CN101812636A

CN101812636A - 一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板及其制造方法

Info

Publication number: CN101812636A
Application number: CN 201010159195
Authority: CN
Inventors: 楚觉非; 邱红雷; 王晓文; 王端军; 郭家林
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2010-08-25

Abstract

本发明公开了一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板及制造方法。钢的化学成分重量百分数为：C：0.14～0.18％，Mn：1.20～1.40％，Si：0.10～0.30％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Nb：0.010～0.030％，V：0.010～0.030％，Al：0.020～0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。轧制时：厚度220mm连铸坯加热温度1200～1250℃，坯料加热时间220～250min，出炉温度1180～1230℃；采用两阶段控制轧制，粗轧每道次压下率10～20％，终轧温度1020～1050℃，粗轧成1.7～2.0倍成品厚度的中间坯，精轧开轧温度850～870℃，每道次压下率8～12％，轧后采用层流冷却，终冷温度670～710℃，冷却速率5～10℃/s，高温下线温度430～450℃，堆冷时间60～72小时。本发明对轧机能力要求不高，适合于国内多数中厚板厂，钢板综合力学性能良好，具有优良的抗层状撕裂能力，无需热处理，生产成本较低。

Description

一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板及其制造方法

技术领域

本发明属于厚钢板生产领域，特别是涉及一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板及其制造方法。

背景技术

近年来，由于超高层、大跨度钢结构建设项目的不断增加，能源、交通、建筑、造船、机械制造等行业用厚板、特厚板市场需求量越来越大。目前，虽然建筑结构用厚板市场中Q345级别厚板占大多数，但是高级别结构用厚板的需求也在不断提高。这些钢板不但要求具有较高的强度和塑性，还要求具有较低的屈强比、良好的低温韧性、良好的抗层状撕裂性能和焊接性能。厚钢板受连铸坯料尺寸、形变均匀性、压缩比、轧钢节奏等条件限制，钢板的强度、韧性性能不稳定，合格率往往较低。目前，国内只有少数厂家具有生产厚钢板的能力，且都是采用能力较强的宽厚板轧机，对设备要求很高。此外，为了提高厚钢板的低温韧性，往往还采用轧后热处理方法，增加了能源消耗和生产成本。如果能在轧机能力稍差的钢厂实现用连铸坯生产不需要热处理的厚钢板不仅会降低钢板的生产成本，还有利于在全国范围内推广，将会具有非常重要的意义。

发明内容

为了能够实现在普通轧机上用连铸坯生产不需要热处理的厚钢板，本发明的目的是提供一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板及其制造方法，该方法利用220mm厚连铸坯，在中板轧机上采用控轧控冷工艺生产出75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板，且该厚板满足国标要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板，其特征在于：该厚板中钢的化学成分重量百分数为：C：0.14～0.18％，Mn：1.20～1.40％，Si：0.10～0.30％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Nb：0.010～0.030％，V：0.010～0.030％，Al：0.020～0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明中，厚板中钢的化学成分重量百分数优选的是：C：0.17％，Mn：1.32％，Si：0.18％，P：0.011％，S：0.001％，Nb：0.026％，V：0.027％。

本发明中，厚板中钢的化学成分重量百分数另一种优选的是：C：0.16％，Mn：1.36％，Si：0.18％，P：0.009％，S：0.002％，Nb：0.025％，V：0.029％。

本发明化学成分的设计依据是：

1、碳含量控制在0.14～0.18％是为了在保证钢板强度的同时，避免C元素对钢塑性、韧性以及焊接性的危害。

2、锰在所述钢中会推迟奥氏体向铁素体的转变，扩大了奥氏体未再结晶的范围，从而可以更加充分利用奥氏体未再结晶控制轧制和轧后控制冷却来对细化钢板的晶粒尺寸，提高钢的强度和韧性。当锰的含量低于1.20％时，上述作用不显著，使强度和韧性偏低。当锰的含量高于1.60％时，易在连铸坯和轧态厚钢板中形成严重的带状偏析和带状珠光体组织，造成接头部位层状撕裂。考虑到钢板性能和成分的因素，本发明中钢板的锰含量应控制在1.20～1.40％的范围内。

3、Si元素容易偏聚于晶界，降低晶界表面能，使钢产生沿晶断裂。此外，在连铸坯加热时Si元素容易在基体与氧化铁皮界面处生成尖晶橄榄石(Fe₂SiO₄)，当温度高于1175℃时，Fe₂SiO₄会从固相变为液相，熔融的Fe₂SiO₄会显著的促进氧化铁皮气孔聚集变大，这将会加速钢表面的氧化。Fe₂SiO₄会与FeO形成一种共析物，这种共析物很难在粗除磷除掉，在随后的热轧过程中有时会压入钢板而造成表面缺陷，因此，硅的含量不宜高于0.25％；但由于硅是炼钢时最有效的脱氧元素之一，当硅含量低于0.10％时，钢水易被氧化。因此，硅含量应尽量控制在0.10～0.25％的范围内。

4、硫和磷严重损害所述钢和焊接近缝区的低温韧性。因此，硫、磷含量应分别控制在≤0.005％和≤0.015％以下。

5、微量铌的溶质拖曳作用和Nb(C，N)对奥氏体晶界的钉扎作用，均抑制形变奥氏体的再结晶，结合TMCP，可以细化铁素体晶粒，但过高的铌，促进连铸坯产生表面裂纹，且促进焊接近缝区形成粗大的M-A岛，因此，铌含量应控制在0.010～0.030％的范围内。钒在所述钢中与氮结合形成VN粒子，VN粒子在钢板层流冷却的返红过程中析出，可提高钢的强度。当钒的含量低于0.010％时，上述作用不显著。但是，随着钒含量的增加，焊接近缝区中M-A岛脆性相有增多的趋势，降低焊接性能，其含量不宜超过0.030％。因此，钒含量应控制在0.010～0.030％。

一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板的制造方法，其特征在于该方法采用控轧控冷工艺进行生产，包括如下步骤：

(1)轧制工艺：厚度为220mm的连铸坯料，加热温度为1200～1250℃，保温时间为220～250min，出炉温度为1180～1230℃，其中连铸坯料的化学成分重量百分数为：C：0.14～0.18％，Mn：1.20～1.40％，Si：0.10～0.30％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Nb：0.010～0.030％，V：0.010～0.030％，Al：0.020～0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质；轧制方法采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制，粗轧每道次压下率10～20％，终轧温度1020～1050℃，粗轧成1.7～2.0倍成品厚度的中间坯；精轧开轧温度为850～870℃，每道次压下率为8～12％；

(2)轧后冷却工艺：采用层流冷却，终冷温度670～710℃，冷却速率5～10℃/s；

(3)采用高温下线缓冷工艺：钢板热矫后置于冷床冷却，下线温度430～450℃，钢板下线后采用堆冷，堆冷时间60～72小时，得到75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用220mm连铸坯进行生产75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板，可以在轧机能力较低的中板轧机上进行生产，对设备要求不高，适合推广应用，且生产工艺简便，钢板性能质量稳定。

2、本发明省去轧后热处理工序，节省能源，降低了生产成本。

3、本发明得到的75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板其综合性能满足要求，数据为：屈服强度r_eL395～425MPa，抗拉强度R_m 545～570MPa，断后伸长率δ₅≥28％，断面收缩率≥50％，-20℃冲击功Akv≥100J，冷弯性能合格。

附图说明

图1是实施例钢板表面的金相组织，主要为贝氏体的示意图。

图2是实施例厚板四分之一厚度的金相组织，为由多边形铁素体和珠光体构成的示意图。

图3是实施例厚板心部位置的金相组织，为由多边形铁素体和珠光体构成的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

按本发明所述方法，试制了5炉试验钢作为实施例。工艺流程为：转炉冶炼→LF精炼→RH真空处理→钢坯连铸→钢坯验收→表面清理→钢坯加热→高压水除鳞→粗轧机轧制→中间坯待温→精轧机轧制→ACC→矫直→高温下线缓冷→检查→入库。

连铸坯料厚度为220mm，坯料化学成分见表1。

表1本发明实施例的化学成分(wt，％)

从表1可以看出，按照本发明制备的5炉试验钢，化学成分均符合本发明所述要求。

钢坯按所述方法，采用控轧控冷工艺生产厚度75mm的Q390D-Z35低合金高强度厚钢板，主要工艺要点如下：

(1)轧制工艺：坯料加热温度为1200～1250℃，保温时间为220～250min，出炉温度为1180～1230℃；轧制方法采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制。粗轧每道次压下率10～20％，终轧温度1020～1050℃，粗轧成1.7～2.0倍成品厚度的中间坯，精轧开轧温度为850～870℃，每道次压下率为8～12％。

本实施例中，加热温度为1220℃，保温时间为240min，出炉温度为1200℃；粗轧每道次压下率15％，终轧温度1040℃，粗轧成1.8倍成品厚度的中间坯；精轧开轧温度为860℃，每道次压下率为10％；

(2)轧后冷却工艺：采用层流冷却，终冷温度670～710℃，冷却速率5～10℃/s。

本实施例中，终冷温度700℃，冷却速率8℃/s；

(3)高温下线缓冷工艺：钢板热矫后置于冷床冷却，下线温度430～450℃，堆冷时间60～72小时，得到75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板。

本实施例中，下线温度440℃，钢板下线后采用堆冷，堆冷时间70小时。

对各实施例试验钢板和比较钢取样，按照GB/T 13239-2006标准，采用MTSNEW810型拉伸试验机，以3mm/min恒定的夹头移动速率进行拉伸，测试横向拉伸性能，取样部位为板厚的1/4处，试验结果取2个试样的平均值。按照GB/T 229-2007标准，采用NCS系列500J仪器化摆锤式冲击试验机，测试-20℃却贝冲击功，取样部位为板厚的1/4处，试验结果取3个试样的平均值。钢板力学性能测试结果见表2。

表2本发明实施例的实物性能

可以看出，按照本发明工艺生产的试验钢，钢板屈服强度均达到Q390级，Z向性能均满足Z35级别要求，-20℃冲击功均在100J以上。

本发明采用220mm连铸坯在轧机能力较低的中板轧机上生产75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板，且生产工艺简便，钢板性能质量稳定；而且省去轧后热处理工序，节省能源，降低了生产成本。得到的75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板综合性能满足要求。

Claims

1.一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板，其特征在于：该厚板中钢的化学成分重量百分数为：C：0.14～0.18％，Mn：1.20～1.40％，Si：0.10～0.30％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Nb：0.010～0.030％，V：0.010～0.030％，Al：0.020～0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板，其特征在于：厚板中钢的化学成分重量百分数为：C：0.17％，Mn：1.32％，Si：0.18％，P：0.011％，S：0.001％，Nb：0.026％，V：0.027％。

3.根据权利要求1所述的一种75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板，其特征在于：厚板中钢的化学成分重量百分数为：C：0.16％，Mn：1.36％，Si：0.18％，P：0.009％，S：0.002％，Nb：0.025％，V：0.029％。

4.一种权利要求1所述75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板的制造方法，其特征在于该方法采用控轧控冷工艺进行生产，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的75mm厚Q390D-Z35低合金高强度厚板的制造方法，其特征在于：轧制工艺中，加热温度为1220℃，保温时间为240min，出炉温度为1200℃；粗轧每道次压下率15％，终轧温度1040℃，粗轧成1.8倍成品厚度的中间坯；精轧开轧温度为860℃，每道次压下率为10％；轧后冷却工艺中，终冷温度700℃，冷却速率8℃/s；高温下线缓冷工艺中，下线温度440℃，钢板下线后采用堆冷，堆冷时间70小时。