CN103422022A

CN103422022A - 一种大厚度低温结构用钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN103422022A
Application number: CN2013104175585A
Authority: CN
Inventors: 刘晓美; 赵乾; 崔健; 楚世豪; 李建磊; 陈晔
Original assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-09-14
Filing date: 2013-09-14
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-09-14
Also published as: CN103422022B

Abstract

本发明提供一种大厚度低温结构用钢板及其生产方法。本发明从降低成本、提高效益、满足市场需求角度出发，提供了大厚度低温结构用钢板的实用型化学成分设计，运用钢坯冷装炉、双机架控轧、ACC控冷和正火技术，得到具有强度适中、良好塑性和低温冲击性能及焊接性能的铁素体＋珠光体钢。

Description

一种大厚度低温结构用钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种大厚度低温结构用钢板及其生产方法。

背景技术

目前普通低温结构用钢板（80mm以下）附加值低，产能过剩的情况下生产处于亏损状态，目前还没有适合工业应用的大厚度低温结构用钢板及其相关工艺方法，需要通过调整其化学成分及其生产工艺才能达到满足用户需求的良好性能且带来较好的经济效益。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种大厚度低温结构用钢板及其生产方法。本发明从降低成本、提高效益、满足市场需求角度出发，提供了大厚度低温结构用钢板的实用型化学成分设计，运用钢坯冷装炉、双机架控轧、ACC控冷和正火技术，得到具有强度适中、良好塑性和低温冲击性能及焊接性能的铁素体＋珠光体钢。

本发明的一种大厚度低温结构用钢板及其生产方法技术方案为，该钢板化学成分含量按重量百分比包括：C：0.12%～0.16%，Si：0.20%～0.50%，Mn：1.2%～1.6%，Nb：0.015%～0.050%，V: 0.015%～0.050%,Ti：0.01%～0.025%，B：0.0005%～0.0020%，Al：0.015%～0.050%，P：0～0.020％；S：0～0.010％，其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，该钢板化学成分含量按重量百分比包括： C：0.12%～0.15%，Si：0.25%～0.27%，Mn：1.45%～1.46%，Nb：0.027%～0.031%，V:0.029%～0.031%,Ti：0.015%～0.017%，B：0.0014%～0.0016%，Al：0.025%～0.031%，P：0.015％～0.016％；S：0.003％～0.004％，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选的，该钢板化学成分含量按重量百分比包括：C：0.15%，Si：0.27%，Mn：1.45%，Nb：0.027%，V:0.029%,Ti：0.017%，B：0.0016%，Al：0.025%，P：0.016％；S：0.004％，其余为Fe及不可避免的杂质。

该钢板低温-20℃纵向冲击功均值在280J以上，碳当量在0.43以下。

上述的一种大厚度低温结构用钢板的生产方法，

冶炼工艺：采用转炉冶炼，LF炉精炼和RH炉真空处理，，降低O、H、N等有害气体以及S的含量；添加合金元素进行微合金化；Ca处理，喂钙铁线1.2kg/t，控制硫化物形态，提高延性和韧性，减少钢板横向和纵向性能差，连铸时采用低合金钢轻压下模式。

钢坯冷装炉工艺：连铸坯切割完毕后进缓冷坑缓冷，入坑温度不小于600℃，出坑温度不大于200℃，冷钢坯入炉，钢坯在炉加热时间8～10min/cm，钢坯最终加热温度1150～1180℃。

轧制工艺：采用双机架两阶段控轧，粗轧开轧温度≥1050℃，采用低速大压下的方式轧制，压下量设置在40-60mm，轧制速度设置为1.0-1.5m/s；精轧机轧制，开轧温度870～890℃，终轧温度在840～870℃。

冷却工艺：钢板轧后进行弱加速冷却，冷速＜5℃/s ，钢板表面返红温度670～710℃，冷却方式为风冷。

正火工艺：正火处理温度890～910℃，加热系数1.8～2.2min/mm，正火钢板出炉后放置于通风处单张平放且进行强制风冷，提高冷速，冷速0.6～1.2℃/s，防止有害相在晶界的析出以提高钢板的韧性。

本发明的有益效果为：本发明选择的合金元素及其数量在大厚度低温结构钢板中的主要作用在于：

C：碳对钢的强度、低温冲击韧性、焊接性能产生显著影响。在以低温用钢为主要开发目的钢中，碳含量不能过高，碳含量过低会使它与微合金化元素形成碳化物、碳氮化物生成量降低，影响控轧效果。因此，本发明设定的最佳碳含量为0.12%～0.16%。

Si：本发明中Si含量控制在0.20%～0.5%，Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，同时比较强烈地升高脆性转化温度。

Mn：本发明中Mn含量控制在1.2%～1.6%，Mn的成本低廉，其固溶强化作用会使钢的抗拉强度大幅度上升，锰可改善钢的热加工性能，降低钢的冷脆性，因此本发明中把Mn作为主要合金元素。

Nb、V、Ti：Nb、V、Ti是碳化物和氮化物的形成元素，具有细化晶粒、提高奥氏体再结晶温度及改善钢的焊接性能的作用。

B：B是本发明的重要添加元素。在钢中添加微量的B可显著提高钢的淬透性，提高强度，从而降低钢中的碳含量，使碳当量降低钢板具有优异的可焊性。同时对于特厚钢板，钢板的厚度效应减小，产品具有优异的厚度心部性能。

Al：Al是脱氧元素，钢中形成的AlN可有效细化晶粒。

本发明通过转炉冶炼、LF精炼及RH真空处理，运用控轧（TMCP）、加速控冷（MULPIC）、正火等易于操作的工艺技术，并充分运用各种合金元素的作用，低温-20℃纵向冲击功均值达280J以上，碳当量可控制在0.43以下，钢板厚度效应小。该钢种成本相对低廉，非常适合连续化大生产，能够创造较好的经济效益。同时该钢种强度适中，塑性、低温韧性及焊接性能都非常优良，可广泛应用于工程机械及风电、水电等领域。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。

实施例１

该钢板化学成分含量按重量百分比包括：C：0.15%，Si：0.27%，Mn：1.45%，Nb：0.027%，V:0.029%,Ti：0.017%，B：0.0016%，Al：0.025%，P：0.016％；S：0.004％，其余为Fe及不可避免的杂质，碳当量Ceq：0.40%。

采用连铸坯料尺寸250×1820×3200mm，钢板厚度120mm以上则采用500mm厚复合坯料。上述的一种大厚度低温结构用钢板的生产方法，

钢坯冷装炉工艺：连铸坯切割完毕后进缓冷坑缓冷，入坑温度700℃，出坑温度150℃，冷钢坯入炉，钢坯在炉加热时间9min/cm，钢坯最终加热温度1160℃。

轧制工艺：采用双机架两阶段控轧，粗轧开轧温度1080℃，采用低速大压下的方式轧制，压下量设置在40-60mm，轧制速度设置为1.0-1.5m/s；精轧机轧制，开轧温度880℃，终轧温度在850℃。

冷却工艺：钢板轧后进行弱加速冷却，冷速4.5℃/s ，终冷温度680℃，冷却方式为风冷。

正火工艺：正火处理温度900℃，保温时间110分钟，正火钢板出炉后放置于通风处单张平放且进行强制风冷，提高冷速, 冷速0.6～1.2℃/s，防止有害相在晶界的析出以提高钢板的韧性。

得到样品1。

钢板厚度90～100mm。实物性能检验结果见表1和表2。

实施例2

该钢板化学成分含量按重量百分比包括：C：0.12%，Si：0.25%，Mn：1.46%，Nb：0.031%，V:0.031%,Ti：0.015%，B：0.0014%，Al：0.031%，P：0.015％；S：0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质，碳当量Ceq：0.40%。

钢坯冷装炉工艺：连铸坯切割完毕后进缓冷坑缓冷，入坑温度650℃，出坑温度180℃，冷钢坯入炉，钢坯在炉加热时间10min/cm，钢坯最终加热温度1150℃。

轧制工艺：采用双机架两阶段控轧，粗轧开轧温度1050℃，采用低速大压下的方式轧制，压下量设置在40-60mm，轧制速度设置为1.0-1.5m/s；精轧机轧制，开轧温度870℃，终轧温度在840℃。

冷却工艺：钢板轧后进行弱加速冷却，冷速4℃/s ，终冷温度700℃，冷却方式为风冷。

正火工艺：正火处理温度910℃，在炉时间100分钟，正火钢板出炉后放置于通风处单张平放且进行强制风冷，提高冷速, 冷速0.6～1.2℃/s，防止有害相在晶界的析出以提高钢板的韧性。

得到样品2。

钢板厚度90～100mm，实物性能检验结果见表1和表2。

表1所示为本发明一种大厚度低温结构用钢板的正常检验钢板1/4 处性能，其中，a 三个冲击的平均值。

表1

Figure 2013104175585100002DEST_PATH_IMAGE001

。

表2所示为本发明一种大厚度低温结构用钢板的正常检验钢板心部性能，其中，a 三个冲击的平均值。

表2

Figure 2013104175585100002DEST_PATH_IMAGE002

。

从表1和表2数据中可以看出，两种规格的钢板都具有强度适中、塑性好，低温韧性高的特点，同时钢板厚度效应小，在厚度方向性能没有明显变化，加之该钢板成本相对低廉，因此大厚度低温结构钢是一种非常适合连续化大生产、具有高性价比的低温结构用钢。

Claims

1.一种大厚度低温结构用钢板，其特征在于，化学成分含量按重量百分比包括：C：0.12%～0.16%，Si：0.20%～0.50%，Mn：1.2%～1.6%，Nb：0.015%～0.050%，V: 0.015%～0.050%,Ti：0.01%～0.025%，B：0.0005%～0.0020%，Al：0.015%～0.050%，P：0～0.020％；S：0～0.010％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2. 根据权利要求1所述的一种大厚度低温结构用钢板，其特征在于，化学成分含量按重量百分比包括： C：0.12%～0.15%，Si：0.25%～0.27%，Mn：1.45%～1.46%，Nb：0.027%～0.031%，V:0.029%～0.031%,Ti：0.015%～0.017%，B：0.0014%～0.0016%，Al：0.025%～0.031%，P：0.015％～0.016％；S：0.003％～0.004％，其余为Fe及不可避免的杂质。

3. 根据权利要求2所述的一种大厚度低温结构用钢板，其特征在于，化学成分含量按重量百分比包括：C：0.15%，Si：0.27%，Mn：1.45%，Nb：0.027%，V:0.029%,Ti：0.017%，B：0.0016%，Al：0.025%，P：0.016％；S：0.004％，其余为Fe及不可避免的杂质。

4. 根据权利要求1所述的一种大厚度低温结构用钢板，其特征在于，低温-20℃纵向冲击功均值在280J以上，碳当量在0.43以下。

5. 根据权利要求1-4任一所述的一种大厚度低温结构用钢板的生产方法，其特征在于，冶炼工艺：采用转炉冶炼，LF炉精炼和RH炉真空处理，添加合金元素进行微合金化；Ca处理，喂钙铁线1.2kg/t，连铸时采用低合金钢轻压下模式。

6. 根据权利要求1-4任一所述的一种大厚度低温结构用钢板的生产方法，其特征在于，钢坯冷装炉工艺：连铸坯切割完毕后，铸坯进缓冷坑缓冷，入坑温度不小于600℃，出坑温度不大于200℃，冷钢坯入炉，钢坯在炉加热时间8～10min/cm，钢坯最终加热温度1150～1180℃。

7. 根据权利要求1-4任一所述的一种大厚度低温结构用钢板的生产方法，其特征在于，轧制工艺：采用双机架两阶段控轧，粗轧开轧温度≥1050℃，采用低速大压下的方式轧制，压下量设置在40-60mm，轧制速度设置为1.0-1.5 m/s；精轧机轧制，开轧温度870～890℃，终轧温度在840～870℃。

8. 根据权利要求1-4任一所述的一种大厚度低温结构用钢板的生产方法，其特征在于，冷却工艺：钢板轧后进行弱加速冷却，冷速＜5℃/s ，钢板表面返红温度670～710℃，冷却方式为风冷。

9. 根据权利要求1-4任一所述的一种大厚度低温结构用钢板的生产方法，其特征在于，正火工艺：正火处理温度890～910℃，加热系数1.8～2.2min/mm，正火钢板出炉后放置于通风处单张平放且进行强制风冷，冷速0.6～1.2℃/s。