CN111455272A - 一种热轧高强度s500ml钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热轧高强度S500ML钢板及其生产方法,涉及钢铁冶炼技术领域,钢板最大厚度100mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.04%~0.12%,Mn:1.30%~1.70%,Si:0.10%~0.40%,P≤0.015%,S≤0.005%,Nb:0.02%~0.05%,Cr:0.10%~0.30%,Ti≤0.020%,Alt:0.02%~0.06%,CEV≤0.43%,Pcm≤0.21%,余量为Fe和不可避免的杂质。采用粗轧过程的差温轧制、精轧过程的低温控轧、轧后钢板的超快冷等技术,生产S500ML钢板低温冲击性能优异,特别是‑60℃低温冲击功≥150J,焊接性能更加优异。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域,特别是涉及一种热轧高强度S500ML钢板及其生产方法。
背景技术
海洋结构需经受海面台风、严寒冰冻、高盐雾等恶劣环境的考验,因此海洋结构用钢板不但要求具有高强度和高塑性,还应具备优异的低温韧性、良好的焊接性能等。特别是服役于水下的结构件,如过渡段等需要满足-60℃更低温冲击,以保证钢材和设备能适应各种载荷和低温环境,满足海上各种复杂工况条件和恶劣自然环境下的使用要求。
S500ML是EN10025-4:2019标准《热机械轧制焊接细晶粒钢》中规定的强度级别最高、冲击要求最苛刻的钢种,标准要求热机械轧制状态交货,规定了热机械轧制焊接细晶粒钢的化学成分、力学性能等。与国标同级别Q500E(-40℃冲击)钢板相比,S500ML钢种化学成分如C、Mn及Nb等合金元素添加要求更苛刻,要求-50℃低温要冲击性能,而实际工程项目中,部分甚至要求-60℃低温冲击,另外要求更低的CEV和Pcm要求,保证优异的焊接性能。
申请号为201310559278.8 的专利公开了“一种调质高强度Q500E特厚钢板的生产方法”,钢板轧制后需进行离线淬火→回火处理,生产流程长、生产工艺复杂;其成分设计的贵重合金元素加入量高,且加入了B提高淬透性,CEV高,如Cu+Ni≤1.0%,Cr=0.40%~0.70%,Mo=0.30%~0.60%,B≤0.0025%,控制CEV≤0.58%。
现有的低温冲击国标Q500E或欧标S500ML级别钢板,采用淬火+回火工艺,生产生产流程长、生产工艺复杂。为保证钢板淬透性和较高要求的低温冲击韧性,一般情况下其成分设计加入了Mo、Cr、Ni、B等多种元素,导致钢种CEV偏高。因此,除了合金成本较高以外,较高的CEV对焊接性能也十分不利。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明提供一种热轧高强度S500ML钢板,钢板最大厚度100mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.04%~0.12%,Mn:1.30%~1.70%,Si:0.10%~0.40%,P≤0.015%,S≤0.005%,Nb:0.02%~0.05%,Cr:0.10%~0.30%,Ti≤0.020%,Alt:0.02%~0.06%,CEV≤0.43%,Pcm≤0.21%,余量为Fe和不可避免的杂质。
技术效果:本发明采用低碳(≤0.12%)成分设计、TMCP工艺生产,加入较低含量的Nb、Ti微合金化,不添加Ni、Mo、V等贵重金属,采用粗轧过程厚度方向差温轧制、二阶段过程的低温控轧、轧后钢板的超快冷等技术,开发出一种热轧高强度S500ML钢板,钢板最大厚度100mm,性能完全满足EN10025-4标准要求。钢板低温冲击性能优异,特别是-60℃低温冲击功≥150J,由于钢板CEV≤0.43%,Pcm≤0.21%,焊接性能更加优异,可实现钢板的经济、批量生产,满足海上、严寒等复杂工况条件和环境下使用要求,综合力学性能指标达到国外同类水平。
本发明的另一目的在于提供一种如权利要求1所述的热轧高强度S500ML钢板的生产方法,包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、控制冷却工序,
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析在C1.0级以内;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数9.0~14.0min/cm,加热温度1100~1200℃;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,粗轧终了温度≥980℃;第二阶段的开轧温度≤780℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度8~15℃/s,厚板返红温度450~550℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h以上。
本发明进一步限定的技术方案是:
前所述的一种热轧高强度S500ML钢板的生产方法,钢板厚度为100mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.06%,Mn:1.62%,Si:0.34%,P:0.011%,S:0.001%,Nb:0.039%,Cr:0.27%,Ti:0.014%,Alt:0.032%,CEV:0.39%,Pcm:0.18%,余量为Fe和不可避免的杂质;
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C0.5级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数10.9min/cm,加热温度1169℃;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,粗轧终了温度992℃;第二阶段的开轧温度753℃,终轧温度738℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度13℃/s,厚板返红温度476℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
前所述的一种热轧高强度S500ML钢板的生产方法,钢板厚度为100mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.08%,Mn:1.57%,Si:0.30%,P:0.008%,S:0.002%,Nb:0.041%,Cr:0.25%,Ti:0.012%,Alt:0.036%,CEV:0.40%,Pcm:0.19%,余量为Fe和不可避免的杂质;
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C1.0级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数10.2min/cm,加热温度1191℃;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,粗轧终了温度1003℃;第二阶段的开轧温度758℃,终轧温度733℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度12℃/s,厚板返红温度488℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
前所述的一种热轧高强度S500ML钢板 生产方法,钢板厚度为80mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.10%,Mn:1.49%,Si:0.27%,P:0.010%,S:0.002%,Nb:0.036%,Cr:0.24%,Ti:0.015%,Alt:0.033%,CEV:0.40%,Pcm:0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质;
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C1.0级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数11.4min/cm,加热温度1147℃;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,粗轧终了温度986℃;第二阶段的开轧温度762℃,终轧温度727℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度10℃/s,厚板返红温度505℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
前所述的一种热轧高强度S500ML钢板的生产方法,钢板厚度为70mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.11%,Mn:1.42%,Si:0.25%,P:0.013%,S:0.003%,Nb:0.032%,Cr:0.21%,Ti:0.011%,Alt:0.038%,CEV:0.40%,Pcm:0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质;
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C0.5级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数10.6min/cm,加热温度1155℃;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,粗轧终了温度992℃;第二阶段的开轧温度776℃,终轧温度731℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度9℃/s,厚板返红温度531℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
本发明的有益效果是:
(1)本发明中热轧高强度S500ML厚板,使用TMCP工艺生产,充分发挥5000mm宽厚板轧机的技术装备优势,采用粗轧过程厚度方向差温轧制、二阶段过程的低温控轧、轧后钢板的超快冷等技术,获得的钢板组织均匀、细小,具体金相组织为F组织和少量的P组织,晶粒度9.0-10.5级,性能完全满足EN10025-4标准要求,特别是钢板-60℃低温冲击优异,低温冲击功≥150J;
(2)本发明生产的高强度S500ML厚板,采用低碳(≤0.12%)成分设计,加入较低含量的Nb、Ti微合金化,不添加Ni、Mo、V等贵重金属,合金成本低,钢板CEV≤0.43%,Pcm≤0.21%,焊接性能更加优异;
(3)本发明获得的钢板最大厚度达100mm,低温冲击韧性、焊接性能等较好,市场需求量大,经济效益好,预计吨钢毛利1000元/吨以上。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种热轧高强度S500ML钢板,钢板厚度为100mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.06%,Mn:1.62%,Si:0.34%,P:0.011%,S:0.001%,Nb:0.039%,Cr:0.27%,Ti:0.014%,Alt:0.032%,CEV:0.39%,Pcm:0.18%,余量为Fe和不可避免的杂质。
生产方法包括:
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C0.5级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数10.9min/cm,加热温度1169℃,保证Nb元素固溶、铸坯加热均匀性;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,形成铸坯表面和心部较大温差后进行轧制,以便轧制变形渗透至钢板心部,粗轧终了温度992℃;第二阶段的开轧温度753℃,终轧温度738℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度13℃/s,厚板返红温度476℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
钢板力学性能为:屈服强度472MPa,抗拉强度577MPa,断后伸长率21.5%,-50℃冲击功Akv:302J、300J、300J,-60℃冲击功Akv:242J、213J、280J。
实施例2
本实施例提供的一种热轧高强度S500ML钢板,钢板厚度为100mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.08%,Mn:1.57%,Si:0.30%,P:0.008%,S:0.002%,Nb:0.041%,Cr:0.25%,Ti:0.012%,Alt:0.036%,CEV:0.40%,Pcm:0.19%,余量为Fe和不可避免的杂质。
生产方法包括:
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C1.0级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数10.2min/cm,加热温度1191℃,保证Nb元素固溶、铸坯加热均匀性;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,形成铸坯表面和心部较大温差后进行轧制,以便轧制变形渗透至钢板心部,粗轧终了温度1003℃;第二阶段的开轧温度758℃,终轧温度733℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度12℃/s,厚板返红温度488℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
钢板力学性能为:屈服强度473MPa,抗拉强度582MPa,断后伸长率22.5%,-50℃冲击功Akv:300J、296J、280J,-60℃冲击功Akv:242J、282J、274J。
实施例3
本实施例提供的一种热轧高强度S500ML钢板,钢板厚度为80mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.10%,Mn:1.49%,Si:0.27%,P:0.010%,S:0.002%,Nb:0.036%,Cr:0.24%,Ti:0.015%,Alt:0.033%,CEV:0.40%,Pcm:0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质。
生产方法包括:
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C1.0级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数11.4min/cm,加热温度1147℃,保证Nb元素固溶、铸坯加热均匀性;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,形成铸坯表面和心部较大温差后进行轧制,以便轧制变形渗透至钢板心部,粗轧终了温度986℃;第二阶段的开轧温度762℃,终轧温度727℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度10℃/s,厚板返红温度505℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
钢板力学性能为:屈服强度484MPa,抗拉强度594MPa,断后伸长率22%,-50℃冲击功Akv:288J、264J、254J,-60℃冲击功Akv:284J、225J、314J。
实施例4
本实施例提供的一种热轧高强度S500ML钢板,钢板厚度为70mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.11%,Mn:1.42%,Si:0.25%,P:0.013%,S:0.003%,Nb:0.032%,Cr:0.21%,Ti:0.011%,Alt:0.038%,CEV:0.40%,Pcm:0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质。
生产方法包括:
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C0.5级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数10.6min/cm,加热温度1155℃,保证Nb元素固溶、铸坯加热均匀性;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,形成铸坯表面和心部较大温差后进行轧制,以便轧制变形渗透至钢板心部,粗轧终了温度992℃;第二阶段的开轧温度776℃,终轧温度731℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度9℃/s,厚板返红温度531℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h
钢板力学性能为:屈服强度505MPa,抗拉强度624MPa,断后伸长率20%,-50℃冲击功Akv:318J、312J、236J,-60℃冲击功Akv:228J、198J、312J。
随着海洋资源开发不断向深海迈进,海上风电、海上平台、海洋工程等用钢的需求量不断扩大,而EN10025-4标准为热机械轧制焊接细晶粒钢,-20℃至-50℃系列低温冲击韧性、焊接性能等较好,市场需求量很大,经济效益好,预计吨钢毛利1000元/吨以上。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种热轧高强度S500ML钢板,其特征在于:钢板最大厚度100mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.04%~0.12%,Mn:1.30%~1.70%,Si:0.10%~0.40%,P≤0.015%,S≤0.005%,Nb:0.02%~0.05%,Cr:0.10%~0.30%,Ti≤0.020%,Alt:0.02%~0.06%,CEV≤0.43%,Pcm≤0.21%,余量为Fe和不可避免的杂质。
2.一种如权利要求1所述的热轧高强度S500ML钢板的生产方法,包括炼钢工序、坯料加热工序、轧制工序、控制冷却工序,其特征在于:
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析在C1.0级以内;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数9.0~14.0min/cm,加热温度1100~1200℃;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,粗轧终了温度≥980℃;第二阶段的开轧温度≤780℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度8~15℃/s,厚板返红温度450~550℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h以上。
3.根据权利要求2所述的一种热轧高强度S500ML钢板的生产方法,其特征在于:钢板厚度为100mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.06%,Mn:1.62%,Si:0.34%,P:0.011%,S:0.001%,Nb:0.039%,Cr:0.27%,Ti:0.014%,Alt:0.032%,CEV:0.39%,Pcm:0.18%,余量为Fe和不可避免的杂质;
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C0.5级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数10.9min/cm,加热温度1169℃;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,粗轧终了温度992℃;第二阶段的开轧温度753℃,终轧温度738℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度13℃/s,厚板返红温度476℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
4.根据权利要求2所述的一种热轧高强度S500ML钢板的生产方法,其特征在于:钢板厚度为100mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.08%,Mn:1.57%,Si:0.30%,P:0.008%,S:0.002%,Nb:0.041%,Cr:0.25%,Ti:0.012%,Alt:0.036%,CEV:0.40%,Pcm:0.19%,余量为Fe和不可避免的杂质;
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C1.0级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数10.2min/cm,加热温度1191℃;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,粗轧终了温度1003℃;第二阶段的开轧温度758℃,终轧温度733℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度12℃/s,厚板返红温度488℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
5.根据权利要求2所述的一种热轧高强度S500ML钢板的生产方法,其特征在于:钢板厚度为80mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.10%,Mn:1.49%,Si:0.27%,P:0.010%,S:0.002%,Nb:0.036%,Cr:0.24%,Ti:0.015%,Alt:0.033%,CEV:0.40%,Pcm:0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质;
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C1.0级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数11.4min/cm,加热温度1147℃;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,粗轧终了温度986℃;第二阶段的开轧温度762℃,终轧温度727℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度10℃/s,厚板返红温度505℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
6.根据权利要求2所述的一种热轧高强度S500ML钢板的生产方法,其特征在于:钢板厚度为70mm,其化学成分及质量百分比如下:C:0.11%,Mn:1.42%,Si:0.25%,P:0.013%,S:0.003%,Nb:0.032%,Cr:0.21%,Ti:0.011%,Alt:0.038%,CEV:0.40%,Pcm:0.20%,余量为Fe和不可避免的杂质;
炼钢工序:采用铁水预处理脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、动态轻压下、电磁搅拌,得到连铸坯中心偏析C0.5级;
加热工序:铸坯入加热炉加热,加热系数10.6min/cm,加热温度1155℃;
轧制工序:采用二阶段控轧,第一阶段粗轧过程中,最后3道次轧制前进行坯料穿水冷却,粗轧终了温度992℃;第二阶段的开轧温度776℃,终轧温度731℃;
冷却工序:轧制后的钢板入超快冷***进行快速冷却,冷却速度9℃/s,厚板返红温度531℃;然后进行堆垛缓冷,堆垛时间72h。
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