CN102732674A - 一种大厚度大单重低合金高强结构钢板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大厚度大单重低合金高强结构钢板的生产方法，具体包括以下步骤：冶炼→浇铸→电渣重熔→电渣锭清理→加热→轧制→水冷→扩氢处理→超声波探伤→正火→检验→入库。本发明方法生产的钢板最大厚度可达410mm。本发明采用了大板坯电渣重熔处理，经过合理的控制轧制和热处理工艺，即可实现大厚度钢板良好的各向同性、冲击韧性和Z向性能等，同时又降低了生产成本、显著缩短了交货期，规格范围广，用于满足不断增长的市场用量的需求，完全可以替代进口产品用于水电、风电、大型建筑结构用钢等各种对大厚度大单重钢板的要求。

Description

一种大厚度大单重低合金高强结构钢板的生产方法
技术领域
    本发明涉及一种大厚度大单重低合金高强结构钢板的生产方法，属于低合金高强度钢板制造领域。
背景技术
现代工业生产需要的优质合金钢及特种合金数量日益增多，对金属材料质量和性能要求不断提高，特别是工程机械、核电、压力容器、军工、精品模具及其它大厚度大单重优质钢板等，对钢材的力学性能、焊接性能及Z向性能等提出了更高的要求，而普通冶炼浇铸手段无法满足需要，尤其是在内部质量上达不到要求。采用电渣重熔后组织致密，钢质洁净，性能均匀性好，能满足较高的探伤和性能要求。因此，为满足市场对高品质钢铁材料的需求，应加快电渣钢产品的开发试制工作。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种大厚度大单重低合金高强结构钢板的生产方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案在于采用一种大厚度大单重低合金高强结构钢板的生产方法。
本发明生产方法的具体工艺步骤如下：
(1)    冶炼：采用超高功率电弧炉冶炼，选取优质铁水与合金废钢，熔化期采用大渣量流渣操作，避渣出钢；出钢后钢水送入LF精炼炉内进行精炼，快速脱氧、脱S，调整温度、成分后扒除还原渣；当钢水温度达到或超过1565±10℃时，转入VD炉，吊VD炉重新造还原渣进行真空脱气处理；
(2)    浇铸：将冶炼后的钢水经连续铸造成板坯，过热度为20~25℃，拉坯速率为1.1~1.2m/min，并确保二冷水总进水量满足1400L/min；
(3)    电渣重熔：将浇铸好的铸坯制成电渣炉重熔原料，尽可能去除连铸坯表面氧化铁皮；控制熔铸过程加入Al粒25~30g/min，确保细晶粒钢的成分要求；根据重量选择结晶器640mm、700mm、760mm、960mm四种可选断面，进行重熔处理成大厚度板坯电渣重熔钢锭，改善铸态组织，降低夹杂物含量，平均熔速≤22kg/min，最后采用风冷加速冷却；
(4)    电渣锭清理：将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理温度＞150℃，清理后及时装炉；
(5)    加热：电渣锭入炉焖钢60min，然后低速烧钢，1000℃以下升温速度100~120℃/h，最高加热温度1220±10℃，保温300~500min；
(6)    轧制：采用Ⅱ型控制轧制，即奥氏体再结晶区和未再结晶区控制轧制，第一阶段为奥氏体再结晶区，开轧温度为1000~1150℃，终轧温度为950~980℃；第二阶段为奥氏体未再结晶区，开轧温度≤920℃，终轧温度≤880℃，单道次压下率8~10%，严禁电渣锭横轧到底；
(7)    水冷：经轧制后的钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为680~720℃；
(8)    扩氢处理：将钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度≥450℃，钢板在缓冷坑中扩氢处理温度650±10℃，确保升温速度≤50℃/h，钢板保温时间≥72h，出炉温度≤200℃，出炉后空冷；
(9)    超声波探伤：对扩氢后的钢板整板按照相应的探伤标准进行超声波探伤；
(10)    正火：正火温度为910±10℃，保温时间为1.8~2.0min/mm，并辅以整板风冷，经取样检验后得合格的成品。
所述的步骤(1)中的真空处理前，加入CaSi块，球化夹杂，真空度≤67Pa，真空保持时间≥20min。
所述的步骤(3)中的电渣重熔，应先将铸坯制成电极后再进行电渣重熔，采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2)。
所述的步骤(8)扩氢处理中，要确保电渣钢板及时入缓冷坑，钢板总在炉时间不低于150小时，进一步将氢含量降至较低的水平，降低氢脆和氢致裂纹的倾向。
经检测用本发明的生产方法生产的厚度为150~410mm的钢板达到下列目标：钢板整板满足相应级别探伤要求；横向、纵向拉伸、冲击性能基本一致，具有较好的各向同性；具有更好的冲击韧性和Z向性能；优化了钢锭合金成分，重熔后钢中主要成分变化不大，成分比较均匀；钢板内在组织致密，低倍缺陷控制较低，钢板低倍组织无裂纹、气孔等危害缺陷，其疏松和偏析级别≤1.0级。
由于本发明大厚度大单重低合金高强结构钢板采用电炉+连铸+电渣重熔冶炼，P、S含量低，钢质纯净；本发明采用大板坯电渣重熔技术，减少了电渣重熔圆锭锻造开坯的工序，缩短了生产周期，显著降低了成本，为特殊性能大厚度钢板的生产提供了一种生产工艺方法，为其它钢厂提供了有益的借鉴；本发明钢采用Ⅱ型轧制工艺，为大厚度钢板控制轧制工艺理论的发展提供了实践依据，丰富了控制轧制工艺理论。由于本发明钢有良好的各向同性、冲击韧性和Z向性能，完全可以替代进口产品用于水电、风电、大型建筑结构用钢等各种对大厚度大单重钢板的要求，降低了采购成本，缩短了工期，其生产工艺简单，易于操作，成材率高，适合于所有有条件的厚板厂生产。
具体实施方式
实施例1
本实施例的大型重型机械用大厚度Q345D-Z25钢板的厚度为410mm，压缩比为2.34，该钢板的生产步骤如下：
(1) 冶炼：钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到1570℃时，转入真空脱气炉(VD炉)真空处理；真空前加入CaSi块，球化夹杂，真空度不大于66Pa，真空保持时间20分钟时破坏真空；
(2) 浇铸：将冶炼后的钢水进行浇铸，采用连铸生产，过热度为23℃，拉坯速率为1.20m/min，并确保二冷水总进水量满足1400L/min；
(3) 电渣重熔：将浇铸好的铸坯制成电渣炉重熔原料，去除连铸坯表面氧化铁皮；采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2)，加入Al粒25~30g/min；选择960mm水冷结晶器进行重熔，平均熔速控制在22kg/min，采用风冷加速冷却； 
(4) 电渣锭清理：将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理时表面温度400℃，清理后及时装炉；
(5) 加热：电渣锭入炉焖钢60min，然后低速烧钢，1000℃以下升温速度控制在100~120℃/h，最高加热温度1220±10℃，保温500min；
(6) 轧制：第一阶段开轧温度为1080℃，终轧温度960℃；第二阶段的开轧温度880℃，终轧温度820℃，单道次压下率为8%；
(7) 水冷：经轧制后的钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为710℃；
(8) 扩氢处理：将钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度475℃；钢板在缓冷坑中扩氢处理温度650℃，升降温速度45～50℃/h，钢板保温时间72h，钢板出炉温度190℃，钢板总在炉时间160小时；
(9) 超声波探伤：对扩氢后的钢板按照SEL072 Ⅲ级进行探伤合格；
(10) 正火：正火温度905℃、保温时间1.8min/mm，正火后风冷。
本实施例的大型重型机械用大厚度Q345D-Z25钢板性能如下：Re=340MPa，Rm=520MPa，A=27.0%，-20℃纵向AKV=170J、160J、168J，按GB5313-85检验φz=47.0%、43.5%、54.0%，按EN10164检验φz=55.5%、59.0%、56.5%。
实施例2
本实施例的大型水泥设备用大厚度Q390C钢板的厚度为265mm，压缩比为2.64，该钢板的生产步骤如下：
(1) 冶炼：钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到1569℃时，转入真空脱气炉(VD炉)真空处理；真空前加入CaSi块，球化夹杂，真空度不大于66Pa，真空保持时间20分钟时破坏真空；
(2) 浇铸：将冶炼后的钢水进行浇铸；电渣重熔原料采用连铸生产，过热度为23℃，拉坯速率为1.15m/min，并确保二冷水总进水量满足1400L/min；
(3) 电渣重熔：将浇铸好的铸坯制成电渣炉重熔原料，去除连铸坯表面氧化铁皮；采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2)，加入Al粒25～30g/min；选择700mm水冷结晶器进行重熔，平均熔速控制在20kg/min，采用风冷加速冷却； 
(4) 电渣锭清理：将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理时表面温度420℃，清理后及时装炉；
(5) 加热：电渣锭入炉焖钢60min，采用低速烧钢，1000℃以下升温速度控制在100~120℃/h，最高加热温度1225℃，然后保温500min；
(6) 轧制：第一阶段开轧温度为1080℃，终轧温度960℃；第二阶段的开轧温度900℃，终轧温度827℃，单道次压下率为9%；
(7) 水冷：经轧制后的钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为710℃；
(8) 扩氢处理：将钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度475℃；钢板在缓冷坑中扩氢处理温度660℃，升降温速度45～50℃/h，钢板保温时间72h，钢板出炉温度185℃，钢板总在炉时间152小时；
(9) 超声波探伤：对扩氢后的钢板按照JB/T4730-2005 Ⅱ级进行探伤合格；
(10) 正火：正火温度910℃、保温时间2.0min/mm，正火后风冷加速冷却。
本实施例的型水泥设备用Q390C大厚度钢板性能如下：Re=350MPa，Rm=545MPa，A=30.0%，0℃纵向AKV=229J、237J、286J，-40℃纵向AKV=110J、117J、93J，按EN10164检验φz=58.0%、58.0%、59.0%。
实施例3
本实施例的大型压机曲轴机座用大厚度Q460C钢板的厚度为165mm，压缩比为4.24，该钢板的生产方法如下：
(1) 冶炼：钢水先经电炉冶炼，然后送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到1568℃时，转入真空脱气炉(VD炉)真空处理；真空前加入CaSi块，球化夹杂，真空度不大于66Pa，真空保持时间20分钟时破坏真空；
(2) 浇铸：将冶炼后的钢水进行浇铸，采用连铸生产，过热度为22℃，拉坯速率为1.10m/min，并确保二冷水总进水量满足1400L/min；
(3) 电渣重熔：将浇铸好的铸坯制成电渣炉重熔原料，去除连铸坯表面氧化铁皮；采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2)，加入Al粒25~30g/min；选择760mm水冷结晶器进行重熔，平均熔速控制在22kg/min，采用风冷加速冷却； 
(4) 电渣锭清理：将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理时表面温度380℃，清理后及时装炉；
(5) 加热：电渣锭入炉焖钢60min，采用低速烧钢，1000℃以下升温速度控制在100~120℃/h，最高加热温度1210℃，然后保温500min；
(6) 轧制：第一阶段开轧温度为1120℃，终轧温度960℃；第二阶段的开轧温度890℃，终轧温度830℃，单道次压下率为10%；
(7) 水冷：经轧制后的钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为680℃；
(8) 扩氢处理：将钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度450℃；钢板在缓冷坑中扩氢处理温度650℃，升降温速度45~50℃/h，钢板保温时间72h，钢板出炉温度180℃，钢板总在炉时间152小时；
(9) 超声波探伤：对扩氢后的钢板按照S3E4级进行探伤合格；
(10) 正火：正火温度920℃、保温时间2.0min/mm，正火后风冷加速冷却。
本实施例的大型压机曲轴机座用大厚度Q460C钢板钢板性能如下：Re=450MPa，Rm=630MPa，A=28.5%，0℃纵向AKV=226J、267J、295J，按EN10164检验φz=58.0%、58.0%、59.0%。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种大厚度大单重低合金高强结构钢板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 冶炼：采用超高功率电弧炉冶炼，选取优质铁水与合金废钢，熔化期采用大渣量流渣操作，避渣出钢；出钢后钢水送入LF精炼炉内进行精炼，快速脱氧、脱S，调整温度、成分后扒除还原渣；当钢水温度达到或超过1565±10℃时，转入VD炉，吊VD炉重新造还原渣进行真空脱气处理；
(2) 浇铸：将冶炼后的钢水经连续铸造成板坯，过热度为20~25℃，拉坯速率为1.1~1.2m/min，并确保二冷水总进水量满足1400L/min；
(3) 电渣重熔：将浇铸好的铸坯制成电渣炉重熔原料，控制熔铸过程加入Al粒25~30g/min，根据重量选择水冷结晶器640mm、700mm、760mm、960mm四种可选断面，进行重熔处理成大厚度板坯电渣重熔钢锭，平均熔速≤22kg/min，最后采用风冷加速冷却；
(4) 电渣锭清理：将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理温度＞150℃，清理后及时装炉；
(5) 加热：电渣锭入炉焖钢60min，然后烧钢，1000℃以下升温速度100~120℃/h，最高加热温度1220±10℃，保温300~500min；
(6) 轧制：采用Ⅱ型控制轧制，即奥氏体再结晶区和未再结晶区控制轧制，第一阶段为奥氏体再结晶区，开轧温度为1000~1150℃，终轧温度为950~980℃；第二阶段为奥氏体未再结晶区，开轧温度≤920℃，终轧温度≤880℃，单道次压下率8~10%，严禁电渣锭横轧到底；
(7) 水冷：经轧制后的钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为680~720℃；
(8) 扩氢处理：将钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度≥450℃，钢板在缓冷坑中扩氢处理温度650±10℃，确保升温速度≤50℃/h，钢板保温时间≥72h，出炉温度≤200℃，出炉后空冷；
(9) 超声波探伤：对扩氢后的钢板整板进行超声波探伤；
(10) 正火：正火温度为910±10℃，保温时间为1.8~2.0min/mm，并辅以整板风冷，经取样检验后得合格的成品。
2.根据权利要求1所述的大厚度大单重低合金高强结构钢板的生产方法，其特征在于，步骤(1)所述的真空处理前，加入CaSi块，真空度≤67Pa，真空保持时间≥20min。
3.根据权利要求1所述的大厚度大单重低合金高强结构钢板的生产方法，其特征在于，步骤(3)所述的电渣重熔，应先将铸坯制成电极后再进行电渣重熔，采用五元渣系CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2。
4.根据权利要求1所述的大厚度大单重低合金高强结构钢板的生产方法，其特征在于，步骤(8)所述的扩氢处理，钢板总在炉时间不低于150小时。
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