CN103160751B

CN103160751B - 一种屈服强度为590MPa级球扁钢及其生产方法

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Publication number: CN103160751B
Application number: CN201110417082.6A
Authority: CN
Inventors: 修国涛; 周丹; 郑英杰; 左岩; 董恩龙; 杨洋; 黄素敏; 刘海奇; 于萍
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: CN103160751A

Abstract

本发明提供了一种屈服强度为590MPa级球扁钢及其生产方法，钢的化学成分的重量百分比为：C 0.06％～0.11％、Si 0.17％～0.37％、Mn 0.30％～0.60％、S≤0.010％、P≤0.015％、Ni 2.60％～3.00％、Cr 0.90％～1.20％、Mo 0.20％～0.27％、V 0.04％～0.10％，余量为铁及不可避免的杂质。生产方法主要包括转炉冶炼、炉外精炼、方坯连铸、坯料加热、轧制、热处理，连铸中间包钢水浇铸温度≤1540℃，坯料加热采用中频感应加热方式，加热温度在1150～1250℃之间，开轧温度在1150-1250℃，终轧温度控制在800～850℃，终轧之后空冷，热处理工艺采取淬火+高温回火，淬火方式为中频感应淬火，淬火温度在820-920℃，水冷；回火温度600-680℃，在炉时间30-60min，空冷。提高了生产效率，降低了能源消耗、节约了生产成本，提高了钢坯表面质量，保证具有良好的低温韧性。

Description

一种屈服强度为590MPa级球扁钢及其生产方法

技术领域

本发明属于合金钢制造领域，涉及一种屈服强度为590MPa级别，具有良好低温韧性(-20℃)和高强度的球扁钢及其生产方法。

背景技术

随着造船工业的迅速发展，对球扁钢的需求愈来愈大，球扁钢是造各种船体结构的关键材料，根据其断面形状分为单球扁钢和双球扁钢。屈服强度为590MPa级别的球扁钢，由于合金含量高，造成其氧化铁皮粘，轧制易产生表面缺陷，使得生产不连续，成材率低，生产成本高。

专利号200810069395.5“高强度球扁钢的生产工艺”公开了一种高强度球扁钢的生产工艺。在其他成分符合国家标准的基础上，添加Nb0.01％-0.025％，初轧温度范围控制在1100℃-1150℃，终轧温度范围在870℃-930℃之间。在内控成分中添加适量的Nb，增加了Nb的微合金化，能够有效地提高高强度球扁钢屈服强度的稳定性，使高强度球扁钢的屈服强度问题得到彻底解决，下屈服强度在390MPa-450MPa之间，抗拉强度在520MPa-620MPa之间。

专利号200610134469.X公开了一种球扁钢生产工艺，钢坯→加热→对称轧制→矫直→剖分，其特点是采用对称轧制及矫直后加剖分工艺，轧机各道次孔型由两个对称相等的球扁钢孔型构成。采用了对称轧制的工艺，解决了目前大、中型轧机不能生产小型号球扁钢、对称轧制及剖分技术不能生产球扁钢的问题。

专利号200810069395.5所述的高强度只是下屈服强度达到了390MPa级别，无法适应更高强度要求。专利200610134469.X所述只是一种双球扁钢的生产方法，没有解决高强度问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屈服强度为590MPa级别，具有良好低温韧性(-20℃)和高强度的球扁钢及其生产方法。通过对冶炼时钢的合金元素的控制以及后期轧制和热处理制度的优化，达到提高球扁钢的强度和获得良好低温韧性的目的。

为了达到上述目的本发明采用如下技术方案：

一种屈服强度为590MPa级的球扁钢，其化学成分(按重量％)为：C0.06％～0.11％、Si 0.17％～0.37％、Mn 0.30％～0.60％ S≤0.010％、P≤0.015％、Ni 2.60％～3.00％、Cr 0.90％～1.20％、Mo 0.20％～0.27％、V 0.04％～0.10％，余量为铁及不可避免的杂质。

本发明中对合金元素C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Mo、V限定量的理由详述如下：

C：确保强度所必须的元素，含量过高会导致低温韧性的下降，含量过低会导致强度下降，因此将其范围定为0.06％～0.11％。

Si：作为脱氧剂，有固溶强化增加钢的强度作用，因此，将Si限定在0.17％～0.37％。

Mn：微合金化钢相变强化和固溶强化机制中起主要作用的合金元素，从确保热轧性能的观点出发，将Mn限定在0.30％～0.60％。

P、S：在本钢种中都是杂质元素。限制在P≤0.015％；S≤0.010％。

Ni：在微合金化钢相变强化和固溶强化机制中起重要作用。能降低钢表面活性，提高钢的抗腐蚀性能，提高钢的低温韧性。其含量控制在2.60％～3.00％。

Cr：在钢中作用与Ni类似。含量过高会影响钢的韧性，故将其含量设定为0.90％～1.20％。

Mo：具有较强的碳化物形成能力，使较低碳含量的合金钢也具有较高的硬度。而且能够阻止奥氏体化晶粒组大，提高钢的淬透性，其含量控制在0.20％～0.27％。

V：提高钢的强度和韧性，其含量控制在0.04％～0.10％。

590MPa级球扁钢的生产工艺如下：

转炉冶炼→炉外精炼→方坯连铸→连轧→坯料加热→轧制→切分→热处理→矫直，具体为：

本发明的铸造工艺采用连铸工艺，连铸工艺重点控制浇铸温度，中间包钢水浇铸温度≤1540℃，低温浇铸较好，以细化原始铸态组织。

连铸后，根据后期球扁钢的轧制要求将连铸坯连轧成适当的规格后送到下一工序。在本发明中适当的规格指120mm×120mm→150mm×150mm，实际应用中不仅限于此。

本发明的轧制工艺如下：

坯料加热采用中频感应加热方式，加热温度在1150～1250℃之间。钢在加热后的轧制阶段，为保证晶粒细化的效果从而达到提高钢的屈服强度和低温韧性的目的，开轧温度在1150-1250℃之间，终轧温度控制在800～850℃之间，终轧之后空冷，矫直切分。

为保证球扁钢良好的低温韧性和590MPa的强度要求，轧制后进行热处理，热处理工艺采取淬火+高温回火，淬火方式为中频感应淬火，淬火温度在820-920℃，水冷；回火温度600-680℃，在炉时间30-60min，空冷。热处理后进行矫直及性能检验。

本发明的有益效果是：

1.在钢种成分设计上，通过控制Ni、Cr、Mo、V等元素含量，使其在获得高强度的同时也具备良好的低温韧性。

2.在浇铸后进行连续轧制，缩短了工艺流程，提高了生产效率，降低了能源消耗、节约了生产成本。

3.在轧制工艺上，控制开轧温度和终轧温度，减少球扁钢轧制时产生的表面缺陷，保证球扁钢的顺利轧制。

4.坯料加热采用中频感应加热方式，缩短了加热时间，提高了工作效率，提高了钢坯表面质量。

5.轧制后热处理制度采用淬火+高温回火，淬火采用中频感应淬火，提高效率的同时可以保证球扁钢良好的表面质量；淬火+高温回火的热处理方式保证球扁钢获得高强度的同时保证具有良好的低温韧性。

具体实施方式

实施例1

本实施例为轧制590MPa级别18^#单球扁钢，实际化学成分见表1。

表1 18#单球扁钢化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	V
										1	0.06	0.19	0.35	0.009	0.005	2.71	1.10	0.23	0.06

本实施例的生产工艺是：采用铁水预处理经炼钢后进行精炼，在将钢水温度调整到出钢要求温度后进行连铸，铸坯规格为280×380mm，根据后续球扁钢规格要求，对铸坯进行连轧，规格为150×150mm，连轧后送到生产厂进行轧制。

本实施例的轧制工艺是：坯料加热→开轧→终轧→矫直→切分。18^#球扁钢轧制参数见表2，坯料加热采用中频感应加热，控制开轧和终轧的温度。

表2实施例1 18#单球扁钢参数

实施例	宽度(mm)	球头高度(mm)	腹板厚度(mm)	开轧温度(℃)	终轧温度(℃)
						1	180	40	9	1151	841

轧制后热处理采用淬火+高温回火，热处理制度见表3，淬火采用中频感应淬火。

表3实施例1 18#单球扁钢热处理制度

尺寸及外形检验：

球扁钢无裂纹、结疤、夹杂、折叠等表面缺陷，厚度符合要求。

对18#单球扁钢进行力学性能检验，结果见表4。

表4 18#单球扁钢热处理后力学性能

由结果看，590MPa级别18#单球扁钢热处理后力学性能符合标准要求。

实施例2

本发明实施例为轧制590MPa级别14^#双球扁钢，实际化学成分见表5。

表5 14#双球扁钢化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	V
										2	0.07	0.31	0.41	0.010	0.006	2.82	1.13	0.24	0.05

本实施例的生产工艺是：采用铁水预处理经炼钢后进行精炼，在将钢水温度调整到出钢要求温度后进行连铸，铸坯规格为280×380mm，根据后续球扁钢规格要求，对铸坯进行连轧，规格为120×120mm，连轧后送到生产厂进行轧制。

本实施例的轧制工艺是：坯料加热→开轧→终轧→矫直→切分。14^#双球扁钢轧制参数见表6，坯料加热采用中频感应加热，并控制开轧和终轧的温度。

表6实施例2 14^#双球扁钢参数

实施例	宽度(mm)	球头高度(mm)	腹板厚度(mm)	开轧温度(℃)	终轧温度(℃)
						2	140	33	7	1160	830

轧制后热处理采用淬火+高温回火，热处理制度见表7，淬火采用中频感应淬火。

表7实施例2 14^#双球扁钢热处理制度

尺寸及外形检验：

对14^#双球扁钢进行力学性能检验，结果见表8。

表8 14#双球扁钢热处理后力学性能

由结果看，590MPa级别14#双球扁钢热处理后力学性能符合标准要求。

实施例3

本发明实施例为轧制590MPa级别16#双球扁钢，实际化学成分见表9。

表9 16#双球扁钢化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	V
										3	0.08	0.35	0.52	0.009	0.005	2.87	1.09	0.22	0.08

本实施例的轧制工艺是：坯料加热→开轧→终轧→矫直→切分。16#双球扁钢轧制参数见表10，坯料加热采用中频感应加热，并控制开轧和终轧的温度。

表10实施例3 16#双球扁钢参数

实施例	宽度(mm)	球头高度(mm)	腹板厚度(mm)	开轧温度(℃)	终轧温度(℃)
						3	160	36	8	1164	829

轧制后热处理采用淬火+高温回火，热处理制度见表11，淬火采用中频感应淬火。

表11实施例3 16#双球扁钢热处理制度

尺寸及外形检验：

对16#双球扁钢进行力学性能检验，结果见表12。

表12 16#双球扁钢热处理后力学性能

由结果看，590MPa级别16#双球扁钢热处理后力学性能符合标准要求。

实施例4

本发明实施例为轧制590MPa级别22#单球扁钢，实际化学成分见表13。

表13 22#单球扁钢化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	V
										4	0.09	0.33	0.34	0.008	0.003	2.91	0.95	0.26	0.07

本实施例的轧制工艺是：坯料加热→开轧→终轧→矫直→切分。22#单球扁钢轧制参数见表14，坯料加热采用中频感应加热，并控制开轧和终轧的温度。

表14实施例4 22#单球扁钢参数

实施例	宽度(mm)	球头高度(mm)	腹板厚度(mm)	开轧温度(℃)	终轧温度(℃)
						4	220	48	11	1171	843

轧制后热处理采用淬火+高温回火，热处理制度见表15，淬火方式采用中频感应淬火。

表15实施例4 22#单球扁钢热处理制度

尺寸及外形检验：

对22#单球扁钢进行力学性能检验，结果见表16。

表16 22#单球扁钢热处理后力学性能

由结果看，590MPa级别22#单球扁钢热处理后力学性能符合标准要求。

实施例5

本发明实施例为轧制590MPa级别24#单球扁钢，实际化学成分见表17。

表17 24#单球扁钢化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	V
										5	0.10	0.36	0.54	0.011	0.006	2.65	0.91	0.21	0.06

本实施例的轧制工艺是：坯料加热→开轧→终轧→矫直→切分。24#单球扁钢轧

制参数见表18，坯料加热采用中频感应加热，并控制开轧和终轧的温度。

表18实施例5 24#单球扁钢参数

实施例	宽度(mm)	球头高度(mm)	腹板厚度(mm)	开轧温度(℃)	终轧温度(℃)
						5	240	52	12	1175	845

轧制后热处理采用淬火+高温回火，热处理制度见表19，淬火方式采用中频感应淬火。

表19实施例5 24#单球扁钢热处理制度

尺寸及外形检验：

对24#单球扁钢进行力学性能检验，结果见表20，

表20 24#单球扁钢热处理后力学性能

由结果看，590MPa级别24#单球扁钢热处理后力学性能符合标准要求。

实施例6

本发明实施例为轧制590MPa级别27#单球扁钢，实际化学成分见表21。

表21 27#单球扁钢化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	V
										6	0.11	0.21	0.37	0.010	0.004	2.66	0.99	0.27	0.08

本实施例的轧制工艺是：坯料加热→开轧→终轧→矫直→切分。27#单球扁钢轧

制参数见表22，坯料加热采用中频感应加热，并控制开轧和终轧的温度。

表22实施例6 27#单球扁钢参数

实施例	宽度(mm)	球头高度(mm)	腹板厚度(mm)	开轧温度(℃)	终轧温度(℃)
						6	270	55	12	1179	840

轧制后热处理采用淬火+高温回火，热处理制度见表23，淬火方式采用中频感应淬火。

表23实施例6 27#单球扁钢热处理制度

尺寸及外形检验：

对27#单球扁钢进行力学性能检验，结果见表24。

表24 27#单球扁钢热处理后力学性能

由结果看，590MPa级别27#单球扁钢热处理后力学性能符合标准要求。

Claims

1.一种屈服强度为590MPa级球扁钢的生产方法，主要包括转炉冶炼、炉外精炼、方坯连铸、坯料加热、轧制、热处理，其特征在于：连铸中间包钢水浇铸温度≤1540℃，坯料加热采用中频感应加热方式，加热温度在1150～1250℃，开轧温度在1150-1250℃，终轧温度控制在800～850℃，终轧之后空冷，热处理工艺采取淬火+高温回火，淬火方式为中频感应淬火，淬火温度在820-920℃，水冷；回火温度600-680℃，在炉时间30-60min，空冷；所述球扁钢的化学成分的重量百分比为：C 0.06％～0.11％、Si 0.17％～0.37％、Mn 0.30％～0.60％、S≤0.010％、P≤0.015％、Ni 2.60％～3.00％、Cr 0.90％～1.20％、Mo 0.20％～0.27％、V 0.04％～0.10％，余量为铁及不可避免的杂质。