CN114570898A

CN114570898A - 一种低屈强比低合金高强度钢板的生产方法

Info

Publication number: CN114570898A
Application number: CN202210304496.6A
Authority: CN
Inventors: 冯赞; 周文浩; 罗登; 史术华; 廖宏义; 钱亚军; 张勇伟; 于青; 高海亮
Original assignee: Hunan Valin Xiangtan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Hunan Valin Xiangtan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-03-26
Filing date: 2022-03-26
Publication date: 2022-06-03

Abstract

一种低屈强比低合金高强度钢板的生产方法，钢的生产工艺路线为冶炼—连铸—轧制—快速冷却—精整，钢的化学成分质量百分比为C=0.09‑0.18，Si=0.15~0.40，Mn=1.2‑1.7，P：≤0.020，S≤0.005，Cr=0.15~0.5，Nb=0.3~0.5，V=0.3~0.8，Ti=0.01~0.03，Cu=0.1~0.25，Al=0.03~0.08，余量为Fe和不可避免的杂质；本发明采用低碳微合金化成分设计，通过合理的轧制以及冷却工艺，最终钢板屈服强度>550MPa，抗拉强度>670MPa，延伸率>17%，屈强比<0.85，通过TMCP工艺实现550MPa级别的低屈强比低合金高强度钢的生产。可以满足高强高建钢Q550GJ的需求。

Description

一种低屈强比低合金高强度钢板的生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种强度级别为550MPa，屈强比≤0.85的低合金高强钢板的生产方法。

背景技术

随着建筑行业的发展，建筑功能的增加，钢结构建筑占新建建筑物的比例越来越高，建筑用钢板的强度级别也越来越高。建筑用钢板从十年前主要以Q235GJ,Q345GJ级别的高建刚，已经逐渐过渡到Q420GJ，Q460GJ级别的建筑用钢，并且Q460GJ级别的高建钢最大厚度到了100mm以上。在确保建筑物功能的前提下，继续对钢结构建筑进行减重，必须要设计并使用Q500GJ级别以上的高建钢，这是建筑行业发展的必然趋势。

目前高建钢GB/T19879-2015中已经对Q500GJ级别以上的高建钢进行了标准设计，但是受限于低屈强比高强度低合金钢板的技术发展，目前并无规模的应用。为实现低屈强比高强度高建钢Q550GJ的推广应用，本专利特别设计的一种采用TMCP方式生产交付的低屈强比超高强Q550GJ，以满足建筑行业对于更高强度高建钢的需求。

中国专利CN201510403905.8 “一种V-N微合金化Q550级别中厚钢板及其制备方法”公开了一种利用VN微合金化细化晶粒,从而提高钢板强度和冲击韧性的方法，其特征在于，化学组成按重量百分比为：C：0.06～0.12％，Mn：1.20～2.00％，Si：0.10～0.50％，S：0.002～0.01％， P：0.003～0.01％，Al：0.01～0.05％，V：0.06～0.15％，N：0.01～0.02％，余量为Fe 和其他不可避免的杂质；所述钢板厚度为20～50mm。此专利利用细小的VN细化晶粒，从而利用针状铁素体组织来实现Q550级别中厚板的生产。但是此专利所述成分加入大量N元素，在实际连铸坯生产过程中，N元素与钢种的Al元素等结合并偏聚在晶界，降低奥氏体晶界强度，极易形成横向裂纹，不仅带来极大的板坯修磨量与判废量，板坯也因此不能进行热装热送，必须进行表面检查及清理。因此该专利并不适合连铸坯的使用，也无法向本专利一样实现板坯热装热送。

中国专利CN201410725954.9 “一种V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢及其制备方法”， C：0.05～0.15％，Mn：1.5～2.0％，Si：0.10～0.50％，S：0.002～0.005％，P：0.005～0.015％，Al：0.01～0.05％，V：0.06～0.15％，N：0.008～0.020％，Cr：0.10～0.30％，余量为Fe和其他不可避免的杂质，所述热轧带钢的组织为细晶的多边形铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体，涉及一种通过V-N-Cr微合金化生产2.5-20mm的Q550级热轧带钢生产。此生产方案仅限于带钢的轧制，现于生产设备的不同，其轧制工艺与厚度与中板生产均有区别，无法像本专利一样生产20-40mm厚Q550GJ。

中国专利CN201410725954.9 “一种Q550级抗震钢和用炉卷轧机生产Q550级抗震钢的方法”， C0.05~0.15wt％、Si0.20~0.35wt％、Mn1.00~1.90wt％、S≤0.030wt％、P≤0.030wt％、Nb0.045~0.10wt％、V0.05~0.12wt％、Ti0.08~0.20wt％、N≤0.015wt％、Als0.02~0.06wt％，其余为Fe及其它杂质；其采用炉卷轧机轧制10-50mm厚Q550级低屈强比钢板，但是其生产技术是建立在炉卷轧机的轧制工艺之上，对于中厚板轧机，并不适用。

发明内容

本发明的目的是提供一种低屈强比低合金高强度钢板的生产方法，利用钢厂先进的轧制设备，通过成分优化设计，精确控制过程工艺参数，采用TMCP工艺生产出低屈强比Q550GJ建筑用钢板。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种低屈强比低合金高强度钢板的生产方法,钢的生产工艺路线为冶炼—连铸—轧制快速冷却—精整，钢板厚度为10~40mm，钢的化学成分质量百分比为C=0.09~0.18，Si=0.15~0.40，Mn=1.2~1.7，P≤0.012，S≤0.002，Cr=0.15~0.8，Nb=0.3~0.5，V=0.3~0.8，Ti=0.01~0.03，Cu=0.1~0.25，Al=0.03~0.08，余量为Fe和不可避免的杂质；包括以下工艺步骤：

（1）冶炼：采用BOF-LF-RH生产工艺路径，转炉冶炼控制O≤800ppm，精炼LF炉炉渣CaO/SiO₂≥2.5，搅拌脱硫；控制过程Al≤0.035%，出站前钙处理；RH炉生产采用深脱气工艺，真空处理总时间≥10min。

（2）连铸：过热度控制在6~20℃，恒拉速浇铸，二次冷却采用弱冷，比水量≤0.3L/kg。

（3）轧制：采用热装热送，600℃以上装炉，保温温度1180℃～1220℃；采用二阶段轧制，粗轧开轧温度≥1000℃，轧到目标厚度2倍以上厚度，最后三道次累计压下率≥50%，二阶段开轧温度860℃～900℃。

（4）快速冷却：材料轧后不马上进行快速冷却，先在辊道上空冷时间30~60s，然后采用层流冷却，冷却速度8~20℃/s，冷却至500~580℃后入垛缓冷，缓冷至室温后进行火切工。

本发明适用于40mm以下Q550GJ板生产，拥有较低的屈强比，优异的焊接性能，良好的抗层状撕裂性能。

本发明的突出特点，采用低过热度钢水浇铸，连铸二次冷却弱冷，实现连铸坯采用GB/T 226-2015的冷酸腐蚀方式进行腐蚀，YB/T 4003-2016连铸板坯低倍缺陷评级图评定中心偏析为C类0.5或C类1.0或C类1.5；采用TMCP+弛豫工艺生产550MPa级别低屈强比高强板，工艺流程简单，钢水纯净度高，钢板表面质量优良，适合大批量生产。

附图说明

图1为40mmQ550GJ钢板的组织金相图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明之成分控制范围、最佳实施方式等主要内容作进一步说明：

冶炼实例1：

转炉冶炼一次命中，终点控制C=0.06%，终点氧含量O=670ppm，LF炉渣Cao/SiO₂=2.6，过程最大铝含量Al= 0.025%，出站前Al合金化。RH炉真空处理时间11min，测得残余H=1.5ppm。连铸采用180mm厚生产断面，过热度12～15℃，全程拉速1.1m/min，比水量=0.3L/kg。轧制采用热装热送，8h以内装炉，热装温度670℃，加热炉保温段心部温度1205℃。保温20后开轧，粗轧开轧温度1050℃，最后三道次累计压下率58%，中间坯厚度35mm，粗轧开轧温度940℃，轧成10mm厚。材料轧后不马上进行快速冷却，先在辊道上空冷30s，然后进入mulpic层流冷却，返红温度580℃，冷速约15℃/s。热矫后入垛缓冷。

冶炼实例2：

转炉冶炼一次命中，控制C=0.05%，终点O含量770ppm，LF炉渣Cao/SiO₂=2.5，过程最大Al含量0.023%，出站前Al合金化。RH炉真空处理时间11 min，测得残余H=1.4ppm。连铸采用180mm厚生产断面。过热度13～18℃，全程拉速1.1m/min，比水量≤0.3L/kg。轧制采用热装热送，8h以内装炉，热装温度655℃，加热炉保温段心部温度1215℃，保温20min后开轧，粗轧开轧温度1050℃，最后三道次累计压下率57%，中间坯厚度60mm，粗轧开轧温度930℃，轧成20mm厚。轧后不马上进行快速冷却，先在辊道上空冷40s，然后进入mulpic层流冷却，返红温度565℃，冷速12℃/s。热矫后入垛缓冷。

冶炼实例3：

转炉冶炼一次命中，控制C=0.05%，终点氧含量O=740ppm，LF炉渣Cao/SiO₂=2.7，过程最大Al含量0.026%，出站前Al合金化.RH炉真空处理时间12min，测得残余H=1.4ppm。连铸采用220mm厚生产断面，过热度12℃～15℃，全程拉速1.0m/min，比水量≤0.28L/kg。轧制采用热装热送，8h以内装炉，热装温度670℃，加热炉保温段心部温度1210℃，保温20min后开轧，粗轧开轧温度1030℃，最后三道次累计压下率59%，中间坯厚度80mm，粗轧开轧温度920℃，轧成30mm厚。轧后不马上进行快速冷却，先在辊道上空冷50s，然后进入mulpic层流冷却，返红温度530℃，冷速约10℃/s。热矫后入垛缓冷。

冶炼实例4：

转炉冶炼一次命中，终点C=0.07%，终点氧含量O=465ppm，LF炉渣Cao/SiO₂=2.6，过程最大Al含量Al=0.028%，出站前Al合金化，RH炉真空处理时间11min，测得残余H=1.3ppm。连铸采用260mm厚生产断面，过热度10℃~14℃，全程拉速0.9m/min，比水量≤0.27L/kg。轧制采用热装热送，8h以内装炉，热装温度705℃，加热炉保温段心部温度1190℃，保温20min后开轧，粗轧开轧温度1030℃，最后三道次累计压下率56%，中间坯厚度90mm，粗轧开轧温度910℃，轧成80mm厚。轧后不马上进行快速冷却，先在辊道上空冷60s，然后进入mulpic层流冷却，返红温度505℃，冷速约8℃/s。热矫后入垛缓冷

各冶炼实例的化学成分控制如表1，钢的检测性能见表2 。

表1 实例控制钢的化学成分（wt%）

表2 实例钢的各项检测性能

从表2 可看出，本发明可以生产40mm以下强度以及韧性都满足GB/T19879的低屈强比高强度高建钢Q550GJ。各厚度钢板性能稳定，屈强比合理。由于钢板中不含贵重的Ni，Mo等元素，通过TMCP方式生产，流程短，成本低，适合该规格高强高建钢的推广。

从图1可以看出，钢板TMCP以后，组织为铁素体+贝式体组织，组织细小均匀。具有较低的屈强比以及较高的强度，低温韧性也能满足Q550GJE的要求。

Claims

1.一种低屈强比低合金高强度钢板的生产方法，钢的生产工艺路线为冶炼—连铸—轧制快速冷却—精整，钢板厚度为10~40mm，其特征在于：钢的化学成分质量百分比为C=0.09-0.18，Si=0.15~0.40，Mn=1.2-1.7，P：≤0.012，S≤0.002，Cr=0.15~0.8，Nb=0.3~0.5，V=0.3~0.8，Ti=0.01~0.03，Cu=0.1~0.25，Al=0.03~0.08，余量为Fe和不可避免的杂质；包括以下工艺步骤：

（1）冶炼：采用BOF-LF-RH生产工艺路径，转炉冶炼控制O≤800ppm，精炼LF炉炉渣CaO/SiO₂≥2.5，搅拌脱硫；控制过程Al≤0.035%，出站前钙处理；RH炉生产采用深脱气工艺，真空处理总时间≥10min；

（2）连铸：过热度控制在6~20℃，恒拉速浇铸，二次冷却采用弱冷，比水量≤0.3L/kg；

（3）轧制：采用热装热送，600℃以上装炉，保温温度1180℃～1220℃；采用二阶段轧制，粗轧开轧温度≥1000℃，轧到目标厚度2倍以上厚度，最后三道次累计压下率≥50%，二阶段开轧温度860℃～900℃；

（4）快速冷却：材料轧后不马上进行快速冷却，先在辊道上空冷时间30~60s，然后采用层流冷却，冷却速度8~20℃/s，冷却至500~580℃后入垛缓冷，缓冷至室温后进行火切工序。