CN102041441A - 一种低合金q345d-z35中厚钢板及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用不添加微合金元素生产低合金Q345D-Z35中厚钢板及其生产工艺。该钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.10～0.18、Si：0.20～0.45、Mn：1.20～1.60、P≤0.018、S≤0.005、Als：0.015～0.050、其它为Fe和残留元素；本发明采取的生产方法包括以下步骤：优质铁水、KR铁水预处理、顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷、加热炉、轧制、ACC层流冷却、热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库；本发明的有益效果在于：与传统的Q345D-Z35相比，在碳当量不变的情况下，不添加Nb、Ti等贵重合金，保证Q345D-Z35各项性能指标达到国家标准要求，大大降低了生产成本。

Description

一种低合金Q345D-Z35中厚钢板及其生产工艺

技术领域

本发明属于中厚板生产领域，具体涉及到一种采用不添加微合金元素生产低合金Q345D-Z35中厚钢板及其生产工艺。

背景技术

当前国际金融危机对我国钢铁企业造成了较大的冲击，特别是钢厂的中厚板行业一直处于低迷时期，为应对国际金融危机带来的不利影响，加快结构调整，推动产业升级，实现低成本战略，增强企业竞争力具有十分重要的作用。目前，国内生产低合金Q345D-Z35中厚钢板厂家不多，因为其在生产过程中，添加Nb、V、Ti等微合金元素，生产成本高；工艺复杂。

发明内容

为应对国际金融危机带来的不利影响，实现低成本战略，增强企业竞争力。本发明经过摸索，获得了一种不添加任何微合金元素生产低合金Q345D-Z35钢板及其生产工艺，从而完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种低成本Q345D-Z35中厚板。

本发明的另一目的在于提供一种降低生产成本生产Q345D-Z35中厚板的工艺。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：该低合金Q345D-Z35中厚钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.10～0.18、Si：0.20～0.45、Mn：1.20～1.60、P≤0.018、S≤0.005 、Als：0.015～0.050、其它为Fe和残留元素；

碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.44。

上述方法中，所生产的钢板厚度为80mm及以下规格。

为得到本发明所述钢板，采取的生产方法包括以下步骤：优质铁水、KR铁水预处理、顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷、加热炉、轧制、ACC层流冷却、热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库；在所述精炼步骤中，精炼过程中全程吹氩，加入精炼渣料，碱度按4.0～6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主，加热加热时间按两次控制，一加热7～12min、二加热6～10min，二加热过程中要求根据造渣情况，补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次；在真空脱气处理步骤中，真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，上钢温度1565±15℃；在轧制步骤中，钢的再结晶终止温度为895℃，其待温晾钢至880℃以下开始精轧，晾钢厚度控制在成品厚度的2.2～4倍，终轧温度控制在760～840℃；轧制完毕后采用ACC控冷，终冷温度控制在630～700℃之间，然后送往矫直机矫直；在 堆冷步骤中，堆垛缓冷温度不低于400℃，堆冷时间≥24小时。

  本发明在原有的Q345D-Z35低合金钢的成分基础上，适当调整Q345D-Z35中C、Mn的含量比例，并同时严格控制钢中P、S等影响钢板塑韧性的有害元素含量，进而不添加价格高昂的微合金元素Nb、Ti等，从而保证了Q345D-Z35钢板的冲击功，同时又保证钢板的强度和塑性匹配。

在冶炼过程中，严格控制钢中P（磷）、S（硫）等有害元素，保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平。在后续轧制加热过程中，为防止钢坯内部晶粒粗大，适当降低加热温度，避免钢坯内部原始奥氏体晶粒过分长大，为钢坯在轧制过程中晶粒的细化奠定坚实基础。在轧制过程中，通过采用国内先进的TMCP轧制技术，能够保证Q345D-Z35钢板性能需求。

本发明的有益效果在于：与传统的Q345D-Z35相比，在碳当量不变的情况下，不添加Nb、Ti等贵重合金，保证Q345D-Z35各项性能指标达到国家标准要求,大大降低了生产成本。

具体实施方式

本发明采取的技术方案是：该低合金Q345D-Z35中厚钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.10～0.18、Si：0.20～0.45、Mn：1.20～1.60、P≤0.018、S≤0.005 、Als：0.015～0.050、其它为Fe和残留元素；

碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.44。

上述方法中，所生产的钢板厚度为80mm及以下规格。

为得到本发明所述钢板，采取的生产方法包括以下步骤：优质铁水、KR铁水预处理、顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷、加热炉、轧制、ACC层流冷却、热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库；在所述精炼步骤中，精炼过程中全程吹氩，加入精炼渣料，碱度按4.0～6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主，加热加热时间按两次控制，一加热7～12min、二加热6～10min，二加热过程中要求根据造渣情况，补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次；在真空脱气处理步骤中，真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，上钢温度1565±15℃；在轧制步骤中，钢的再结晶终止温度为895℃，其待温晾钢至880℃以下开始精轧，晾钢厚度控制在成品厚度的2.2～4倍，终轧温度控制在760～840℃；轧制完毕后采用ACC控冷，终冷温度控制在630～700℃之间，然后送往矫直机矫直；在 堆冷步骤中，堆垛缓冷温度不低于400℃，堆冷时间≥24小时。

 本发明采用转炉冶炼、连铸浇注，3800m宽厚板轧机轧制的方法生产Q345D-Z35低合金钢板。其工艺流程为：优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24—60小时、推钢式加热炉、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库。

实施方式如下：

成分设计：在传统Q345D-Z35低合金钢的成分基础上，通过洁净钢冶炼，严格控制P、S含量，不添加微量合金Nb、Ti，通过进行严格的TMCP轧制既保证钢板的低碳当量及焊接性，又保障Q345D-Z35强韧性匹配。具体成分设计为：C：0.12～0.18%、Si：0.20～0.45%、Mn：1.20～1.60%、P：≤0.018%、S：≤0.005% 、Als：0.015～0.050%、其它为Fe和残留元素；

KR铁水预处理工艺：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃。

转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.080%，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.012%，出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石。出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤30mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩。

吹氩处理工艺：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在300～500mm，离氩站温度不得低于1570℃。

LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，碱度按4.0～6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主，加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入。加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热7-12min、二加热6-10min，二加热过程中要求根据造渣情况，补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次。离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃（不采用真空脱气）/1610±15℃（采用真空脱气）。

VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间：（抽真空前钢水温度—目标离站温度）/1.7min。覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃。

连铸工艺：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±10℃，拉速：0.7m/min，比水量：0.80L/㎏，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红。浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微。铸坯下线后要求堆冷≥12h。

加热工艺:加热温度及加热时间如下：预热段温度900～1000℃，加热段温度1220～1240℃，保温段温度1200～1220℃，加热速度10～13min/cm；

控轧控冷

结合炼钢化学成分，经过理论测算，钢的再结晶终止温度为895℃，为防止混晶和晶粒粗大，因此设计其待温晾钢至880℃以下开始精轧。晾钢厚度控制在成品厚度的2.2-3倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础；

由于轧后缓冷易使晶粒长大，并且组织中的C、Mn等合金固溶量有限，因此要控制适当的冷却速度。为了获得优良的综合力学性能，根据板厚的不同，轧后采用不同的层流冷却，通过调整冷却集管组数，确保返红温度在640～680℃之间。

控轧控冷工艺：第一阶段开轧温度控制在1000～1200℃之间，采用高温低速大压下轧制，道次压下量不小于20mm；当温度不低于1000℃时，停轧晾钢，晾钢厚度为成品厚度的2.2-3倍；当轧件温度≤880℃时，开始第二阶段轧制，二阶段累计变形率≥60%，终轧温度控制在780～820℃；轧制完毕后采用ACC控冷，终冷温度控制在640～680℃之间，然后送往矫直机矫直。

堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力，同时可大大降低钢板中氢的含量，充分实现热扩散效果，改善钢板探伤缺陷。钢板堆垛缓冷工艺如下；堆垛缓冷温度不低于400℃，堆冷时间≥24小时；

结果分析

机械力学性能分析

成份及机械力学性能按GB/T1591-2008及GB5313-85执行，机械性能具体见下表。 

本次试生产20-80mm厚Q345D～Z35共计50批，其中：屈服强度控制在340～420 MPa，平均达到了365 MPa，比标准富裕30MPa；抗拉强度控制在510～620 MPa，平均达到了546 MPa，比标准富裕56MPa；伸长率控制在25%-32%，平均达到28%，比标准富裕7%； -20℃ V型冲击功控制在150～320J，平均达到了215J，Z向拉伸控制在36%～45%之间，平均达到38%，完全达到Q345D-Z35的水平。

外检及探伤

所研制的钢板外检，正品率100%，按JB/T 47030进行探伤，合一级率为80%，合三级率为100%，达到了预期效果。

Claims (2)

1.一种低合金Q345D-Z35中厚钢板，该低合金Q345D-Z35中厚钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.10～0.18、Si：0.20～0.45、Mn：1.20～1.60、P≤0.018、S≤0.005 、Als：0.015～0.050、其它为Fe和残留元素。

2.一种如权利要求1所述低合金Q345D-Z35中厚钢板的生产方法，该方法包括以下步骤：优质铁水、KR铁水预处理、顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷、加热炉、轧制、ACC层流冷却、热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库；其特征在于在所述精炼步骤中，精炼过程中全程吹氩，加入精炼渣料，碱度按4.0～6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主，加热加热时间按两次控制，一加热7～12min、二加热6～10min；在真空脱气处理步骤中，真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，上钢温度1565±15℃；在轧制步骤中，钢的再结晶终止温度为895℃，其待温晾钢至880℃以下开始精轧，晾钢厚度控制在成品厚度的2.2～4倍，终轧温度控制在760～840℃；轧制完毕后采用ACC控冷，终冷温度控制在630～700℃之间，然后送往矫直机矫直；在堆冷步骤中，堆垛缓冷温度不低于400℃，堆冷时间≥24小时。