CN109722597A - 一种具有良好耐低温韧性薄规格高强度钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有良好耐低温韧性薄规格高强度钢板及其低成本生产方法。该钢板按重量百分比包含如下化学成分：C：0.11～0.17％、Si：0.20～0.50％、Mn：1.00～1.50％、S≤0.010％、P≤0.020％、Nb：0.010～0.030％、Ti：0.010～0.020％、Als：0.015～0.050％，其余为Fe和微量杂质。上述钢板的制备方法包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、热矫以及空冷。本发明获得的8～10mm厚度钢板屈服强度达到380～490MPa，抗拉强度达到510～630MPa，‑47℃V型缺口夏比冲击功≥110J。

Description

一种具有良好耐低温韧性薄规格高强度钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种薄规格高强度钢板及其制造方法，特别涉及一种-47℃耐低温冲击性能优良的高强度薄规格钢板及其低成本生产方法，属于低合金钢领域。

背景技术

近年来，随着终端用户从控制成本的角度不断提出并升级对宽厚板产品轻量化、高强度、耐低温、易加工、低成本等方面的使用需求，特别是在耐低温冲击韧性方面新增了保证-45℃低温冲击功的个性化需求。根据低温冲击功检验方法，检验-45℃低温冲击韧性时，温度设定范围为±2℃，因此，产品实际应保证-47℃的低温冲击功。E级钢板不能满足需求，F级钢板又存在成本高和资源浪费等问题。耐低温韧性钢板已不能采用简单的E或F质量等级进行划分，这就需要钢企针对耐低温韧性进行产品的精细化开发，在满足用户需求的基础上降低生产成本，提高产品效益水平。

目前，已公开的国内关于低温韧性钢板的专利主要集中在更低冲击温度(-60～-196℃)、厚规格(超厚规格)、超高强钢板及低成本生产方面。更低冲击温度(-60～-196℃)、厚规格(超厚规格)、超高强钢板通常需要采用低碳含量、添加多种贵重合金元素、严格控制钢水洁净度及后续热处理工艺的手段以保证产品的综合力学性能，例如：公开号为CN105063485A、CN105256117A、CN105821302A等发明专利。低成本生产方面，主要针对屈服强度345MPa级别、-20℃以上冲击性能钢板的研究，例如：公开号为CN102312156A、CN102899556A、CN105063472A等发明专利。

对于满足用户个性化需求的薄规格低合金高强度高韧性钢板的研究极少。公开号为CN107177776A，发明名称为“低成本高韧性薄规格钢板及其生产方法”的发明专利，公布了一种-40℃低温冲击功达到140J以上的10-14mm厚度钢板的生产方法。其中化学元素要求P≤0.016％、S≤0.005％、Ca：0.0010-0.0015％，钢水洁净度较高、包含钙处理工序。采用两阶段轧制，控制精轧开轧温度940～965℃，控制精轧终轧温度810～830℃、且限定精轧轧制道次6～7道，工艺执行难度较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的是提供一种8～10mm厚度屈服强度380MPa以上，抗拉强度510MPa以上，且能够保证-47℃低温冲击韧性稳定达到110J以上的钢板及其低成本生产方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述钢板按重量百分比包含如下化学成分：C：0.11～0.17％、Si：0.20～0.50％、Mn：1.00～1.50％、S≤0.010％、P≤0.020％、Nb：0.010～0.030％、Ti：0.010～0.020％、Als：0.015～0.050％，其余为Fe和微量杂质。

优选地，本发明所述钢板按重量百分比包含如下化学成分：C：0.14％、Si：0.30％、Mn：1.35％、S：0.005％、P：0.015％、Nb：0.015％、Ti：0.15％、Als：0.025％，其余为Fe和微量杂质。

本发明的钢板屈服强度达到380～490MPa，抗拉强度达到510～630MPa，-47℃V型缺口夏比冲击功不低于110J。

上述钢板的制备方法，依次包铁水预处理步骤、转炉冶炼步骤、LF精炼步骤、板坯连铸步骤、板坯加热步骤、控制轧制步骤、热矫步骤以及空冷步骤。

其中：所述板坯加热步骤中，所述板坯加热温度为1200～1240℃；所述控制轧制步骤中，采用两阶段轧制，粗轧阶段采用大压下模式，开轧温度不低于1150℃，终轧温度不低于1050℃，最后两个道次的压下率均不低于25％，得到的中间坯厚度(即精轧开轧厚度)为成品厚度的5.5～6.5倍；精轧阶段采用大压下模式，轧制过程不待温，每道次压下率均不低于15％，开轧温度不低于1040℃，通过设定终轧温度为820～850℃，限定轧制道次为7道；所述空冷步骤中，钢板根据需要经热矫直后输送到摆动式冷床空冷至室温。

本发明的8～10mm厚度热机械轧制钢板综合力学性能良好，屈服强度为380～490MPa，抗拉强度为510～630MPa，断后伸长率不低于24％，-47℃V型缺口夏比冲击功不低于110J。采用本发明涉及的化学成分及生产工艺制备的薄规格钢板的显微组织是珠光体和铁素体组织。

本发明的优点在于：(1)钢板综合力学性能良好，完全满足用户的高强度、轻量化、耐低温、低成本的个性化需求；(2)合金添加量小，且对钢水纯净度无特殊要求，生产成本低；(3)采用热轧工艺生产，无后续热处理工序，轧后采用热矫保证板形，生产效率高、成本低；(4)仅通过调整化学成分，即可根据用户需求生产出满足屈服强度355MPa、390MPa、420MPa和460MPa级别的耐低温钢板。

附图说明

图1为本发明实施例1金相组织；

图2为本发明实施例2金相组织；

图3为本发明实施例3金相组织；

图4为本发明实施例4金相组织。

具体实施方式

本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明并不限于此。以下百分比均为重量百分比。

实施例1

本实施例钢板的化学成分如下：

产品的化学成分及重量百分比含量(％)为：C：0.12％、Si：0.29％、Mn：1.16％、S：0.004％、P：0.013％、Nb：0.016％、Ti：0.14％、Als：0.031％，其余为Fe和微量杂质。

上述钢板的制备方法如下：包括铁水与处理、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、热矫、空冷，上述钢板的制备方法如下：包括铁水预处理、双联炼钢工艺深脱磷、LF精炼、RH真空脱气、板坯连铸、板坯加热、控轧控冷，连铸坯尺寸为：200mm×1800mm×2500mm，钢板尺寸为：8mm×2800mm×37000mm，其中：

(1)铁水预处理：经预处理后铁水中S含量为0.007(重量)％，温度为1218℃。

(2)LF精炼：LF精炼出站前顶渣为黄白渣，黄白渣保持时间为10～15分钟，终渣碱度为2.5；

(3)板坯加热：板坯在加热炉均热段停留53min，出炉时表面温度为1216℃，心部温度为1209℃；

(4)控制轧制：粗轧阶段，开轧温度1190℃，终轧温度1120℃，最后2个轧制道次的压下率分别为24％和33％，中间坯厚度为成品厚度的6倍；精轧阶段，开轧温度1070℃，终轧温度830℃，精轧7道次。

(5)热矫：根据板形控制情况，热矫3道。

(6)空冷：钢板在摆动式冷床冷却至室温。

本实施例的钢板力学性能列于表1中，金相组织见附图1，从图1中可见，该钢板的显微组织铁素体+珠光体组织。

实施例2

本实施例钢板的化学成分如下：

产品的化学成分及重量百分比含量(％)为：C：0.15％、Si：0.30％、Mn：1.28％、S：0.005％、P：0.015％、Nb：0.019％、Ti：0.15％、Als：0.034％，其余为Fe和微量杂质。

上述钢板的制备方法如下：包括铁水与处理、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、热矫、空冷，上述钢板的制备方法如下：包括铁水预处理、双联炼钢工艺深脱磷、LF精炼、RH真空脱气、板坯连铸、板坯加热、控轧控冷，连铸坯尺寸为：200mm×1800mm×2700mm，钢板尺寸为：8mm×2900mm×37600mm，其中：

(1)铁水预处理：经预处理后铁水中S含量为0.008(重量)％，温度为1220℃。

(2)LF精炼：LF精炼出站前顶渣为黄白渣，黄白渣保持时间为10～15分钟，终渣碱度为2.5；

(3)板坯加热：板坯在加热炉均热段停留52min，出炉时表面温度为1210℃，心部温度为1197℃；

(4)控制轧制：粗轧阶段，开轧温度1180℃，终轧温度1100℃，最后2个轧制道次的压下率分别为27％和30％，中间坯厚度为成品厚度的6倍；精轧阶段，开轧温度1060℃，终轧温度830℃，精轧7道次。

(5)热矫：根据板形控制情况，热矫3道。

(6)空冷：钢板在摆动式冷床冷却至室温。

本实施例的钢板力学性能列于表1中，金相组织见附图2，从图2中可见，该钢板的显微组织铁素体+珠光体组织。

实施例3

本实施例钢板的化学成分如下：

产品的化学成分及重量百分比含量(％)为：C：0.12％、Si：0.33％、Mn：1.21％、S：0.003％、P：0.011％、Nb：0.021％、Ti：0.17％、Als：0.029％，其余为Fe和微量杂质。

上述钢板的制备方法如下：包括铁水与处理、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、热矫、空冷，上述钢板的制备方法如下：包括铁水预处理、双联炼钢工艺深脱磷、LF精炼、RH真空脱气、板坯连铸、板坯加热、控轧控冷，连铸坯尺寸为：200mm×1800mm×2500mm，钢板尺寸为：10mm×2600mm×32000mm，其中：

(1)铁水预处理：经预处理后铁水中S含量为0.008(重量)％，温度为1215℃。

(2)LF精炼：LF精炼出站前顶渣为黄白渣，黄白渣保持时间为10～15分钟，终渣碱度为2.5；

(3)板坯加热：板坯在加热炉均热段停留55min，出炉时表面温度为1231℃，心部温度为1220℃；

(4)控制轧制：粗轧阶段，开轧温度1200℃，终轧温度1125℃，最后2个轧制道次的压下率分别为26％和31％，中间坯厚度为成品厚度的5.5倍；精轧阶段，开轧温度1080℃，终轧温度830℃，精轧7道次。

(5)热矫：根据板形控制情况，热矫1道。

(6)空冷：钢板在摆动式冷床冷却至室温。

本实施例的钢板力学性能列于表1中，金相组织见附图3，从图3中可见，该钢板的显微组织铁素体+珠光体组织。

实施例4

本实施例钢板的化学成分如下：

产品的化学成分及重量百分比含量(％)为：C：0.14％、Si：0.32％、Mn：1.33％、S：0.004％、P：0.012％、Nb：0.018％、Ti：0.13％、Als：0.032％，其余为Fe和微量杂质。

上述钢板的制备方法如下：包括铁水与处理、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、热矫、空冷，上述钢板的制备方法如下：包括铁水预处理、双联炼钢工艺深脱磷、LF精炼、RH真空脱气、板坯连铸、板坯加热、控轧控冷，连铸坯尺寸为：200mm×1800mm×2500mm，钢板尺寸为：10mm×2500mm×33000mm，其中：

(1)铁水预处理：经预处理后铁水中S含量为0.006(重量)％，温度为1220℃。

(2)LF精炼：LF精炼出站前顶渣为黄白渣，黄白渣保持时间为10～15分钟，终渣碱度为2.5；

(3)板坯加热：板坯在加热炉均热段停留50min，出炉时表面温度为1211℃，心部温度为1202℃；

(4)控制轧制：粗轧阶段，开轧温度1180℃，终轧温度1110℃，最后2个轧制道次的压下率分别为25％和32％，中间坯厚度为成品厚度的6倍；精轧阶段，开轧温度1050℃，终轧温度830℃，精轧7道次。

(5)热矫：根据板形控制情况，热矫1道。

(6)空冷：钢板在摆动式冷床冷却至室温。

本实施例的钢板力学性能列于表1中，金相组织见附图4，从图4中可见，该钢板的显微组织铁素体+珠光体组织。

表1实施例中钢板的力学性能

从表1可以看出，采用本发明方法得到的钢板强度性能完全满足GB/T1591-2018标准的要求。实施例的强度性能覆盖Q355～Q460级别，可以根据所需产品强度性能级别进行优化设计实现。

本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。

本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种具有良好耐低温韧性薄规格高强度钢板，其特征在于，所述钢板按重量百分比包含如下化学成分：C：0.11～0.17％、Si：0.20～0.50％、Mn：1.00～1.50％、S≤0.010％、P≤0.020％、Nb：0.010～0.030％、Ti：0.010～0.020％、Als：0.015～0.050％，其余为Fe和微量杂质。

2.根据权利要求1所述的具有良好耐低温韧性薄规格高强度钢板，其特征在于，所述钢板按重量百分比包含以下化学成分：C：0.14％、Si：0.30％、Mn：1.35％、S：0.005％、P：0.015％、Nb：0.015％、Ti：0.15％、Als：0.025％，其余为Fe和微量杂质。

3.权利要求1或2所述的具有良好耐低温韧性薄规格高强度钢板的生产方法，所述生产方法依次包括铁水预处理步骤、转炉冶炼步骤、LF精炼步骤、板坯连铸步骤、板坯加热步骤、控制轧制步骤、热矫步骤以及空冷步骤，其中：

所述板坯连铸步骤中，所述板坯的厚度不小于200mm；

所述板坯加热步骤中，所述板坯加热温度为1200～1240℃；

所述控制轧制步骤中，粗轧阶段的开轧温度不低于1150℃，终轧温度不低于1050℃，粗轧阶段采用大压下模式，得到的中间坯厚度为成品厚度的5.5～6.5倍；精轧阶段控制轧制的开轧温度不低于1040℃，终轧温度820～850℃。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

在所述铁水预处理步骤中，经预处理后铁水中S≤0.008％，温度不低于1200℃。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

在所述LF精炼步骤中，LF精炼出站前顶渣必须为黄白渣或白渣，黄白渣或白渣保持时间不低于10分钟。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

在所述的板坯加热步骤中，板坯在加热炉均热段停留时间不小于40min，板坯出炉温度不低于1200℃，板坯出炉时表面与心部温差不大于15min。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

在所述控制轧制步骤中，采用双机架可逆式宽厚板轧机进行轧制。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，

在所述控制轧制步骤中，采用再结晶区轧制工艺，粗轧阶段保证展宽道次之后的轧制压下率，最后两道的压下率不小于25％，保证粗轧后中间坯的厚度，其中厚度为8mm的成品钢板中间坯厚度不小于48mm，厚度为10mm的成品钢板中间坯厚度不小于55mm。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，

在所述控制轧制步骤中，精轧阶段采用大压下模式，每道次压下率不低于15％，精轧开轧温度不低于1040℃，轧制过程不待温，通过设置精轧终轧温度为820～850℃的方式，限定精轧道次为7道。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述空冷步骤中，钢板根据板形控制情况经热矫直后，在摆动式冷床冷却至室温。