CN102367544A

CN102367544A - 一种高强韧性结构钢s355k2z35厚板及其生产方法

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Publication number: CN102367544A
Application number: CN2011101766917A
Authority: CN
Inventors: 朱书成; 于飒; 许少普; 张立新; 崔冠军; 高照海; 李忠波; 袁永旗; 李亮亮; 赵迪; 刘庆波; 贾涛; 张强
Original assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Current assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2012-03-07

Abstract

本发明公开了一种高强韧性结构钢S355K2Z35厚板，所述厚板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.06～0.14、Si：0.20～0.45、Mn：1.30～1.45、P≤0.018、S≤0.007、Als：0.015～0.050、Nb：0.020～0.040、V：0.010～0.025、Ti：0.015～0.020，其它为Fe和残留元素。碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.40。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，在原有的S335K2Z35高强韧性结构钢的成分基础上，适当调整S335K2Z35中C、Mn、Nb合金元素的含量，并严格控制钢中P、S等影响钢板塑韧性的有害元素含量，严格控制轧钢的加热制度，轧制过程采用降低终轧温度、轧后提高冷却速度和轧后钢板堆垛缓冷的方式，从而保证了S335K2Z35钢种15-45mm厚度钢板的各项性能指标达到标准要求。

Description

一种高强韧性结构钢S355K2Z35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，具体涉及到一种高强韧性结构钢S355K2Z35厚板及其生产方法。

背景技术

在公知的技术中，传统的S335K2Z35厚板生产需要进行正火处理，这样使得生产能耗增大,生产成本增高，对企业发展和竞争很不利。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种节省成本、生产简便的高强韧性结构钢S355K2Z35厚板及其生产方法。

一种高强韧性结构钢S355K2Z35厚板，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.06～0.14、Si：0.20～0.45、Mn：1.30～1.45、P≤0.018、S≤0.007 、Als：0.015～0.050、Nb：0.020～0.040、V：0.010～0.025、Ti：0.015～0.020，其它为Fe和残留元素。

所述化学成分的碳当量≤0.40。

所述高强韧性结构钢S355K2Z35厚板厚度为15-45mm。

为达到上述目的，所述高强韧性结构钢S355K2Z35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≤0.005%，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≤0.005%、含P≤0.080%，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，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，二加热过程中补加脱氧剂，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：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900-1000℃，加热段温度1220-1280℃，保温段温度1200-1260℃，加热速度8-13min/cm；

控轧控冷：开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在980℃～1000℃，待温厚度为成品厚度的2.2～2.5倍，二阶段开轧温度≤900℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，累计压下率≥60%，终轧温度780～860℃，轧后采用不同的层流冷却，通过调整冷却集管组数，确保冷却速度控制在4-6℃/S，返红温度在640～720℃之间，然后送往矫直机矫直；

堆冷：堆垛缓冷温度不低于450℃，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，在原有的S335K2Z35高强韧性结构钢的成分基础上，适当调整S335K2Z35中C、Mn、Nb合金元素的含量和比例，并严格控制钢中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，轧制过程采用降低终轧温度、轧后提高冷却速度和轧后钢板堆垛缓冷的方式，从而保证了S335K2Z35钢种15-45mm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S335K2Z35钢板性能需求。这样，与传统的S335K2Z35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，同时简化生产工艺、取消了正火处理流程，降低生产能耗,大大降低了生产成本。

具体实施方式

本发明所述的节省成本、生产简便的高强韧性结构钢S355K2Z35厚板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.06～0.14、Si：0.20～0.45、Mn：1.30～1.45、P≤0.018、S≤0.007 、Als：0.015～0.050、Nb：0.020～0.040、V：0.010～0.025、Ti：0.015～0.020，其它为Fe和残留元素。

碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.40。

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≤0.005%，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≤0.005%、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；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900-1000℃，加热段温度1220-1280℃，保温段温度1200-1260℃，加热速度8-13min/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1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在980℃～1000℃，待温厚度为成品厚度的2.2～2.5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≤900℃，二阶段保证单道次压下率≥15%，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，确保冷却速度控制在4-6℃/S，返红温度在640～720℃之间，然后送往矫直机矫直；在所述堆冷中，堆垛缓冷温度不低于450℃，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，获得一种高强韧性结构钢S355K2Z35厚板，它包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.07、Si：0.44、Mn：1.30、P：0.016、S：0.001 、Als：0.048、Nb：0.022、V：0.024、Ti：0.016，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，获得一种高强韧性结构钢S355K2Z35厚板，它包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.13、Si：0.21、Mn：1.43、P：0.003、S：0.006、Als：0.013、Nb：0.038、V：0.010、Ti：0.019，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EN10025-1执行，机械性能具体见下表1

表1 S355K2Z35厚板机械力学性能

本次试生产15-45mm高强韧性结构钢S355K2Z35厚板共计120批，其中：屈服强度控制在410～470 MPa，平均达到了430 MPa，比标准富裕85MPa；抗拉强度控制在510～570 MPa，平均达到了520MPa，比标准富裕50MPa；伸长率控制在23%-31%，平均达到28%，比标准富裕8%；-40℃ V型冲击功控制在160～230J，平均达到了194J，Z向控制在41-61%，平均达到50%，完全达到S335K2Z35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90%，合三级率为100%，达到了预期效果。

Claims

1.一种高强韧性结构钢S355K2Z35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：0.06～0.14、Si：0.20～0.45、Mn：1.30～1.45、P≤0.018、S≤0.007 、Als：0.015～0.050、Nb：0.020～0.040、V：0.010～0.025、Ti：0.015～0.020，其它为Fe和残留元素。

2.如权利要求1所述的高强韧性结构钢S355K2Z35厚板，其特征在于：所述化学成分的碳当量≤0.40。

3.如权利要求1所述的高强韧性结构钢S355K2Z35厚板，其特征在于：所述高强韧性结构钢S355K2Z35厚板厚度为15-45mm。

4.如权利要求1所述的高强韧性结构钢S355K2Z35厚板的生产方法，其特征在于：包括如下生产步骤：

堆冷：堆垛缓冷温度不低于450℃，堆冷时间≥24小时。