CN102345042A - 一种高级别桥梁用q420qe钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高级别桥梁用Q420QE钢板,所述钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:0.10~0.15、Si:0.20~0.50、Mn:1.40~1.60、P:≤0.015、S:≤0.003、微合金化元素(Nb+Ti)≤0.15、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。本发明通过转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷一系列生产工艺,并通过合理的采取多元复合微合金元素的化学成分设计,LF+VD工艺来保证钢质的洁净度,达到各类夹杂物级别总和不超过3.0,通过控轧控冷使钢的晶粒度达到9.0~10.0级,通过上述等措施的有效实施,成功地生产出了高级别桥梁用Q420QE钢板。
Description
技术领域
本发明属于钢板生产技术领域,具体涉及到一种高级别桥梁用Q420QE钢板及其生产方法。
背景技术
随着我国国民经济的迅速发展,桥梁用钢的发展也向着特厚、特宽、高性能方向发展。桥梁用钢对钢板强韧性、屈强比、抗层状撕裂能力等提出了较高的要求,目前E级别以上的桥梁用钢板国内能生产的钢厂还不多。E级厚板桥梁用钢,因其生产难度大、工艺装备要求特殊等生产较少。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种保性能、保探伤的高级别桥梁用Q420QE钢板及其生产方法。
一种高级别桥梁用Q420QE钢板,包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):
C:0.10~0.15、Si:0.20~0.50、Mn:1.40~1.60、P:≤0.015、S:≤0.003、微合金化元素(Nb +Ti)≤0. 15、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。
所述高级别桥梁用Q420QE钢板的碳当量≤0.40。
上述化学元素的作用分析如下:
C:是钢中最基础的强化元素,提高强度,但C影响钢的焊接性能和影响韧性,综合考虑,碳的含量尽量控制的低一些。
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。
V、Nb、Ti:在钢中能够与C、N结合,形成微细碳化物或碳氮化物,能起细化晶粒和弥散强化作用,从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。
Al:可以起到细化晶粒强化作用。
所述高级别桥梁用Q420QE钢板的厚度≤80mm。
为达到上述目的,所述高级别桥梁用Q420QE钢板采取的生产方法,它包括如下步骤:
a.转炉冶炼:出钢碳≥0.06%,出钢P≤0.012%,S≤0.010%,点吹次数不得大于2次,避免出钢过程下渣;
b.LF精炼:确保白渣保持时间控制在15min以上,杜绝渣稀现象,严格按照吹氩标准执行吹氩操作,禁止暴吹;
c.真空精炼:在≤67Pa下的保压时间按≥20min进行控制,破真空后立即进行Ca处理,对夹杂物进行改性,软吹大于5min后吊钢;
d.连铸:采用300mm断面生产,连铸浇注过热度控制在10-20℃,采用低拉速;
e.加热:采用二阶段加热,一加热段温度<1000℃,二加热段温度控制在1220~1280℃,均热段温度控制在1200~1260℃;
f.轧制:采用两阶段轧制,一阶段开轧温度1050℃~1150℃,工作辊轧制线速度按≤1.5m/s控制,凉钢厚度为100-160mm,二阶段开轧温度在820~900℃,道次压下量为15-20mm,终轧温度760-840℃;
g.控冷:轧制后进入ACC两次弱冷, 尽量减少表面和内部的温差,确保返红温度在620-700℃,冷却后送往强力矫直机进行热矫直;
h.缓冷:钢板下线后进行缓冷,入缓冷坑温度≥480℃,堆冷时间≥36小时。执行工艺为保温温度:910±20℃;加热时间:2.0-2.4min/mm。
由于本发明通过转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷一系列生产工艺,并通过合理的采取多元复合微合金元素的化学成分设计,LF+VD工艺来保证钢质的洁净度,达到各类夹杂物级别总和不超过3.0,通过控轧控冷使钢的晶粒度达到9.0~10.0级,通过上述等措施的有效实施,成功地生产出了高级别桥梁用Q420QE钢板。对铁水预处理到整个热处理全过程,制订了严格的工艺点控制标准,并严格执行,产品的实物质量达到了Q420QE级水平。其屈服强度控制在400~480 MPa,抗拉强度控制在540~630 MPa,屈强比均≤0.82;伸长率控制在21%-27%;-20℃V型冲击功控制在153~280 J;Z向性能分布在32-57之间,单个试样3个Z向性能平均值均大于40%,性能指标完全满足了Q420QE开发要求。
附图说明
下面结合附图,对本发明做进一步阐述。
图1是本发明TMCP轧制后的金相组织图(100X)。
具体实施方式
本发明所述的保性能、保探伤的高级别桥梁用Q420QE钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:0.10~0.15、Si:0.20~0.50、Mn:1.40~1.60、P:≤0.015、S:≤0.003、微合金化元素(Nb +Ti)≤0. 15、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。
本发明采取的生产方法包括:转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷,在所述转炉冶炼中,按洁净钢冶炼工艺标准进行控制,出钢碳≥0.06%,出钢P≤0.012%,S≤0.010%,点吹次数不得大于2次,避免出钢过程下渣;在所述LF精炼中,采取大渣量进行造渣,确保白渣保持时间控制在15min以上,杜绝渣稀现象,严格按照吹氩标准执行吹氩操作,禁止暴吹;在所述真空精炼中,在≤67Pa下的保压时间按≥20min进行控制,破真空后立即进行Ca处理,对夹杂物进行改性,软吹大于5min后吊钢;在所述连铸中,采用300mm断面生产,以保证压缩比,连铸浇注过热度控制在10-20℃,采用低拉速;在所述加热中,采用二阶段加热,一加热段温度<1000℃,二加热段温度控制在1220~1280℃,均热段温度控制在1200~1260℃;在所述轧制中,采用两阶段轧制,一阶段开轧温度1050℃~1150℃,严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求,为确保变形渗透,工作辊轧制线速度按≤1.5m/s控制,凉钢厚度为100-160mm,二阶段开轧温度在820~900℃,二阶段采取小压下轧制,道次压下量为15-20mm,终轧温度760-840℃;在所述控冷中,轧制后进入ACC两次弱冷, 尽量减少表面和内部的温差,确保返红温度在620-700℃,冷却后送往强力矫直机进行热矫直;在所述缓冷中,钢板下线后进行缓冷,入缓冷坑温度≥480℃,堆冷时间≥36小时。执行工艺为保温温度:910±20℃;加热时间:2.0-2.4min/mm。
实施例1
通过转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷,获得如下表1所述化学成分的高级别桥梁用Q420QE钢板成品钢,其中所述高级别桥梁用Q420QE钢板机械力学性能见如下表3。
表1 实施例1钢的化学成分
实施例2
通过转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷,获得如下表2所述化学成分的高级别桥梁用Q420QE钢板成品钢,其中所述高级别桥梁用Q420QE钢板机械力学性能见如下表3。
表2 实施例2钢的化学成分
炼钢成分:本发明的钢板的化学成分设计采用低碳当量,Mn-Nb-V-Ti系铁素体+珠光体钢,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主要与其它元素形成碳化物,起组织强化和析出强化作用,提高钢板强度;Mn主要起固溶强化和降低相变温度,起提高钢板强度的作用;Nb起细晶强化作用,钢锭加热时,固溶的Nb可以阻止奥氏体晶粒长大;经过二阶段轧制,V的C、N化物析出,提高钢板强度。为确保探伤,同时采取洁净钢冶炼技术,严控钢种[P]、[S]、[N]、[H]、[O]五大有害元素含量。
化学成份:C主要与其它元素形成碳化物,起组织强化和析出强化作用,提高钢板强度;Mn主要起固溶强化和降低相变温度,起提高钢板强度的作用;Nb起细晶强化作用,钢锭加热时,固溶的Nb可以阻止奥氏体晶粒长大;经过二阶段轧制,V的C、N化物析出,提高钢板强度; P、S含量控制在一个较低的范围内,总之,整体成分控制比较稳定,满足Q420QE桥梁用钢板的成分设计要求。
成份及机械力学性能按GB/T19879-2008执行,高级别桥梁用Q420QE钢板机械力学性能具体见表3。
表3 高级别桥梁用Q420QE钢板机械力学性能
本次共试生产80mm厚高级别桥梁用Q420QE钢板6批,其中:屈服强度控制在430~520 MPa,抗拉强度控制在540~690 MPa;伸长率控制在22%-26%;-40℃V型冲击功控制在110-150J;Z向性能分布在35-57之间,单个试样3个Z向性能平均值均大于40%,性能指标完全满足了Q420QE开发要求。同时为了进一步了解该次实验的实物真正性能水平,对该次实验的钢板进行-50℃V型冲击功指标进行了检测,其值控制在100~150 J。
外检及探伤:所研制的钢板外检,正品率100%,按JB/T 2970-2004进行探伤,合一级率为100%,达到了预期效果。
金相检验见如下表4
表4 金相组织
Claims (4)
1.一种高级别桥梁用Q420QE钢板,其特征在于:包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:0.10~0.15、Si:0.20~0.50、Mn:1.40~1.60、P:≤0.015、S:≤0.003、微合金化元素(Nb +Ti)≤0. 15、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。
2.如权利要求1所述的一种高级别桥梁用Q420QE钢板,其特征在于:所述高级别桥梁用Q420QE钢板的碳当量≤0.40。
3.如权利要求1所述的一种高级别桥梁用Q420QE钢板,其特征在于:所述高级别桥梁用Q420QE钢板的厚度≤80mm。
4.如权利要求1所述的一种高级别桥梁用Q420QE钢板的生产方法,其特征在于:包括如下步骤:
a.转炉冶炼:出钢碳≥0.06%,出钢P≤0.012%,S≤0.010%,点吹次数不得大于2次,避免出钢过程下渣;
b.LF精炼:确保白渣保持时间控制在15min以上,杜绝渣稀现象,严格按照吹氩标准执行吹氩操作,禁止暴吹;
c.真空精炼:在≤67Pa下的保压时间按≥20min进行控制,破真空后立即进行Ca处理,对夹杂物进行改性,软吹大于5min后吊钢;
d.连铸:采用300mm断面生产,连铸浇注过热度控制在10-20℃,采用低拉速;
e.加热:采用二阶段加热,一加热段温度<1000℃,二加热段温度控制在1220~1280℃,均热段温度控制在1200~1260℃;
f.轧制:采用两阶段轧制,一阶段开轧温度1050℃~1150℃,工作辊轧制线速度按≤1.5m/s控制,凉钢厚度为100-160mm,二阶段开轧温度在820~900℃,道次压下量为15-20mm,终轧温度760-840℃;
g.控冷:轧制后进入ACC两次弱冷, 尽量减少表面和内部的温差,确保返红温度在620-700℃,冷却后送往强力矫直机进行热矫直;
h.缓冷:钢板下线后进行缓冷,入缓冷坑温度≥480℃,堆冷时间≥36小时,执行工艺为保温温度:910±20℃;加热时间:2.0-2.4min/mm。
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