CN102345053A - 一种15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板，所述厚板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.10～0.16、Si：0.25～0.45、Mn：1.20～1.50、P≤0.017、S≤0.003、Als：0.015～0.055、Nb：0.020～0.040、Ti：0.010～0.020，其它为Fe和残留元素。碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.41。通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、连铸、加热、控轧控冷、堆冷工艺，在保证ST52成分的基础上，严格控制钢中P、S等影响钢板塑韧性的有害元素含量，同时严格控制轧钢的加热制度，轧制过程中严格控制终轧温度、返红温度及冷却速度，采用钢板堆垛缓冷等方法，从而保证了ST52钢种15-60mm厚度钢板的各项性能指标达到标准要求。

Description

一种15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板及其生产方法

技术领域

本发明属于中厚钢板生产技术领域，具体涉及到一种15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板及其生产方法。

背景技术

在公知的技术中，传统的ST52中厚板生产相当繁琐，并且生产出的钢材质量还不是很好，这对于企业提高竞争和提高收益，都有一定影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种节省成本、生产简便的15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板及其生产方法。

一种15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.10～0.16、Si：0.25～0.45、Mn：1.20～1.50、P≤0.017、S≤0.003 、Als：0.015～0.055、Nb：0.020～0.040、Ti：0.010～0.020，其它为Fe和残留元素。

所述15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板的碳当量≤0.41。

所述15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板厚度为15-60mm。

为达到上述目的，所述15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板的生产方法，包括如下生产步骤：

KR铁水预处理：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≤0.003%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

转炉冶炼：采用100/120吨顶底复吹转炉，入炉铁水中按质量百分比含S≤0.003%、含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≤0.017%、C≥0.05%、S≤0.003%，出钢过程中向钢包内加硅铝钡钙、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：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：精炼过程中全程吹氩，加入渣料，碱度按4.0-6.0控制，加入脱氧剂，加热采用电流进行加热，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，不采用真空脱气的上钢温度1565±15℃，采用真空脱气的上钢温度1610±15℃；

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，在线包抽真空时间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：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，铸坯下线后要求堆冷≥12h；

加热:加热温度及加热时间如下：预热段温度≤1100℃，加热段温度1240-1300℃，保温段温度1220-1280℃，加热速度8-12min/cm；

控轧控冷：开轧温度1020℃～1100℃，一阶段终轧温度在980℃～1000℃，待温厚度为成品厚度的2.5～3倍，二阶段开轧温度≤880℃，二阶段保证单道次压下率≥12%，累计压下率≥60%，终轧温度780～860℃，返红温度在600～680℃之间，然后送往矫直机矫直；

堆冷:堆垛缓冷温度不低于400℃，堆冷时间≥24小时。

由于本发明通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、连铸、加热、控轧控冷、堆冷工艺，在保证ST52成分的基础上，严格控制钢中P、S等影响钢板塑韧性的有害元素含量，同时严格控制轧钢的加热制度，轧制过程中严格控制终轧温度、返红温度及冷却速度，采用钢板堆垛缓冷等方法，从而保证了ST52钢种15-60mm厚度钢板的各项性能指标达到标准要求。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轧制技术和钢板堆垛缓冷技术，能够保证ST52钢板性能需求。与传统的ST52碳当量不变的情况下，通过TMCP轧制和钢板堆垛缓冷方式，确保了钢板性能达到国家标准要求。

具体实施方式

本发明所述的节省成本、生产简便的15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.10～0.16、Si：0.25～0.45、Mn：1.20～1.50、P≤0.017、S≤0.003 、Als：0.015～0.055、Nb：0.020～0.040、Ti：0.010～0.020，其它为Fe和残留元素。

碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.41。

为达到上述目的，本发明采取的生产方法包括：KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、连铸、加热、控轧控冷、堆冷。在所述KR铁水预处理中，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≤0.003%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；在所述转炉冶炼中，采用100/120吨顶底复吹转炉，入炉铁水中按质量百分比含S≤0.003%、含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≤0.017%、C≥0.05%、S≤0.003%，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；在所述吹氩处理中，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℃；在所述LF精炼中，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）；在所述VD精炼工艺中，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℃；在所述连铸中，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；在所述加热中，加热温度及加热时间如下：预热段温度≤1100℃，加热段温度1240-1300℃，保温段温度1220-1280℃，加热速度8-12min/cm；在所述控轧控冷中，结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1020℃～1100℃，一阶段终轧温度在980℃～1000℃，待温厚度为成品厚度的2.5～3倍，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础，二阶段开轧温度≤880℃，二阶段保证单道次压下率≥12%，累计压下率≥60%，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度780～860℃，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，返红温度在600～680℃之间（40mm以下不适用ACC），然后送往矫直机矫直；在所述堆冷中，堆垛缓冷温度不低于400℃，堆冷时间≥24小时。

实施例1

通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、连铸、加热、控轧控冷、堆冷工艺，获得一种15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板，它包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.11、Si：0.44、Mn：1.22、P：0.015、S：0.001 、Als：0.050、Nb：0.020、Ti：0.019，其它为Fe和残留元素。

实施例2

通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、连铸、加热、控轧控冷、堆冷工艺，获得一种15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板，它包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.15、Si：0.26、Mn：1.50、P：0.002、S：0.003 、Als：0.017、Nb：0.038、Ti：0.010，其它为Fe和残留元素。

机械力学性能分析

成份及机械力学性能按ASTM A370执行，机械性能具体见下表1

表1    15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板机械力学性能

本次试生产15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板共计40批，其中：屈服强度控制在360～420 MPa，平均达到了400 MPa，比标准富裕55MPa；抗拉强度控制在520～600 MPa，平均达到了580 MPa，比标准富裕110MPa；伸长率控制在23%-28%，平均达到26%，比标准富裕3%；-40℃ V型冲击功控制在120～200J，平均达到了170J，完全达到ST52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 (4)

1.一种15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板，其特征在于：包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.10～0.16、Si：0.25～0.45、Mn：1.20～1.50、P≤0.017、S≤0.003 、Als：0.015～0.055、Nb：0.020～0.040、Ti：0.010～0.020，其它为Fe和残留元素。

2.如权利要求1所述的15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板，其特征在于：所述15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板的碳当量≤0.41。

3.如权利要求1所述的15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板，其特征在于：所述15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板厚度为15-60mm。

4.如权利要求1所述的15-60mm厚度热轧结构钢ST52中厚板的生产方法，其特征在于：包括如下生产步骤：

KR铁水预处理：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≤0.003%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

转炉冶炼：采用100/120吨顶底复吹转炉，入炉铁水中按质量百分比含S≤0.003%、含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≤0.017%、C≥0.05%、S≤0.003%，出钢过程中向钢包内加硅铝钡钙、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：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：精炼过程中全程吹氩，加入渣料，碱度按4.0-6.0控制，加入脱氧剂，加热采用电流进行加热，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，不采用真空脱气的上钢温度1565±15℃，采用真空脱气的上钢温度1610±15℃；

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，在线包抽真空时间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：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，铸坯下线后要求堆冷≥12h；

加热:加热温度及加热时间如下：预热段温度≤1100℃，加热段温度1240-1300℃，保温段温度1220-1280℃，加热速度8-12min/cm；

控轧控冷：开轧温度1020℃～1100℃，一阶段终轧温度在980℃～1000℃，待温厚度为成品厚度的2.5～3倍，二阶段开轧温度≤880℃，二阶段保证单道次压下率≥12%，累计压下率≥60%，终轧温度780～860℃，返红温度在600～680℃之间，然后送往矫直机矫直；

堆冷:堆垛缓冷温度不低于400℃，堆冷时间≥24小时。