CN103540836A - 一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板及其生产工艺，其组分及重量百分含量为：C：0.15-0.18，Si：0.15-0.40，Mn,1.30-1.60，P：≤0.025，S：≤0.007，Al：0.020-0.045，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明采用合理的碳、锰、硫元素，全程控铝，采用VD真空处理和全程保护浇注技术，用150mm厚的板坯，在3500mm炉卷轧机上采用全纵轧模式，合理控制二阶段轧制过程参数，保证变形渗透率，并采用中间冷却工艺及轧后控冷工艺，细化组织晶粒，提高产品韧性，稳定厚规格钢板的综合机械性能；生产流程短，过程参数易于控制，适用于40~60mm热轧交货Q345E钢板的生产。

Description

一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板及其生产工艺

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板及其生产工艺。 

背景技术

Q345低合金高强度钢板是GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》标准中强度级别最低的一种，其微合金元素少、生产成本低，但其焊接性能非常好，是一种性价比最高、使用量最大的钢材产品，其广泛应用于强度级别要求一般的钢结构件。随着冶金技术及设备大型化的不断发展，用户对Q345低合金高强度钢板的规格及质量等级要求越来越高，如厚度40~60mm、宽度3000mm、-40℃低温冲击要求的宽钢板。 

国内生产企业为保证高韧性超宽厚钢板Q345E的性能要求，一般采用180~300mm的厚板坯，且在钢板成分设计中一般添加Nb、Ti，甚至贵重金属Ni，或采用正火工艺对轧后钢板再进行热处理，以降低钢的冷脆转变温度，保证钢在低温环境下的使用性能，特别是韧性指标，这种生产工艺导致过程工序复杂、生产成本较高。 

发明内容

由鉴于此，本发明提供了一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板及其生产工艺，成本低、过程简单、易于控制。 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 

一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板，其组分及重量百分含量为：C：0.15-0.18，Si：0.15-0.40，Mn,1.30-1.60，P：≤0.025，S：≤0.007，Al：0.020-0.045，其余为Fe和不可避免的杂质。

一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板的生产工艺，包括如下步骤： 

步骤一，炼钢，采用氧气顶底复吹转炉冶炼成钢水，采用铝铁、硅锰合金进行脱氧合金化；

步骤二，采用LF精炼，全程控铝，保证氧含量不大于50ppm；采用VD真空处理，保证真空处理时间不低于20min，保证氢含量不大于2ppm；连铸在超宽板坯连铸机上进行，板坯厚度150mm，宽度1600-3250mm，采用全程保护浇注，防止钢水的二次污染；

步骤三，加热及轧制，板坯入炉温度≤150℃，加热炉均热段温度为1180~1270℃；在炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，轧制9道次或11道次；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，采用高温大压下轧制模式，开轧温度1010~1100℃，轧制2~3道次，中间坯厚度90~120mm，保证第二阶段累计压下率≥45%；第一阶段结束后，利用ACC冷却装置进行中间冷却；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度830~890℃，终轧温度740~830℃；轧制钢板规格：厚40~60mm，宽1600~3250mm；

步骤四，轧后采用ACC控冷工艺，冷却速度范围2~10℃/s，上下集管水比控制在1:1.5~1:3.5范围，钢板返红温度为640~750℃，即可得到Q345E超宽厚钢板。

作为优选，所述步骤三中，在炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，第一、三道次同时采用立辊对边部进行修整，避免钢板边部出现边角裂缺陷。 

作为优选，所述步骤三中，轧制钢板的长度为6000~18000mm。 

作为优选，所述步骤三中的炉卷轧机为宽板轧机。 

本发明的有益效果为： 

1、钢的化学成分合理的碳、锰、硫元素，同时采用控铝工艺，既保证成本不增加，同时保证了良好的钢水洁净度、铸坯质量以及最终钢材性能；工艺采用真空处理，保证了较低的气体含量，这样稳定提高了厚规格钢板产品的韧性指标及探伤性能。

2、全程控铝，采用VD真空处理和全程保护浇注技术，可用150mm厚的板坯，在3500mm炉卷轧机上采用全纵轧模式，合理控制二阶段轧制过程参数，保证变形渗透率，并采用中间冷却工艺及轧后控冷工艺，细化组织晶粒，提高产品韧性，稳定厚规格钢板的综合机械性能；生产流程短，过程参数易于控制，适用于40~60mm 热轧交货Q345E钢板的生产。 

3、在现代宽板炉卷轧机上，用150mm板坯采用大压下量的控制手段，用较小的轧制道次，实现二阶段轧制工艺，通过确保第一阶段最后一道次的压下量、确保二阶段的开轧温度和总的压下率、确保终轧温度等手段，得到较小的原奥氏体晶粒，降低钢板的低温脆性转变温度，提高钢板的冲击韧性。 

4、满足厚度规格为40~60mm、宽度规格为1600~3250mm、长度规格为6000~18000mm，高强度低合金钢板Q345E的技术要求，-40℃低温冲击韧性值平均大于34J，钢板具有很好的焊接性能。 

5、生产工序简单，易于操作和控制；未添加过多的微合金元素，生产成本较低。 

6、本发明已经在3450mm炉卷轧机上进行了实践，效果显著，满足了用户对超宽厚Q345E钢板的技术要求，经济效益明显。 

具体实施方式

以下结合若干较佳实施例对本发明的技术方案进一步详细说明，但不限于此。 

实施例1： 

该钢由以下组分组成（%，wt，熔炼分析）为：C：0.18，Si：0.26，Mn：1.37，P：0.025，S：≤0.002，Al：0.035，其余为Fe和不可避免的杂质。

1）炼钢，采用氧气顶底复吹转炉冶炼成钢水，采用铝铁、硅锰合金进行脱氧合金化； 

2）精炼，采用LF精炼，全程控铝，保证氧含量不大于50ppm；采用VD真空处理，保证真空处理时间不低于20min，保证氢含量不大于2ppm；连铸在超宽板坯连铸机上进行，板坯厚度150mm，宽度3250mm，采用全程保护浇注，防止钢水的二次污染；

3）加热及轧制，板坯入炉温度120℃，加热炉均热段温度为1250℃；在现代宽板坯炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，轧制11道次，其中第一、三道次同时采用立辊对边部进行修整，避免钢板边部出现边角裂缺陷；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，采用高温大压下轧制模式，开轧温度1100℃，轧制3道次，中间坯厚度92mm，第二阶段累计压下率为56%；第一阶段结束后，利用ACC冷却装置进行中间冷却；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度880℃，终轧温度780℃；轧制钢板规格：厚40mm，宽3250mm；

4）轧后采用ACC控冷工艺，冷却速度为6℃/s，上下集管水比为1:2.0，钢板返红温度为680℃，钢板经冷床冷却后再经精整处理后可直接交货。此工艺过程可得到40×3250×12000mm的Q345E超宽厚钢板，其力学性能指标如下：

实施例2：

该钢由以下组分组成（%，wt，熔炼分析）为：C：0.16，Si：0.32，Mn,1.48，P：0.018，S：≤0.007，Al：0.034，其余为Fe和不可避免的杂质。

1）炼钢，采用氧气顶底复吹转炉冶炼成钢水，采用铝铁、硅锰合金进行脱氧合金化； 

2）精炼，采用LF精炼，全程控铝，保证氧含量不大于50ppm；采用VD真空处理，保证真空处理时间不低于20min，保证氢含量不大于2ppm；连铸在超宽板坯连铸机上进行，板坯厚度150mm，宽度2850mm，采用全程保护浇注，防止钢水的二次污染；

3）加热及轧制，板坯入炉温度80℃，加热炉均热段温度为1250℃；在现代宽板坯炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，轧制9道次，其中第一、三道次同时采用立辊对边部进行修整，避免钢板边部出现边角裂缺陷；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，采用高温大压下轧制模式，开轧温度1080℃，轧制3道次，中间坯厚度为98mm，第二阶段累计压下率为51%；第一阶段结束后，利用ACC冷却装置进行中间冷却；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度为860℃，终轧温度为800℃；轧制钢板规格：厚48mm，宽2850mm；

4）轧后采用ACC控冷工艺，冷却速率为4℃/s，上下集管水比控制为1:2.2，钢板返红温度为690℃，钢板经冷床冷却后再经精整处理后可直接交货。此工艺过程可得到48×2850×12000mm的Q345E超宽厚钢板，其力学性能指标如下：

实施例3：

该钢由以下组分组成（%，wt，熔炼分析）为：C：0.17，Si：0.32，Mn,1.49，P：0.015，S：0.002，Al：0.031，其余为Fe和不可避免的杂质。

1）炼钢，采用氧气顶底复吹转炉冶炼成钢水，采用铝铁、硅锰合金进行脱氧合金化； 

2）精炼，采用LF精炼，全程控铝，保证氧含量不大于50ppm；采用VD真空处理，保证真空处理时间不低于20min，保证氢含量不大于2ppm；连铸在超宽板坯连铸机上进行，板坯厚度150mm，宽度3150mm，采用全程保护浇注，防止钢水的二次污染；

3）加热及轧制，板坯入炉温度为100℃，加热炉均热段温度为1230℃；在现代宽板坯炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，轧制9道次，其中第一、三道次同时采用立辊对边部进行修整，避免钢板边部出现边角裂缺陷；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，采用高温大压下轧制模式，开轧温度为1060℃，轧制2道次，中间坯厚度为115mm，保证第二阶段累计压下率为48%；第一阶段结束后，利用ACC冷却装置进行中间冷却；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度为850℃，终轧温度为820℃；轧制钢板规格：厚60mm，宽3150mm；

4）轧后采用ACC控冷工艺，冷却速率为3℃/s，上下集管水比控制在1:3.0范围，钢板返红温度为720℃，钢板经冷床冷却后再经精整处理后可直接交货。此工艺过程可得到60×3150×9000mm的Q345E超宽厚钢板，其力学性能指标如下：

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板，其特征在于：其组分及重量百分含量为：C：0.15-0.18，Si：0.15-0.40，Mn,1.30-1.60，P：≤0.025，S：≤0.007，Al：0.020-0.045，其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，炼钢，采用氧气顶底复吹转炉冶炼成钢水，采用铝铁、硅锰合金进行脱氧合金化；

步骤二，采用LF精炼，全程控铝，保证氧含量不大于50ppm；采用VD真空处理，保证真空处理时间不低于20min，保证氢含量不大于2ppm；连铸在超宽板坯连铸机上进行，板坯厚度150mm，宽度1600-3250mm，采用全程保护浇注，防止钢水的二次污染；

步骤三，加热及轧制，板坯入炉温度≤150℃，加热炉均热段温度为1180~1270℃；在炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，轧制9道次或11道次；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，采用高温大压下轧制模式，开轧温度1010~1100℃，轧制2~3道次，中间坯厚度90~120mm，保证第二阶段累计压下率≥45%；第一阶段结束后，利用ACC冷却装置进行中间冷却；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度830~890℃，终轧温度740~830℃；轧制钢板规格：厚40~60mm，宽1600~3250mm；

步骤四，轧后采用ACC控冷工艺，冷却速度范围2~10℃/s，上下集管水比控制在1:1.5~1:3.5范围，钢板返红温度为640~750℃，即可得到Q345E超宽厚钢板。

3.根据权利要求2所述的一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板的生产工艺，其特征在于：所述步骤三中，在炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，第一、三道次同时采用立辊对边部进行修整，避免钢板边部出现边角裂缺陷。

4.根据权利要求2所述的一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板的生产工艺，其特征在于：所述步骤三中，轧制钢板的长度为6000~18000mm。

5.根据权利要求2所述的一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板的生产工艺，其特征在于所述步骤三中的炉卷轧机为宽板轧机。