CN102041441A - 一种低合金q345d-z35中厚钢板及其生产工艺 - Google Patents
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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
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。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110504 |