CN103397250B - 大单重特厚q460级别高强度结构钢板及制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种大单重特厚Q460级别高强度结构钢板及制造方法，属于特厚钢板生产技术领域。该钢板化学成分重量百分数为，C：0.14%～0.18%；Si：0.20%～0.30%；Mn：1.20%～1.50%；Ni：0.10%～0.30%；Nb：0.020%～0.040%；V：0.050%～0.080%；Ti：0.010%～0.020%；Alt：0.015%～0.050%；P:≤0.010%；S:≤0.0030%；碳当量Ceq%=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15，范围：0.40～0.45；余量为Fe及不可避免杂质。工艺包括冶炼、钢坯浇铸、钢坯加热、钢板轧制：采用两阶段控轧控冷及堆垛缓冷工艺：粗轧+精轧+层流水冷+堆垛缓冷。优点在于，力学性能稳定且厚度方向性能比较均匀，具有较好的强度、塑性、韧性，完全可以达到Q460级别高强度结构板的性能要求，同时其内部质量良好。
Description
技术领域
本发明属于特厚钢板生产技术领域，特别是涉及一种大单重特厚Q460级别高强度结构钢板及制造方法。
背景技术
在我国，一般将厚度在“20mm~60mm”的钢板称为厚板，而将 “厚度＞60mm”的钢板称为特厚板。大单重特厚板一般是指成品钢板单重达20~30t以上（最重可达200t），厚度＞100mm的钢板。特厚板主要应用于各类大型船舰、桥梁、锅炉、压力容器、工程机械、高层建筑、海洋平台等对钢板性能要求较高的设施中。
大单重特厚板要有一定的宽度和厚度。对某些特殊规格钢种的特厚板来说，由于受设备条件或钢种的限制，采用连铸坯难以生产，尤其是压缩比不够时，内部质量也难以保证，国内仅有少数企业具备特厚板的生产能力，如舞钢等。
特厚钢板由于板厚的原因，会出现以下两方面的问题：
（1）钢板厚度方向力学性能均匀性：钢锭的V形偏析及倒V形偏析、连铸坯的中心偏析会因钢水成分富集程度不同而影响钢板的强度和韧性；钢板轧制过程中，温度参数、压下量及压下率等因素影响材料内部微观组织，也影响钢板的强度和韧性。
（2）钢板内部质量：由于压下比的不同，钢锭（坯）中微细孔隙会影响钢板的内部质量。
故，在生产对性能有特殊要求的高性能大单重特厚钢板时，常规钢锭或连铸坯因其内部缺陷及轧制压缩比等问题，总是存在若干问题，如性能不稳定不均匀、塑韧性较差、探伤不合等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大单重特厚Q460级别高强度结构钢板及制造方法。使用“厚板坯浇铸机”所生产的400mm厚规格板坯，成功开发出大单重特厚Q460级别高强度结构钢板，对特厚钢板的实际生产具有较好的指导作用。
本发明钢板的其化学成分为（重量百分数），C：0.14%～0.18%；Si：0.20%～0.30%；Mn：1.20%～1.50%； Ni：0.10%～0.30%； Nb：0.020%～0.040%；V：0.050%～0.080%；Ti：0.010%～0.020%；Alt：0.015%～0.050%；P: ≤0.010%；S: ≤0.0030%；碳当量Ceq(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15，本发明中“Ceq”范围：0.40～0.45；余量为Fe及不可避免杂质。
本发明的重特厚Q460级别高强度结构板制造工艺步骤如下：
钢水冶炼工艺路线：铁水脱硫扒渣→转炉冶炼→LF炉精炼→RH真空处理。在冶炼过程中，严格控制P范围: 0.005%～0.010%；S范围: 0.0010%～0.0030%，并保证碳当量在控制范围内。
钢坯浇铸：浇铸过程中采用末端强冷和轻压下技术，并对拉速、二冷制度、中间包钢水过热度进行优化和控制，控制铸坯表面及内部质量，严格保证深真空处理时间。浇铸过程进行恒拉速操作（拉速范围：0.50m/min～0.70m/min）。根据拉速、浇铸温度的变化，在钢坯凝固前对其进行轻微压缩，以保证轻压下效果（轻压下主要参数控制—固相率范围：f=0.30～0.80；总压下量：2.0mm ~3.0mm）。保证铸坯中心偏析C 类≤1.0。保证“真空时间：15min～20min”及“深真空处理时间12min～15min”。真空结束后按照结束Ca 含量要求进行喂线操作，喂线结束软吹“8min～12min”，并镇静“5min”，以生产内部质量良好的400mm厚板坯，为后续特厚大单重钢板的轧制奠定基础。
钢坯加热：采用步进梁式加热炉将钢坯加热至设定均热温度（1160℃～1220℃），合理控制各加热段温度（950℃～1220℃）、残氧量及钢坯在炉时间（360min～450min），400mm厚板坯目标在炉加热时间400min，保证钢坯充分奥氏体化。
钢板轧制：在特厚板轧制过程中，因连铸坯厚度所限，粗轧及精轧阶段的道次压下量、总压缩比不能很好兼顾，二者之间需要合理优化。在成分体系一定的前提下，对大单重特厚Q460级别高强度结构板的轧制过程控制要求非常严格。在轧制过程中，采用两阶段控轧控冷及堆垛缓冷工艺（粗轧+精轧+层流水冷+堆垛缓冷）。
（1）粗轧：保证粗轧结束温度在再结晶温度以上（950℃～1000℃）；同时，严格控制粗轧结束后钢板的待温厚度及精轧开始温度。在保证粗轧阶段总压下量（50%～60%）及单道次压下量（2～3道次在“35mm～40mm”之间）及单道次压下率（最后1～2道次道次压下率:15%～20%）的同时，合理确定待温厚度（钢板厚度+60mm～80mm），以保证钢板内部质量并获得均匀细小的微观组织。
（2）精轧：精轧开始温度（心部温度、轧机模型计算温度）按“840℃～860℃”控制；精轧结束温度按“780℃～800℃”控制；钢板轧制后快速进入层流冷却装置冷却。
（3）层流冷却：严格控制钢板入水温度、终冷温度及冷速。钢板入水温度按“750℃～780℃”，终冷温度按“600℃～680℃”，冷速按“5℃/S～10℃/S”进行控制。钢板冷却完成后快速下线堆垛缓冷，堆冷温度及时间分别按“500℃～600℃”及“48h～72h”控制，以改善钢板内部质量及后续探伤结果。
通过以上工艺流程，所生产的大单重特厚Q460级别高强度结构板力学性能稳定且厚度方向性能比较均匀，具有较好的强度、塑性、韧性，完全可以达到Q460级别高强度结构板的性能要求，同时其内部质量良好。其中，钢板厚度方向1/4处力学性能：400MPa≤ReL（下屈服强度）≤486MPa、555MPa≤Rm（抗拉强度）≤612MPa、19.0%≤A（断后伸长率）≤28.5%、97J≤-20℃-AKv（-20℃冲击值）≤208J； 钢板厚度方向1/2处力学性能：380MPa≤ReL（下屈服强度）≤434MPa、532MPa≤Rm（抗拉强度）≤598MPa、17.0%≤A（断后伸长率）≤24.5%、66J≤-20℃-AKv（-20℃冲击值）≤140J；；探伤结果满足“GB/T 2970-2004 Ⅰ级”标准要求。
附图说明
图1为金相取样位置示意图。
图2为实施例120mm规格钢板厚度方向上1/4处典型金相组织。
图3为实施例120mm规格钢板厚度方向1/2处典型金相组织。
图4为实施例120mm规格钢板厚度方向下1/4处典型金相组织。
具体实施方式
根据本发明“一种大单重特厚Q460级别高强度结构板”的化学成分范围，在首秦公司“4300mm宽厚板生产线”完成钢坯冶炼、板坯浇铸（板坯规格—厚度*宽度*长度：400mm×2000mm～2400mm×2700mm～4100mm）及钢板轧制（轧制规格—厚度*宽度*长度：120mm*1900mm～2800mm*6000mm～13000mm）处理。
本实例中Q460级别高强度结构板实际化学成分如表1所示：
实例轧制工艺参数设置及实际控制过程参数见表2及表3：
钢板力学性能统计值如表4所示：
钢板探伤结果如表5所示：
Claims (3)
1.一种大单重特厚Q460级别高强度结构钢板，其特征在于，化学成分重量百分数为，C：0.14％～0.18％；Si：0.20％～0.30％；Mn：1.20％～1.50％；Ni：0.10％～0.30％；Nb：0.020％～0.040％；V：0.050％～0.080％；Ti：0.010％～0.020％；Alt：0.015％～0.050％；P:≤0.010％；S:≤0.0030％；碳当量Ceq％＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15，范围：0.40～0.45；余量为Fe及不可避免杂质；
所使钢坯厚度规格：400mm；所轧制钢板厚度规格：120mm；
该钢板的制备工艺如下：
工艺步骤及控制的技术参数如下：
冶炼工艺：铁水脱硫扒渣→转炉冶炼→LF炉精炼→RH真空处理；在冶炼过程中，控制P范围:0.005％～0.010％；S范围:0.0010％～0.0030％，并保证碳当量在控制范围内；
钢坯浇铸：浇铸过程进行恒拉速操作，拉速范围：0.50m/min～0.70m/min；根据拉速、浇铸温度的变化，在钢坯凝固前对其进行轻微压缩，以保证轻压下效果，轻压下参数控制：固相率范围：f＝0.30～0.80；总压下量：2.0mm～3.0mm；保证铸坯中心偏析C类≤1.0；真空时间：15min～20min，深真空处理时间12min～15min；真空结束后按照结束Ca含量要求进行喂线操作，喂线结束软吹8min～12min，并镇静5min；
钢坯加热：采用步进梁式加热炉将钢坯加热至设定均热温度：1160℃～1220℃，控制各加热段温度950℃～1220℃，残氧量及钢坯在炉时间360min～450min，保证钢坯充分奥氏体化；
钢板轧制：采用两阶段控轧控冷及堆垛缓冷工艺：粗轧+精轧+层流水冷+堆垛缓冷。
2.一种权利要求1所述钢板的制造方法，其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数如下：
冶炼工艺：铁水脱硫扒渣→转炉冶炼→LF炉精炼→RH真空处理；在冶炼过程中，控制P范围:0.005％～0.010％；S范围:0.0010％～0.0030％，并保证碳当量在控制范围内；
钢坯浇铸：浇铸过程进行恒拉速操作，拉速范围：0.50m/min～0.70m/min；根据 拉速、浇铸温度的变化，在钢坯凝固前对其进行轻微压缩，以保证轻压下效果，轻压下参数控制：固相率范围：f＝0.30～0.80；总压下量：2.0mm～3.0mm；保证铸坯中心偏析C类≤1.0；真空时间：15min～20min，深真空处理时间12min～15min；真空结束后按照结束Ca含量要求进行喂线操作，喂线结束软吹8min～12min，并镇静5min；
钢坯加热：采用步进梁式加热炉将钢坯加热至设定均热温度：1160℃～1220℃，控制各加热段温度950℃～1220℃，残氧量及钢坯在炉时间360min～450min，保证钢坯充分奥氏体化；
钢板轧制：采用两阶段控轧控冷及堆垛缓冷工艺：粗轧+精轧+层流水冷+堆垛缓冷。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，粗轧+精轧+层流水冷+堆垛缓冷控制的技术参数如下：
(1)粗轧：保证粗轧结束温度在再结晶温度以上，即950℃～1000℃；同时，粗轧阶段总压下量50％～60％及单道次压下量，2～3道次在“35mm～40mm”之间，单道次压下率：最后1～2道次道次压下率:15％～20％的同时，待温厚度：钢板厚度+(60～80mm)，以保证钢板内部质量并获得均匀细小的微观组织；
(2)精轧：精轧开始温度按“840℃～860℃”控制；精轧结束温度按“780℃～800℃”控制；钢板轧制后快速进入层流冷却装置冷却；
(3)层流冷却：钢板入水温度：750℃～780℃，终冷温度：600℃～680℃，冷速：5℃/S～10℃/S；钢板冷却完成后下线堆垛缓冷，堆冷温度500℃～600℃，堆冷时间：48h～72h。
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