CN102061426B - 一种400～420mm大厚度低合金高强度结构钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强度与韧性良好的400～420mm大厚度低合金高强度结构钢及其生产方法。由以下重量百分比含量的化学成分组成：所述的各化学成分为：C：≤0.18％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.30～1.55％，P：≤0.015％，S：≤0.003％，Als：0.010～0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。采用不添加Nb、V、Ti等细化晶粒元素，减少冶金成本及钢水夹杂物含量，工艺方面采用正火+风冷细化晶粒，确保质量符合标准及使用要求。其生产制造工序简单，可实现批量生产。应用的强化机理为组织强化、细晶强化、析出强化和固溶强化。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高工业炼钢性能技术领域，特别是一种400～420mm大厚度低合金高强度结构钢及其生产方法。
背景技术
目前，特厚板Q345B一般用于车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件。现在各钢铁企业能够生产特厚规格Q345B的厂家寥寥无几，另外，国内市场上300mm以上规格的Q345B钢种，因厂家无法保证探伤、性能，市场供应量极少，如果依赖进口，不仅价格贵，而且进货周期长，无法保证工程的正常运行。并而且，国内外也没有厂家能生产400mm以上的此低合金高强度结构钢。
发明内容
本发明提供一种强度与韧性良好的400～420mm大厚度低合金高强度结构钢及其生产方法。
一种400～420mm大厚度低合金高强度结构钢，由以下重量百分比含量的化学成分组成：所述的各化学成分为：C：≤0.18％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.30～1.55％，P：≤0.015％，S：≤0.003％，Als：0.010～0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
以上各个化学成分的作用分析如下：C：是钢中最基础的强化元素，提高强度；Si：是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利；Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利；P：对焊接不利，且具有一定的冷脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低；S：易形成MnS类夹杂物，具有一定的热脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低；Al：可以起到细化晶粒强化作用。所述特厚低合金高强度钢钢板厚度在400mm以上。
上述400～420mm大厚度低合金高强度结构钢的生产方法：包括如下步骤：
a.冶炼：转炉冶炼时确保出钢碳≥0.06％，出钢P≤0.018％；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣。钢水冶炼后送入LF精炼炉精炼，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间控制在15min以上。VD真空精炼保压时间控制在20-25min；
b.浇注：采用48吨锭模进行浇注，开浇温度1555℃，本体浇注14-18min，冒口浇注5-8min；
c.加热：装钢后焖钢2小时，采用低速烧钢，1000℃以下时升温速度≤100℃/h，最高加热温度1300℃；
d.轧制：采用AR热轧不晾钢直接轧完。开轧温度控制在1000～1120℃之间，钢锭先纵轧消除锥度，然后留尾展宽，保证终轧温度＜950℃；
e.缓冷：钢板轧制后入缓冷坑缓冷，堆垛温度≥450℃，缓冷时间≥96小时；
f.热处理：对钢板进行正火处理，保温温度：900±10℃；保温时间：2min/mm；冷却方式：风冷。
本发明的钢板化学成分设计方面，采用不添加Nb、V、Ti等细化晶粒元素，减少冶金成本及钢水夹杂物含量，工艺方面采用正火+风冷细化晶粒，确保质量符合标准及使用要求。其生产制造工序简单，可实现批量生产。应用的强化机理为组织强化、细晶强化、析出强化和固溶强化。C含量控制在≤0.18％，C主要与其他元素形成碳化物，起组织强化和析出强化的作用，使钢板强度增加；Mn含量控制在1.30～1.55％，Mn主要起固溶强化和降低相变温度，提高钢板强度的作用；因浇注钢锭较厚，P、S含量均需要严格控制，减少夹杂物和偏析。本发明的交货状态为正火，采用正火+风冷的工艺，可细化晶粒，提高钢板综合性能。通过进行合理的成分设计、模铸浇注、加热及热处理，成功地在转炉-模铸浇注-加热轧制-正火热处理生产线开发出了420mm特厚Q345B钢板，其实物屈服强度在305-350MPa，抗拉强度在500-555MPa，伸长率在23-25％，常温冲击功为160-233J，经JB/T 4730-2005标准无损探伤检测，可达探伤一级。该特厚板低合金高强度钢的开发满足了工程制造行业较高要求。
具体实施方式
实施例1
本发明所述特厚低合金高强度Q345B钢板实际成分为：C：0.147％，Si：0.35％，Mn：1.52％，P：0.012％，S：0.001％，Als：0.025％。其力学性能为：屈服强度305MPa，抗拉强度：500MPa，伸长率：25％，20℃冲击功：192J、166J、233J。
本发明的生产方法如下：
(1)冶炼工艺：转炉冶炼时确保出钢碳≥0.06％，出钢P≤0.018％；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣。钢水冶炼后送入LF精炼炉精炼，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间控制在15min以上。VD真空精炼保压时间控制在20-25min；
(2)浇注工艺：采用48吨锭模进行浇注，开浇温度1555℃，本体浇注14-18min，冒口浇注5-8min；
(3)加热工艺：装钢后焖钢2小时，采用低速烧钢，1000℃以下时升温速度≤100℃/h，最高加热温度1300℃；
(4)轧制工艺：采用AR热轧不晾钢直接轧完。开轧温度控制在1000～1120℃之间，钢锭先纵轧消除锥度，然后留尾展宽，保证终轧温度＜950℃；
(5)缓冷工艺：钢板轧制后入缓冷坑缓冷，堆垛温度≥450℃，缓冷时间≥96小时；
(6)热处理工艺：对钢板进行正火处理，保温温度：900±10℃；保温时间：2min/mm；冷却方式：风冷。
实践证明：本发明的钢板具有较好的综合性能，钢种冶炼不需添加Nb、V、Ti、Cr、Ni等合金元素，减少钢水成本，采用正火+风冷工艺，不进行调质处理，简化生产工序，缩短生产周期，适合大批量生产。
实施例2
本发明所述特厚低合金高强度Q345B钢板实际成分为：C：0.176％，Si：0.27％，Mn：1.48％，P：0.012％，S：0.001％，Als：0.015％，轧制钢板厚度为420mm，其力学性能为：屈服强度350MPa，抗拉强度：555MPa，伸长率：23％，20℃冲击功：160J、187J、205J。
本发明的生产方法如下：
(1)冶炼工艺：转炉冶炼时确保出钢碳≥0.06％，出钢P≤0.018％；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣。钢水冶炼后送入LF精炼炉精炼，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间控制在15min以上。VD真空精炼保压时间控制在20-25min；
(2)浇注工艺：采用48吨锭模进行浇注，开浇温度1555℃，本体浇注14-18min，冒口浇注5-8min；
(3)加热工艺：装钢后焖钢2小时，采用低速烧钢，1000℃以下时升温速度≤100℃/h，最高加热温度1300℃；
(4)轧制工艺：采用AR热轧不晾钢直接轧完。开轧温度控制在1000～1120℃之间，钢锭先纵轧消除锥度，然后留尾展宽，保证终轧温度＜950℃；
(5)缓冷工艺：钢板轧制后入缓冷坑缓冷，堆垛温度≥450℃，缓冷时间≥96小时；
(6)热处理工艺：对钢板进行正火处理，保温温度：900±10℃；保温时间：2min/mm；冷却方式：风冷。
实施例3
本发明所述特厚低合金高强度Q345B钢板实际成分为：C：0.160％，Si：0.31％，Mn：1.50％，P：0.012％，S：0.001％，Als：0.020％，轧制钢板厚度为420mm，其力学性能为：屈服强度360MPa，抗拉强度：530MPa，伸长率：26％，20℃冲击功：180J、178J、220J。
本发明的生产方法如下：
(1)冶炼工艺：转炉冶炼时确保出钢碳≥0.06％，出钢P≤0.018％；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣。钢水冶炼后送入LF精炼炉精炼，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间控制在15min以上。VD真空精炼保压时间控制在20-25min；
(2)浇注工艺：采用48吨锭模进行浇注，开浇温度1555℃，本体浇注14-18min，冒口浇注5-8min；
(3)加热工艺：装钢后焖钢2小时，采用低速烧钢，1000℃以下时升温速度≤100℃/h，最高加热温度1300℃；
(4)轧制工艺：采用AR热轧不晾钢直接轧完。开轧温度控制在1000～1120℃之间，钢锭先纵轧消除锥度，然后留尾展宽，保证终轧温度＜950℃；
(5)缓冷工艺：钢板轧制后入缓冷坑缓冷，堆垛温度≥450℃，缓冷时间≥96小时；
(6)热处理工艺：对钢板进行正火处理，保温温度：900±10℃；保温时间：2min/mm；冷却方式：风冷。
Claims (1)
1.一种400～420mm大厚度低合金高强度结构钢，其特征在于：由以下重量百分比含量的化学成分组成：所述的各化学成分为：C:≤0.18%, Si:0.20～0.40%, Mn:1.30～1.55%, P:≤0.015%, S:≤0.003%, Als:0.010～0.035%，其余为Fe和不可避免的杂质，该400～420mm大厚度低合金高强度结构钢的生产方法，它包括如下步骤：
a.冶炼：转炉冶炼时确保出钢碳≥0.06%，出钢P≤0.018%；点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣，钢水冶炼后送入LF精炼炉精炼，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间控制在15min以上，VD真空精炼保压时间控制在20-25min；
b. 浇注：采用48吨锭模进行浇注，开浇温度1555℃，本体浇注14-18min，冒口浇注5-8min；
c. 加热：装钢后焖钢2小时，采用低速烧钢，1000℃以下时升温速度≤100℃/h，最高加热温度1300℃；
d. 轧制：采用AR热轧不晾钢直接轧完，开轧温度控制在1000～1120℃之间，钢锭先纵轧消除锥度，然后留尾展宽，保证终轧温度＜950℃；
e. 缓冷：钢板轧制后入缓冷坑缓冷，堆垛温度≥450℃，缓冷时间≥96小时；
f. 热处理：对钢板进行正火处理，保温温度：900±10℃；保温时间：2 min/mm；冷却方式：风冷。
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