CN103572023A - 低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低合金钢板的制造方法,具体来讲是一种低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法;具体如下:1.均匀加热板坯30~60min后出炉;2.将中间坯的表层温度以≥10℃/s降至350~550℃,等待返红;3.待中间坯表层温度返红至850~960℃时,进行多道次轧制,在轧制道次间将板坯表层温度以10~80℃/s快速降至Ar1以下,等待返红后进行下一道次轧制,终轧温度780~850℃;4.轧后冷却,采用1~20℃/s快速冷却板坯,等待返红后空冷至250~400℃,堆冷;该方法在不明显增大现有轧机负荷前提下,充分利用厚钢板中部的累积存储能,多次控轧控冷,使表层奥氏体晶粒细化。
Description
技术领域
本发明涉及一种低合金钢板的制造方法,具体来讲是一种低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法。
背景技术
钢的组织细化是保证钢板具有高强度和高韧性的重要方法;组织细化:一方面使奥氏体晶粒细化,为后续的铁素体形核提供更多场所,从而使铁素体晶粒细化,另一方面在接近两相区的温度区域进行轧制,使组织发生形变诱导铁素体相变,从而使铁素体组织细化;在钢板生产中,一般采用控轧控冷方式对钢材的组织进行细化,但是,对于厚板/特厚板,由于自身厚度效应及生产流程特点,难以满足大的形变和高的冷却速度等条件,故全厚度的组织细化很难实现;因此退而求其次,仅在钢板表层组织超细化而心部组织合理细化是可行的;且经实验发现表层超细晶的特厚板,能阻碍裂纹的扩展,具有良好的表层低温韧性、抗裂纹和抗疲劳性,有很好的应用前景;检索发现,专利公开号:CN101906519A 《低屈服比表层超细晶低碳钢厚板的制造方法》和专利公开号:CN102828116A 《基于TMCP工艺的表层超细晶高强度钢板及其制造方法》的专利公开的表层超细晶的制造方法,均采用粗轧机后的冷却装置对中间坯快速冷却+回温的工艺来实现表层组织的细化;该方法对于钢板的表层组织有一定的细化作用,但细化效果不是很明显;特别是对于成品厚度≥40mm的钢板,由于中间坯较厚,心部热量多,一次中间坯喷水冷却+回温工艺很难使表层组织实现超细化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法,该方法在不明显增大现有轧机负荷前提下,充分利用厚钢板中部的累积存储能,多次控轧控冷,使表层奥氏体晶粒细化。
本发明解决以上技术问题的技术方案:
一种低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法,采用如下控轧控冷工艺得到超细晶粒钢:
(1)加热,板坯加热至1100~1200℃,均热30~60min进行充分的奥氏体化后出炉;
(2)第一阶段控轧,终轧温度>1000℃得到中间坯,中间坯厚度与成品厚度的比值>1.5,将中间坯的表层温度以≥10℃/s降至350~550℃,等待返红;
(3)待中间坯表层温度返红到850~960℃时,进行第二阶段控轧,根据板坯厚度进行多道次轧制,在轧制道次间将板坯表层温度以10~80℃/s快速降至Ar1以下(Ar1:冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度;),等待返红后进行下一道次轧制,终轧温度控制在780~850℃,第二阶段轧制道次间的快速冷却,采用高压大流量超快冷,使板坯表层温度快速降低至Ar1以下,而心部温度基本保持不变,这样板坯表层才有足够能量返红,实现奥氏体—铁素体(贝氏体)—奥氏体的转变,使表层奥氏体晶粒细化;
(4)轧后冷却,先采用1~20℃/s快速冷却板坯至500~600℃,等待返红至580~680℃后空冷至250~400℃,堆冷。
进一步的,得到的低合金钢厚板/特厚板的表层将形成超细晶粒层,超细晶粒层厚度为1~10mm,超细晶粒层的晶粒尺寸在1~5μm。
进一步的,低温合金钢的化学成分按重量百分比为C 0.08%~0.20%,Si 0.1%~0.5%,Mn 0.8%~1.7%,P≤0.02%,S≤0.01%,Al 0.02%~0.05%,V 0.001%~0.06%,Nb 0.001%~0.05%,Ti 0.001%~0.03%,余量为Fe及少量不可避免的杂质。
进一步的,低合金钢厚板/特厚板的厚度≥40mm。
本发明的有益效果:本发明采用多次对轧制板坯进行快速冷却,使得板坯表层组织实现多次的奥氏体—铁素体(贝氏体)—奥氏体相变,从而实现厚板/特厚板表层组织的超细化。表层超细晶厚板/特厚板,具有良好的表层低温韧性、抗裂纹和抗疲劳性,有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明厚板表层的光学显微组织照片。
图2为本发明厚板心部的光学显微组织照片。
具体实施方式
实施例1
采用150mm厚度的Q345连铸坯,化学成分见表1,生产成品厚度为40mm的厚板。连铸坯加热至1180℃,均热30min后出炉,经高压水除鳞后进行第一阶段轧制,道次压下量为18~22mm,第一阶段终轧温度为1060℃,中间坯厚度为90mm。中间坯经机旁即时快冷装置进行10℃/s快速冷却,出冷却区时板坯表面温度降至550℃,经充分返红后板坯温度达到900℃时进行第二阶段轧制。第二阶段轧制道次压下量为8~15mm,轧制2道次后,板坯温度为880℃。此时,再对板坯进行快速冷却,出冷却区时板坯表面温度约为550℃,板坯表层冷速达35℃/s。待板坯完成返红后至840℃时,随即送入轧机进行轧制,再经3道次轧制后即获得厚度为40mm的厚板,终轧温度为805℃。随后轧件经轧后超快冷装置10℃/s冷却至550℃,返红温度控制在650℃左右,返红结束后空冷至330℃时再堆冷,经精整获得最终成品。
实施例2
采用150mm厚度的Q345连铸坯,化学成分见表1,生产成品厚度为40mm的厚板。连铸坯加热至1100℃,均热30min后出炉,经高压水除鳞后进行第一阶段轧制,道次压下量为18~22mm,第一阶段终轧温度为1060℃,中间坯厚度为90mm。中间坯经机旁即时快冷装置进行10℃/s快速冷却,出冷却区时板坯表面温度降至350℃,经充分返红后板坯温度达到850℃时进行第二阶段轧制。第二阶段轧制道次压下量为8~15mm,轧制2道次后,板坯温度为880℃。此时,再对板坯进行快速冷却,出冷却区时板坯表面温度约为550℃,板坯表层冷速达10℃/s。待板坯完成返红后至780℃时,随即送入轧机进行轧制,再经3道次轧制后即获得厚度为40mm的厚板,终轧温度为780℃。随后轧件经轧后超快冷装置1℃/s冷却至500℃,返红温度控制在580℃左右,返红结束后空冷至250℃时再堆冷,经精整获得最终成品。
实施例3
采用320mm厚度的Q420连铸坯,化学成分见表1,生产成品厚度为80mm的特厚板。连铸坯加热至1200℃,均热60min后出炉,经高压水除鳞后进行第一阶段轧制,每道次压下量为25~35mm,经5道次后第一阶段轧制结束,第一阶段终轧温度为1080℃,中间坯厚度为160mm。中间坯经机旁即时快冷装置进行15℃/s快速冷却,出冷却区时板坯表面温度降至350℃,经充分返红后板坯温度达到910℃时进行第二阶段轧制。第二阶段的总轧制道次为5次,道次压下量为12~20mm。在第二阶段的第2和4道次后,分别对板坯进行喷水冷却,使板坯表层温度降至550℃,表层冷速达35℃/s,待板坯完全返红后再进行下一道次的轧制,第2和4道次间冷却后的返红温度分别为870℃和820℃。经最后一道次轧制后,即获得80mm后的特厚板,终轧温度为810℃。随后经轧后超快冷装置20℃/s冷却,特厚板的返红温度控制在650℃左右,返红结束后空冷至350℃时再堆冷,经精整后获得最终成品。
实施例4
采用320mm厚度的Q420连铸坯,化学成分见表1,生产成品厚度为80mm的特厚板。连铸坯加热至1200℃,均热60min后出炉,经高压水除鳞后进行第一阶段轧制,每道次压下量为25~35mm,经5道次后第一阶段轧制结束,第一阶段终轧温度为1080℃,中间坯厚度为160mm。中间坯经机旁即时快冷装置进行15℃/s快速冷却,出冷却区时板坯表面温度降至550℃,经充分返红后板坯温度达到960℃时进行第二阶段轧制。第二阶段的总轧制道次为5次,道次压下量为12~20mm。在第二阶段的第2和4道次后,分别对板坯进行喷水冷却,使板坯表层温度降至550℃,表层冷速达80℃/s,待板坯完全返红后再进行下一道次的轧制,第2和4道次间冷却后的返红温度分别为870℃和820℃。经最后一道次轧制后,即获得80mm后的特厚板,终轧温度为850℃。随后经轧后超快冷装置20℃/s冷却,特厚板的返红温度控制在680℃左右,返红结束后空冷至400℃时再堆冷,经精整后获得最终成品。
图1为实施例1和实施例2中厚板表层的光学显微组织照片,图2为实施例1和实施例2中厚板心部的光学显微组织照片,对比图1和图2可知,表层组织明显比心部组织细小。
表1 本发明实施例钢种的冶炼成分 (wt.%);
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式;凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法,其特征在于:采用如下控轧控冷工艺得到超细晶粒钢:
(1)加热,板坯加热至1100~1200℃,均热30~60min进行充分的奥氏体化后出炉;
(2)第一阶段控轧,终轧温度>1000℃得到中间坯,中间坯厚度与成品厚度的比值>1.5,将中间坯的表层温度以≥10℃/s降至350~550℃,等待返红;
(3)待中间坯表层温度返红到850~960℃时,进行第二阶段控轧,根据板坯厚度进行多道次轧制,在轧制道次间将板坯表层温度以10~80℃/s快速降至Ar1以下,等待返红后进行下一道次轧制,终轧温度控制在780~850℃;
(4)轧后冷却,先采用1~20℃/s快速冷却钢板至500~600℃,等待返红至580~680℃后空冷至250~400℃,堆冷。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于:得到的低合金钢厚板/特厚板的表层将形成超细晶粒层,所述超细晶粒层厚度为1~10mm,所述超细晶粒层的晶粒尺寸在1~5μm。
3.根据权利要求1所述的制造方法的得到的低合金钢厚板/特厚板,其特征在于:所述低温合金钢的化学成分按重量百分比为C 0.08%~0.20%,Si 0.1%~0.5%,Mn 0.8%~1.7%,P≤0.02%,S≤0.01%,Al 0.02%~0.05%,V 0.001%~0.06%,Nb 0.001%~0.05%,Ti 0.001%~0.03%,余量为Fe及少量不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的制造方法的得到的低合金钢厚板/特厚板,其特征在于:所述低合金钢厚板/特厚板的厚度≥40mm。
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