实施例所得钢板的力学性能及探伤级别

从表1 的力学性能测试结果可以看出，连铸坯生产的190～240mm特厚E级高强度钢板各项力学性能较好，具有良好的强韧性配合。所得钢板屈服强度≥330MPa，抗拉强度在500～600MPa范围，延伸率≥24%，钢板板厚1/4处在-40℃下的纵向冲击功＞100J，Z向性能可达Z35级别；超声波探伤满足EN10160标准的S1E1级要求。

从图1～图3 的金相组织来看，用连铸坯生产的E级特厚高强度钢板的组织由铁素体+珠光体构成的混合组织，组织致密均匀，没有疏松、裂纹等缺陷；偏析较少，带状组织级别低；晶粒细小，晶粒度在7.0～8.0级；非金属夹杂物小于1.5级。

本发明并不局限于上述实施例，按照本发明提供的成分要求和生产工艺要求，均可实施。

Claims (10)

1.一种连铸坯生产E级特厚高强度钢板，其特征在于，其化学成分的重量百分含量为：C 0.16%～0.19%，Si 0.15%～0.55%，Mn 1.45%～1.58%，P≤0.018%，S≤0.015%，Nb 0.020%～0.025%，Alt 0.020%～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；碳当量CEV 0.40%～0.46%。

2.根据权利要求1所述的连铸坯生产E级特厚高强度钢板，其特征在于：所述钢板厚度为190～240mm。

3.一种连铸坯生产E级特厚高强度钢板的生产方法，其特征在于：其包括冶炼、连铸、加热、轧制和热处理工序；所述连铸工序所得钢坯化学成分的重量百分含量为：C 0.16%～0.19%，Si 0.15%～0.55%，Mn 1.45%～1.58%，P≤0.018%，S≤0.015%，Nb 0.020%～0.025%，Alt 0.020%～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；碳当量CEV 0.40%～0.46%；

所述连铸工序：连铸浇钢的过热度为10～25℃，拉速为0.6～0.7m/min；

所述加热工序：钢坯加热至800～900℃，保温15～20min；然后加热至均热段进行保温。

4.根据权利要求3所述的连铸坯生产E级特厚高强度钢板的生产方法，其特征在于，所述连铸工序：连铸后段压下3.0～3.5mm。

5.根据权利要求3所述的连铸坯生产E级特厚高强度钢板的生产方法，其特征在于，所述连铸工序：连铸后线下堆垛缓冷，堆垛温度为800～900℃，堆垛时间为24h及以上。

6.根据权利要求3所述的连铸坯生产E级特厚高强度钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序：加热系数≥10min/cm，最高加热温度1260℃，均热温度1220～1240℃，均热段保温时间≥50min。

7.根据权利要求3所述的连铸坯生产E级特厚高强度钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序：开轧温度1050～1150℃；轧后ACC快速冷却，返红温度650～750℃；最后钢板进行堆垛缓冷。

8.根据权利要求7所述的连铸坯生产E级特厚高强度钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序：轧制总道次控制在5～7道次，单道次压下量控制在≥15mm；堆垛温度为≥500℃，堆垛时间≥48h。

9.根据权利要求3－8任意一项所述的连铸坯生产E级特厚高强度钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序：钢板先经正火处理，正火温度900±10℃，保温时间≥2min/mm+1h；出炉后加速冷却；然后空冷至钢板表面温度≤200℃进行堆垛。

10.根据权利要求8所述的连铸坯生产E级特厚高强度钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序：利用车底炉正火；加速冷却介质为水，入水时间为2～3min。