CN105312842A - 一种具有优良z向性能的特厚钢板制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具有优良Z向性能的特厚钢板制造方法，钢水RH循环时间≥10min，控制钢中[H]＜1.5ppm、[O]＜20ppm；中间包目标过热度＜25℃；保护浇注上机前钢包静吹氩≥5min；铸坯与热坯堆垛缓冷≥24h。真空复合前铣光，铸坯对角线及组坯实际尺寸偏差均＜5mm，组坯间最大间隙≤3mm；焊接真空度＞0.01Pa，熔深≥30mm。复合坯装炉前用冷轧钢板包装，装炉炉温≤500℃，以10～30℃/min的速度加热至1150～1250℃，保温1～3h。轧前除鳞处理；横轧道次压下量为10～30mm，纵轧道次压下率5～30%，辊速控制在0.5～1.5m/s，并对钢板下表面喷水冷却；轧后与热钢板堆垛缓冷时间≥24小时。本发明钢板成材率≥85%，超声波探伤合格率≥95%，Z向性能达40%以上，最大厚度500mm。

Description

一种具有优良Z向性能的特厚钢板制造方法

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，尤其涉及一种具有优良Z向性能的特厚钢板制造方法。

背景技术

在科学技术和现代工业高速发展的今天，机械、水电和海洋工程等使用特厚钢板的领域和市场需求越来越大，对钢板的性能要求越来越高，厚度规格要求也由以前的60mm以下扩大到100mm以上甚至150mm以上。特厚板能广泛的应用于工程机械、桥梁、水电、核电、海洋工程及其他结构件，但150mm以上厚度规格钢板要保证探伤及性能均匀合格，其生产难度较大。

目前生产150mm以上特厚板一般采用大型模铸钢锭或者电渣重熔技术，但是大型钢锭的冶金质量差、成材率低，而且存在大量内部缺陷，导致钢板的探伤合格率和性能下降；电渣重熔虽然可以基本消除钢锭中的偏析、疏松以及缩孔等内部缺陷，但其较低的生产效率以及高额的生产成本使其仅适合少数特殊钢种生产。

如南阳汉冶特钢有限公司申请的名为“一种150mmQ245R特厚钢板及其生产方法”（申请号为201110176685.1）的专利，涉及一种150mmQ245R的容器钢，厚度只到150mm，其强度也只有250MPa级别，无论厚度和强度都不满足更厚更高强度级别的特厚板需要。

公开号CN101439348A公开了“一种生产特厚钢板的工艺方法”，是将两块板坯经过切割、平正、清洁，通过抽真空并焊合成一块新的板坯，然后进行加热、轧制，以解决大型模铸心部偏析和疏松的问题。但其实施例显示可生产最大厚度120mm，且没有明确钢板厚度方向性能。

“一种特厚钢板的复合制造方法”（公开号为CN102240894A）提供了一种生产特厚钢板的复合制造方法，系采用高温氢气还原+热轧的方法生产特厚钢板，需要将氢气加热至500℃左右，对铸坯表面的氧化铁皮进行还原，该工艺工序复杂，且在生产中存在较大危险隐患。

由以上对比专利可知，目前可用于水电、海洋工程等构件的特厚板生产存在如下不足：

1、产品厚度规格较小，适用范围窄；

2、生产工艺复杂，生产效率低、成本高，容易产生心部偏析、疏松等缺陷。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种厚度规格至500mm，能满足探伤标准，并具有优良Z向性能的特厚钢板的生产方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种具有优良Z向性能的特厚钢板制造方法，将2张或多张母坯经过真空复合焊接后轧制而成，其工艺包括转炉冶炼、LF炉外精炼、RH或VD真空处理、板坯连铸、板坯表面处理、真空复合、加热、轧制、堆垛缓冷，其具体制造方法为：

炼钢、连铸工艺：

钢水采用RH进行真空处理，RH循环时间≥10min，钢中[H]控制在1.5ppm以下、[O]控制在20ppm以下；中间包目标过热度＜25℃；全程保护浇注，上机前保证钢包静吹氩时间≥5min；铸坯下线后与热坯堆垛缓冷，缓冷时间≥24h。

真空复合工艺：

母坯真空复合前先对表面和侧边进行铣光，表中铣光面无残留铁皮和影响钢板结合的缺陷，在对铸坯上、下表面以及四个侧面铣光时，严格控制每组铸坯的尺寸，每个铸坯的对角线尺寸偏差控制在5mm内，组坯的实际尺寸偏差＜5mm，组坯间的最大间隙≤3mm；翻坯后的板坯表面不能有划痕或凹坑，进入真空室前要对铣光面用酒精进一步清洗，清洗后的坯料尽快进入真空室进行焊接；焊接之前进行点焊，以固定母坯间相对位置，焊接时真空室的真空度＞0.01Pa，熔深≥30mm，焊缝饱满，焊液流淌处不出现凹坑，焊缝起弧和收弧区域为一致的连续焊缝，无焊缝间断区域。

加热、轧制工艺：

复合坯装炉前用0.5～1.2mm厚的冷轧钢板进行覆盖包装，以防止加热时过度氧化；装炉时炉温控制在≤500℃，然后以10～30℃/min的加热速度加热至1150～1250℃，保温1～3h。

轧制前对坯料上下表面进行除鳞，确保钢坯上表面的异物清除干净；采用低速大压下量轧制，横轧道次压下量控制在10～30mm，纵轧道次压下率控制在5～30%，辊速均控制在0.5～1.5m/s，轧制过程中对钢板下表面进行喷水冷却，以防止钢板翘曲；钢板轧后尽快下线与热钢板堆垛缓冷，缓冷时间≥24小时。

本发明的有益效果为：

本发明方法简单易行，成材率高，钢板内部质量及Z向性能良好，其钢板成材率≥85%，钢板超声波探伤合格率≥95%，Z向性能达40%以上，可生产最大厚度达500mm的特厚钢板。

具体实施方式

实施例1：

生产500mm厚结构用345MPa级别的低合金钢，其化学成分质量百分比含量为：C0.17％、Si0.45%、Mn1.65%，V0.03%、Nb0.02%、Als0.025%，其余为Fe以及不可避免的杂质。具体制造方法为：

冶炼、连铸：采用RH进行真空处理，RH循环时间20min，钢中[H]控制在1.0ppm、[O]控制在20ppm；中间包目标过热度按20℃控制。全程保护浇注，连铸投入轻压下，上机前保证钢包静吹氩时间10min，铸坯下线后与热坯堆垛缓冷，缓冷时间24小时。

真空复合：采用3块300mm厚铸坯进行复合焊接，母坯铣光后对角线尺寸偏差控制在1.5mm，组坯的实际尺寸偏差为1.5mm，组坯间的最大间隙0.5mm。清洗后的坯料直接进入真空室进行点焊，点焊宽度方向8个点，长度方向10个点，焊接时采用对边焊接的顺序进行焊接，焊接时真空室的真空度0.005Pa，熔深30mm，焊缝饱满，焊液流淌处没有凹坑，焊缝起弧和收弧区域为一致的连续焊缝，不存在焊缝间断区域。

加热轧制：复合坯装炉前用0.8mm厚的冷轧钢板进行覆盖包装。装炉时炉温500℃，然后以15℃/min的速度加热至1200℃保温3h。轧制前对坯料上下表面进行除鳞，轧制时采用低速大压下量，横轧两个道次，压下量分别为10mm和12mm，纵轧道次压下率为5%，辊速0.5m/s，轧制过程中对钢板下表面进行喷水冷却，防止钢板翘曲，钢板轧后下线与热钢板堆垛缓冷48小时。

实施例1钢板成材率85%，按GB/T2970Ⅰ级标准超声波探伤合格率95%，Z向性能45%.

实施例2：

生产130mm厚的核电用钢A36，其化学成分质量百分比含量为：C0.15％、Si0.26%、Mn0.75%，Als0.016%，其余为Fe以及不可避免的杂质。

冶炼、连铸：采用RH进行真空处理，RH循环时间15min，钢中[H]控制在1.5ppm、[O]控制在15ppm；中间包目标过热度25℃控制；全程保护浇注，连铸投入轻压下，上机前保证钢包静吹氩时间8min，铸坯下线后与热坯堆垛缓冷，缓冷时间24小时。

真空复合：采用2块250mm厚铸坯进行复合焊接，母坯铣光后对角线尺寸偏差控制在1.2mm，组坯的实际尺寸偏差为1.1mm，组坯间的最大间隙0.4mm；清洗后的坯料直接进入真空室进行点焊，点焊宽度方向6个点，长度方向10个点，焊接时采用对边焊接的顺序进行焊接，焊接时真空室的真空度0.009Pa，熔深60mm，焊缝饱满，焊液流淌处没有凹坑，焊缝起弧和收弧区域为一致的连续焊缝，不存在焊缝间断区域。

加热轧制：复合坯装炉前用0.5mm厚的冷轧钢板进行覆盖包装，装炉时炉温450℃，然后以30℃/min的速度加热至1200℃保温2h；轧制前对坯料上下表面进行除鳞，轧制时采用低速大压下量，横轧两个道次，压下量分别为15mm和18mm，纵轧道次压下率为8%，辊速0.8m/s，轧制过程中对钢板下表面进行喷水冷却，防止钢板翘曲，钢板轧后下线与热钢板堆垛缓冷24小时。

实施例2钢板成材率95%，按GB/T2970Ⅰ级标准超声波探伤合格率100%，Z向性能55%。

实施例3：

生产280mm厚结构用45#钢，其化学成分质量百分比含量为：C0.45％、Si0.36%、Mn0.72%、Als0.012%，其余为Fe以及不可避免的杂质。

冶炼连铸：采用RH进行真空处理，RH循环时间10min，钢中[H]控制在1.4ppm、[O]控制在18ppm；中间包目标过热度按25℃控制；全程保护浇注，连铸投入轻压下，上机前保证钢包静吹氩时间5min，铸坯下线后与热坯堆垛缓冷，缓冷时间28小时。

真空复合：采用2块300mm厚铸坯进行复合焊接，母坯铣光后对角线尺寸偏差控制在4.5mm，组坯的实际尺寸偏差为3.5mm，组坯间的最大间隙2.5mm；清洗后的坯料直接进入真空室进行点焊，点焊宽度方向5个点，长度方向8个点，焊接时采用对边焊接的顺序进行焊接，焊接时真空室的真空度0.007pa，熔深50mm，焊缝饱满，焊液流淌处没有凹坑，焊缝起弧和收弧区域为一致的连续焊缝，不存在焊缝间断区域。

加热轧制：复合坯装炉前用1.2mm厚的冷轧钢板进行覆盖包装，装炉时炉温100℃，然后以10℃/min的速度加热至1200℃保温1h；轧制前对坯料上下表面进行除鳞，轧制时采用低速大压下量，横轧两个道次，压下量分别为15mm和20mm，纵轧道次压下率为10%，辊速1.2m/s，轧制过程中对钢板下表面进行喷水冷却，防止钢板翘曲，钢板轧后下线与热钢板堆垛缓冷36小时。

实施例3钢板成材率90%，按GB/T2970Ⅰ级标准超声波探伤合格率90%，Z向性能50%。

Claims (1)

1.一种具有优良Z向性能的特厚钢板制造方法，将2张或多张母坯经过真空复合焊接后轧制而成，其工艺包括转炉冶炼、LF炉外精炼、RH或VD真空处理、板坯连铸、板坯表面处理、真空复合、加热、轧制、堆垛缓冷，其特征在于，具体制造方法为：

炼钢、连铸工艺：

钢水采用RH进行真空处理，RH循环时间≥10min，钢中[H]控制在1.5ppm以下、[O]控制在20ppm以下；中间包目标过热度＜25℃；全程保护浇注，上机前保证钢包静吹氩时间≥5min；铸坯下线后与热坯堆垛缓冷，缓冷时间≥24h；

真空复合工艺：

母坯真空复合前先对表面和侧边进行铣光，表中铣光面无残留铁皮和影响钢板结合的缺陷，在对铸坯上、下表面以及四个侧面铣光时，严格控制每组铸坯的尺寸，每个铸坯的对角线尺寸偏差控制在5mm内，组坯的实际尺寸偏差＜5mm，组坯间的最大间隙≤3mm；翻坯后的板坯表面不能有划痕或凹坑，进入真空室前要对铣光面用酒精进一步清洗，清洗后的坯料尽快进入真空室进行焊接；焊接之前进行点焊，以固定母坯间相对位置，焊接时真空室的真空度＞0.01Pa，熔深≥30mm，焊缝饱满，焊液流淌处不出现凹坑，焊缝起弧和收弧区域为一致的连续焊缝，无焊缝间断区域；

加热、轧制工艺：

复合坯装炉前用0.5～1.2mm厚的冷轧钢板进行覆盖包装，以防止加热时过度氧化；装炉时炉温控制在≤500℃，然后以10～30℃/min的加热速度加热至1150～1250℃，保温1～3h；

轧制前对坯料上下表面进行除鳞，确保钢坯上表面的异物清除干净；采用低速大压下量轧制，横轧道次压下量控制在10～30mm，纵轧道次压下率控制在5～30%，辊速均控制在0.5～1.5m/s，轧制过程中对钢板下表面进行喷水冷却，以防止钢板翘曲；钢板轧后尽快下线与热钢板堆垛缓冷，缓冷时间≥24小时。