CN110358973B - 一种低成本s420nl低温韧性钢板及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本S420NL低温韧性钢板及制造方法，涉及钢铁冶炼技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C:0.12%～0.15%，Mn:1.40%～1.60%，Si:0.20%～0.40%，P≤0.015%，S≤0.005%，Nb:0.015%～0.030%，V:0.030%～0.050%，Ni:0.10%～0.30%，Alt:0.020%～0.050%，CEV≤0.45%，余量为Fe和杂质。本发明采用较低碳含量设计，并用正火轧制工艺替代正火热处理，取消正火热处理工序，得到性能完全满足EN10025‑3标准要求的S420NL低温韧性钢板，生产成本低，实现了经济、高效生产。

Description

一种低成本S420NL低温韧性钢板及制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种低成本S420NL低温韧性钢板及制造方法。
背景技术
S420NL钢板是EN10025-3标准产品，要求正火或正火轧制交货，主要应用于大型桥梁、大跨度建筑、风电、水电、海洋工程等关键结构部位。钢板不仅要求具有高的强度等级，还对产品的低温冲击性能、抗层状撕裂性能、内部质量、焊接性能等都有严格要求。钢板厚度越大，即要求较大的轧制压缩比来改善内部偏析、疏松等质量，冶炼时控制低磷、低硫含量提高钢水的洁净度，以便保证钢板具有优异的-50℃低温冲击性能。
随着世界经济的高速发展，在极地、严寒、海洋等地区的工程项目越来越多，对高强度、低温韧性钢板需求量日益增加。已有S420NL产品相关专利申请，一般为保证正火后强度，碳含量设计偏高、合金加入量多，厚板低温冲击性能也不理想，另外由于CEV偏高，对焊接性能不利。
公布号为CN 106947917的“一种低合金高强度超厚钢板S420NL及其生产方法”，该发明为生产180-220mm S420NL特厚板，需要进行正火热处理，成分设计碳含量0.15-0.20％，且贵重合金Ni加入量多达0.20-0.40％，生产成本高。另外该发明碳含量偏高，最高达0.20％，且Si含量最高达0.60％，钢板-50℃低温冲击性能不理想，冲击值仅为35-53J。
公布号为CN 107267861的“连铸坯生产正火高强度S460NL厚钢板及其生产方法”，该发明为生产100-150mm S460NL特厚板，需要进行正火热处理，成分设计碳含量高0.16-0.19％，CEV≤0.50较高，且贵重合金V加入量0.06-0.08％较多，生产工序多、成本高。
现有S420NL钢板，一般为保证-50℃低温冲击，采取正火热处理工艺生产，而要保证正火后达到高强度级别，采取较高的碳含量、CEV设计，合金加入量多。另外，为保证-50℃低温冲击性能，加入较多的Ni来改善韧性。上述钢种设计由于较高的碳含量，低温冲击性能不理想；合金加入量多，生产成本高；CEV偏高，对焊接性能不利；另外，钢板需要进行正火热处理，生产工序多、成本高。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种低成本S420NL低温韧性钢板，其化学成分及质量百分比如下：C:0.12％～0.15％，Mn:1.40％～1.60％，Si:0.20％～0.40％，P≤0.015％，S≤0.005％，Nb:0.015％～0.030％，V:0.030％～0.050％，Ni:0.10％～0.30％，Alt:0.020％～0.050％，CEV≤0.45％，余量为Fe和杂质。
技术效果：本发明采用较低碳含量设计，并用正火轧制工艺替代正火热处理，取消正火热处理工序，得到性能完全满足EN10025-3标准要求的最大厚度60mm的S420NL低温韧性钢板，满足严寒低温服役环境要求，且生产工艺简单，生产成本低，实现了经济、高效生产。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，钢板最大厚度为60mm。
本发明的另一目的在于提供一种低成本S420NL低温韧性钢板的制造方法，步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P≤0.015％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S≤0.005％，连铸生产制备得到铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为10.0～15.0min/cm，加热温度为1180～1220℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度980℃以上；第二阶段开轧温度940℃以下，保证终轧温度为860～890℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
前所述的一种低成本S420NL低温韧性钢板的制造方法，钢板厚度为60mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.14％，Mn:1.51％，Si:0.35％，P:0.012％，S:0.003％，Nb:0.028％，V:0.045％，Ni:0.28％，Alt:0.026％，CEV:0.43％，余量为Fe和杂质；
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.012％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.6min/cm，加热温度为1218℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1022℃；第二阶段开轧温度901℃，终轧温度为862℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
前所述的一种低成本S420NL低温韧性钢板的制造方法，钢板厚度为60mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.13％，Mn:1.55％，Si:0.32％，P:0.010％，S:0.002％，Nb:0.026％，V:0.043％，Ni:0.27％，Alt:0.033％，CEV:0.43％，余量为Fe和杂质；
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.010％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.002％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为12.2min/cm，加热温度为1193℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1193℃；第二阶段开轧温度907℃，终轧温度为868℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
前所述的一种低成本S420NL低温韧性钢板的制造方法，钢板厚度为40mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.13％，Mn:1.46％，Si:0.27％，P:0.014％，S:0.003％，Nb:0.023％，V:0.038％，Ni:0.24％，Alt:0.028％，CEV:0.41％，余量为Fe和杂质；
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.014％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.1min/cm，加热温度为1204℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1012℃；第二阶段开轧温度934℃，终轧温度为882℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
前所述的一种低成本S420NL低温韧性钢板的制造方法，钢板厚度为40mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.12％，Mn:1.52％，Si:0.27％，P:0.008％，S:0.003％，Nb:0.025％，V:0.037％，Ni:0.22％，Alt:0.038％，CEV:0.41％，余量为Fe和杂质；
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.008％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为10.8min/cm，加热温度为1199℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度996℃；第二阶段开轧温度928℃，终轧温度为876℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
前所述的一种低成本S420NL低温韧性钢板的制造方法，钢板厚度为20mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.15％，Mn:1.42％，Si:0.33％，P:0.015％，S:0.004％，Nb:0.018％，V:0.036％，Ni:0.14％，Alt:0.027％，CEV:0.41％，余量为Fe和杂质；
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.015％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.004％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.9min/cm，加热温度为1216℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1027℃；第二阶段开轧温度938℃，终轧温度为863℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中钢板-50℃低温冲击功≥100J，探伤满足EN10160标准S2E3级质量要求，满足极地、严寒、海洋等地区的工程项目低温服役环境要求；
(2)本发明中钢板CEV≤0.45％，焊接性能优异，可实现钢板的经济、批量生产；
(3)本发明中较低碳含量设计C≤0.15％，有利于提高低温冲击性能，因钢板不需要进行正火热处理，即通过合理的正火轧制工艺，首先保证-50℃低温冲击，不需要填加更多的Nb、Si元素去补偿钢板正火后强度的下降，合金成本低；
(4)本发明中加热工序设计，保证Nb元素固溶，同时保证铸坯的加热均匀性。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种低成本S420NL低温韧性钢板及制造方法，钢板厚度为60mm。
其化学成分及质量百分比如下：C:0.14％，Mn:1.51％，Si:0.35％，P:0.012％，S:0.003％，Nb:0.028％，V:0.045％，Ni:0.28％，Alt:0.026％，CEV:0.43％，余量为Fe和杂质。
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.012％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.6min/cm，加热温度为1218℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1022℃；第二阶段开轧温度901℃，终轧温度为862℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本60mm规格S420NL钢板，力学性能为：屈服强度427MPa，抗拉强度539MPa，断后伸长率28％，-50℃冲击功Akv：186、176、186J，探伤按EN10160标准S2E3级别合格。
实施例2
本实施例提供的一种低成本S420NL低温韧性钢板及制造方法，钢板厚度为60mm。
其化学成分及质量百分比如下：C:0.13％，Mn:1.55％，Si:0.32％，P:0.010％，S:0.002％，Nb:0.026％，V:0.043％，Ni:0.27％，Alt:0.033％，CEV:0.43％，余量为Fe和杂质。
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.010％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.002％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为12.2min/cm，加热温度为1193℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1193℃；第二阶段开轧温度907℃，终轧温度为868℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本60mm规格S420NL钢板，力学性能为：屈服强度433MPa，抗拉强度562MPa，断后伸长率23％，-50℃冲击功Akv：191、184、186J，探伤按EN10160标准S2E3级别合格。
实施例3
本实施例提供的一种低成本S420NL低温韧性钢板及制造方法，钢板厚度为40mm。
其化学成分及质量百分比如下：C:0.13％，Mn:1.46％，Si:0.27％，P:0.014％，S:0.003％，Nb:0.023％，V:0.038％，Ni:0.24％，Alt:0.028％，CEV:0.41％，余量为Fe和杂质。
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.014％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.1min/cm，加热温度为1204℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1012℃；第二阶段开轧温度934℃，终轧温度为882℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本40mm规格S420NL钢板，力学性能为：屈服强度453MPa，抗拉强度568MPa，断后伸长率23％，-50℃冲击功Akv：225、200、246J，探伤按EN10160标准S2E3级别合格。
实施例4
本实施例提供的一种低成本S420NL低温韧性钢板及制造方法，钢板厚度为40mm。
其化学成分及质量百分比如下：C:0.12％，Mn:1.52％，Si:0.27％，P:0.008％，S:0.003％，Nb:0.025％，V:0.037％，Ni:0.22％，Alt:0.038％，CEV:0.41％，余量为Fe和杂质。
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.008％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为10.8min/cm，加热温度为1199℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度996℃；第二阶段开轧温度928℃，终轧温度为876℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本40mm规格S420NL钢板，力学性能为：屈服强度451MPa，抗拉强度561MPa，断后伸长率24％，-50℃冲击功Akv：216、226、230J，探伤按EN10160标准S2E3级别合格。
实施例5
本实施例提供的一种低成本S420NL低温韧性钢板及制造方法，钢板厚度为20mm。
其化学成分及质量百分比如下：C:0.15％，Mn:1.42％，Si:0.33％，P:0.015％，S:0.004％，Nb:0.018％，V:0.036％，Ni:0.14％，Alt:0.027％，CEV:0.41％，余量为Fe和杂质。
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.015％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.004％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.9min/cm，加热温度为1216℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1027℃；第二阶段开轧温度938℃，终轧温度为863℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
本20mm规格S420NL钢板，力学性能为：屈服强度457MPa，抗拉强度566MPa，断后伸长率25％，-50℃冲击功Akv：192、210、215J，探伤按EN10160标准S2E3级别合格。
综上，本发明生产钢板最大厚度为60mm，钢板牌号S420NL，质量同时满足欧标S420N、国标Q420系列正火钢板。产品质量优异，生产成本控制合适，综合性价比好，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)

1.一种低成本S420NL低温韧性钢板，其特征在于：
厚度为20～60mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.12％～0.15％，Mn:1.40％～1.60％，Si:0.20％～0.40％，P≤0.015％，S≤0.005％，Nb:0.015％～0.030％，V:0.030％～0.050％，Ni:0.10％～0.30％，Alt:0.020％～0.050％，CEV≤0.45％，余量为Fe和杂质；
制造方法用正火轧制工艺替代正火热处理，取消正火热处理工序，步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P≤0.015％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S≤0.005％，连铸生产制备得到铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为10.0～15.0min/cm，加热温度为1180～1220℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度980℃以上；第二阶段开轧温度940℃以下，保证终轧温度为860～890℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
2.根据权利要求1所述的一种低成本S420NL低温韧性钢板，其特征在于：钢板厚度为60mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.14％，Mn:1.51％，Si:0.35％，P:0.012％，S:0.003％，Nb:0.028％，V:0.045％，Ni:0.28％，Alt:0.026％，CEV:0.43％，余量为Fe和杂质；
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.012％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.6min/cm，加热温度为1218℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1022℃；第二阶段开轧温度901℃，终轧温度为862℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
3.根据权利要求1所述的一种低成本S420NL低温韧性钢板，其特征在于：钢板厚度为60mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.13％，Mn:1.55％，Si:0.32％，P:0.010％，S:0.002％，Nb:0.026％，V:0.043％，Ni:0.27％，Alt:0.033％，CEV:0.43％，余量为Fe和杂质；
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.010％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.002％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为12.2min/cm，加热温度为1193℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1193℃；第二阶段开轧温度907℃，终轧温度为868℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
4.根据权利要求1所述的一种低成本S420NL低温韧性钢板，其特征在于：钢板厚度为40mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.13％，Mn:1.46％，Si:0.27％，P:0.014％，S:0.003％，Nb:0.023％，V:0.038％，Ni:0.24％，Alt:0.028％，CEV:0.41％，余量为Fe和杂质；
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.014％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.1min/cm，加热温度为1204℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1012℃；第二阶段开轧温度934℃，终轧温度为882℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
5.根据权利要求1所述的一种低成本S420NL低温韧性钢板，其特征在于：钢板厚度为40mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.12％，Mn:1.52％，Si:0.27％，P:0.008％，S:0.003％，Nb:0.025％，V:0.037％，Ni:0.22％，Alt:0.038％，CEV:0.41％，余量为Fe和杂质；
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.008％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.003％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为10.8min/cm，加热温度为1199℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度996℃；第二阶段开轧温度928℃，终轧温度为876℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
6.根据权利要求1所述的一种低成本S420NL低温韧性钢板，其特征在于：钢板厚度为20mm，其化学成分及质量百分比如下：C:0.15％，Mn:1.42％，Si:0.33％，P:0.015％，S:0.004％，Nb:0.018％，V:0.036％，Ni:0.14％，Alt:0.027％，CEV:0.41％，余量为Fe和杂质；
步骤包括：
S1、炼钢工序：采用转炉深脱磷时钢水P:0.015％，铁水预处理脱和LF深脱硫时钢水S:0.004％，连铸生产制备得到厚度260mm的铸坯；
S2、加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数为11.9min/cm，加热温度为1216℃；
S3、轧制工序：采用二阶段控轧工艺，第一阶段粗轧，轧制终了温度1027℃；第二阶段开轧温度938℃，终轧温度为863℃；
S4、冷却工序：轧制后的钢板在空气中冷却，然后进行堆垛缓冷。
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