CN103602892B - 厚规格钢板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厚规格钢板的生产方法，包括：连铸坯生产、连铸坯加热、轧制、冷却和热处理。本发明工艺简单、成本低，可以生产具有良好的Z向性能，并且探伤质量好的厚规格钢板。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体地说，涉及一种厚规格钢板的生产方法。
背景技术
厚规格钢板，特别是厚规格Q345DZ35钢板大量应用于工程机械上，随着装备的大型化，设备使用时受力情况越来越复杂化，钢板的厚度也呈越来越厚之势，钢板内部质量却越来越要求严格。现在工程机械领域对100mm以上具有良好抗层状撕裂能力、保探伤的钢板需求较大，而生产这类钢板的技术难度较大。传统的生产方法是采用模铸工艺生产，生产成本高，能源消耗大，成材率低，且探伤质量不容易保证。随着连铸坯厚度的增加，这类钢板现在也有采用连铸坯生产的，但用连铸坯生产由于压缩比减小，面临着钢板Z向性能较差、探伤质量不容易保证等问题，导致成材率下降。
现有的生产厚规格钢板，特别是厚规格Q345DZ35钢板的技术中为了使钢板的机械性能满足要求，探伤质量较好，在钢里添加了Cr及昂贵的合金Ni，使钢板的合金成本增加，同时由于Ni的加入，钢板表面的氧化铁皮不易去除，表面质量较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种厚规格钢板的生产方法，工艺简单、成本低。
本发明技术方案如下：
一种厚规格钢板的生产方法，包括：连铸坯生产、连铸坯加热、轧制、冷却和热处理，生产得到的厚规格钢板的材料的质量百分含量包括：C 0.14～0.19％、Si 0.2～0.5％、Mn 1.2～1.55％、P≤0.015％、S≤0.005％、V 0.01～0.025、Nb 0.01～0.025、Als 0.015～0.28％、Ti 0.01～0.02％、Ca 0.0015～0.003％，其余为铁和杂质；所述连铸坯生产包括：铁水预处理、铁水冶炼、LF炉精炼、RH炉真空脱气处理和连铸；所述连铸坯的厚度为300mm，所述连铸坯加热的温度为1180-1240℃，加热时间为365～378分钟；所述轧制包括第一阶段轧制和第二阶段轧制；所述第一阶段轧制开轧时板坯的厚度为所述连铸坯的厚度，所述第一阶段轧制的开轧温度为1170～1230℃，所述第一阶段轧制的终轧温度≥980℃，所述第一阶段轧制的轧制道次数为5～10；所述第二阶段轧制开轧时板坯的厚度为1.1-1.5所述生产得到的厚规格钢板的厚度，所述第二阶段轧制的开轧温度为885～960℃，所述第二阶段轧制的终轧温度为810～880℃，所述第二阶段轧制的轧制道次数为5～7；所述冷却为层流冷却，冷却速度为5～10℃/s，终冷温度为620～700℃；所述热处理采用正火工艺，所述正火的温度为860～920℃，并在860～920℃保温20分钟，所述正火后采用自然空冷方式冷却。
进一步：生产得到的厚规格钢板的材料的质量百分含量包括：C 0.17％、Si 0.44％、Mn 1.44％、P 0.011％、S 0.003％、V 0.023％、Nb 0.022％、Als 0.024％、Ti 0.011％和Ca 0.0022％；或者，C 0.17％、Si 0.44％、Mn 1.44％、P 0.011％、S 0.003％、V 0.023％、Nb 0.022％、Als 0.024％、Ti 0.011％和Ca 0.0022％；或者，C 0.14％、Si 0.5％、Mn 1.45％、P 0.015％、S 0.003％、V 0.02％、Nb 0.025％、Als 0.015％、Ti 0.011％和Ca 0.0022％；或者，C 0.17％、Si 0.2％、Mn 1.55％、P 0.015％、S 0.005％、V 0.01％、Nb 0.023％、Als 0.028％、Ti 0.015％和Ca0.003％；或者，C 0.19％、Si 0.36％、Mn 1.2％、P 0.008％、S 0.005％、V 0.025％、Nb 0.01％、Als 0.015％、Ti 0.02％和Ca 0.003％。
本发明的技术效果如下：
1、本发明的厚规格钢板的Z向性能良好，探伤质量好。
2、本发明的厚规格钢板的韧性良好，-20℃冲击功在245J以上。
3、本发明的厚规格钢板的屈服强度在330～360MPa之间，抗拉强度在490～520MPa之间，延伸率≥27％，强度适中，塑性良好。
4、本发明的厚规格钢板的表面质量良好，没有裂纹、麻坑等表面质量缺陷。
5、本发明的厚规格钢板的生产方法的工艺简单，不添加Ni等贵重合金元素，成本低；采用连铸坯生产，成材率高。
附图说明
图1为本发明的实施例1的钢板的金相组织图；
图2为本发明的实施例2的钢板的金相组织图；
图3为本发明的实施例3的钢板的金相组织图；
图4为本发明的实施例4的钢板的金相组织图；
图5为本发明的实施例5的钢板的金相组织图。
具体实施方式
本发明的厚规格钢板按照如下组分配料：C 0.14～0.19％、Si 0.2～0.5％、Mn 1.2～1.55％、P≤0.015％、S≤0.005％、V 0.01～0.025％、Nb 0.01～0.025％、Als 0.015～0.28％、Ti 0.01～0.02％和Ca 0.0015～0.003％，其余为铁和杂质。
本发明的厚规格钢板的生产方法的流程如下：
步骤S1：连铸坯生产
连铸坯生产具体包括以下步骤：
步骤S101：铁水预处理
将铁水进行脱硫预处理。因为P、S是有害的，且在钢水凝固时是易偏析元素，所以P、S的含量控制应较低。
铁水预处理工艺：采用镁基脱硫，要求脱硫后铁水中S的质量百分含量≤0.005％，铁水温度＞1270℃。
步骤S102：铁水冶炼
铁水冶炼时添加的废钢为钢质纯净的优质废钢。采用顶底复吹转炉脱碳、脱磷。入炉铁水的Si的质量百分含量控制在0.80％以下，过程枪位控制在1.6～2.5m之间，终渣碱度控制在2.6～2.8之间，终点C的质量百分含量控制在0.05％以上，P的质量百分含量控制在0.012％以下。出钢时采用挡渣锥进行挡渣，出钢过程中严禁下渣。
步骤S103：LF炉精炼
采取大渣量进行造渣，白渣保持时间控制在8min以上，使用铝线、铝铁线脱氧；精炼结束后确保软吹时间≥12min；根据实际情况控制上钢温度，确保钢水过热度控制在17～30℃之间。
步骤S104：RH炉真空脱气处理
真空度要求＜133Pa，真空处理时间≥35分钟。
步骤S105：连铸
连铸采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌的频率为6Hz，电流为320A，压下位置为6、7、8三个段，压下量为2.0mm、2.0mm、2.0mm。生产该钢板必须要求板坯质量良好，因此采用电磁搅拌和轻压下技术，目的是减少钢板的中心偏析，改善板坯内部质量，从而改善钢板内部质量。连铸后的连铸坯的厚度优选300mm。要保证钢板良好的Z向拉伸性能，除钢水纯净度、板坯质量要求较高外，还需要一定的压缩比，因此优选300mm厚断面的连铸坯进行后续生产。
步骤S2：连铸坯加热
连铸坯出炉温度为1180-1240℃，加热时间为365～378分钟。
步骤S3：轧制
轧制包括第一阶段轧制和第二阶段轧制。
第一阶段轧制开轧时板坯的厚度为连铸坯的厚度。第一阶段轧制的开轧温度为1170～1230℃。第一阶段轧制的终轧温度≥980℃。第一阶段轧制的轧制道次数为5～10。
第二阶段轧制开轧时板坯的厚度为1.1-1.5倍生产得到的厚规格钢板(即成品钢板)的厚度。第二阶段轧制的开轧温度为885～960℃。第二阶段轧制的终轧温度为810～880℃。第二阶段轧制的轧制道次数为5～7。
本发明是在奥氏体再结晶区、未再结晶区对上述加热好的连铸坯进行控制轧制。上述第一阶段轧制即为奥氏体再结晶区控制轧制。这一阶段采用低速、大压下的轧制策略，要求轧制速度不大于2m/s，至少有两道压下率大于15％，通过奥氏体的反复再结晶，充分细化奥氏体晶粒，增加晶界面积，增加奥氏体向铁素体转变的形核位置。同时轧制产生的高温焊合作用很大程度上消除了连铸坯内部的疏松、微裂纹等缺陷，使钢板的致密度提高。奥氏体再结晶控轧结束后，中间坯在辊道上摆动降温，降温方式为自然空冷，降温至第二阶段轧制的开轧温度开始第二阶段轧制。第二阶段轧制属于非再结晶控轧，通过Nb的碳氮化物析出，钉扎位错，晶粒内部在轧制变形下产生应变。通过多道次轧制，晶粒内部积累了大量的形变能和相变形核位置。
步骤S4：冷却
冷却采用层流冷却，冷却速度为5～10℃/s，终冷温度为620～700℃。
轧制后本发明通过快速冷却和较低的终冷温度，得到细小的铁素体和珠光体组织。
步骤S5：热处理
热处理采用正火工艺。正火的温度为860～920℃，并在860～920℃保温20分钟。正火后的钢板采用自然空冷方式冷却。
由于本发明的钢板较厚，沿厚度方向组织存在一定的差别，越靠近表面的组织越细小，越到钢板的心部组织越粗大，而如果钢板心部组织粗大会影响钢板的Z向拉伸性能。因此，为了进一步改善钢板的性能，需对钢板进行正火处理，经正火后的钢板组织更加均匀细小，Z向拉伸性能也会更好。
经过上述工艺生产的得到的厚规格钢板的材料的化学成分的质量百分含量为：C 0.14～0.19％、Si 0.2～0.5％、Mn 1.2～1.55％、P≤0.015％、S≤0.005％、V 0.01～0.025、Nb 0.01～0.025、Als 0.015～0.28％、Ti 0.01～0.02％，Ca0.0015～0.003％，其余为铁和杂质。
实施例1
将原料按照目标成分配比，经过铁水预处理、铁水冶炼、LF炉精炼、RH炉真空脱气处理和连铸后，得到的连铸坯的厚度为300mm。
连铸坯加热过程中，连铸坯的出炉温度为1232℃，加热时间为365分钟。连铸坯的化学成分的质量百分含量包括：C 0.17％、Si 0.44％、Mn 1.44％、P0.011％、S 0.003％、V 0.023％、Nb 0.022％、Als 0.024％、Ti 0.011％和Ca0.0022％，余量为Fe和不可避免的杂质。
连铸坯加热后进行轧制，轧制工序结束后得到厚度为110mm的钢板。再将该钢板进行冷却和热处理，热处理时间为20分钟，热处理后采用自然空冷方式冷却。详细的轧制、冷却及热处理的工艺参数见表1。
轧制、冷却和热处理工序对钢板的材料的化学成分的含量影响不大，因此，生产的得到的实施例1的厚规格钢板的材料的化学成分的质量百分含量柏阔：C 0.17％、Si 0.44％、Mn 1.44％、P 0.011％、S 0.003％、V 0.023％、Nb0.022％、Als 0.024％、Ti 0.011％和Ca 0.0022％，余量为Fe和不可避免的杂质。生产得到的实施例1的厚规格钢板的力学性能见表2。
如图1所示，为本发明的实施例1的钢板的金相组织图。从图中可以看出，按照本发明的配方和方法生产的钢板晶粒较细小，组织均匀，没有混晶、明显的带状组织，这样的钢板的机械性能良好并且比较稳定。
实施例2
将原料按照目标成分配比，经过铁水预处理、铁水冶炼、LF炉精炼、RH炉真空脱气处理和连铸后，得到的连铸坯的厚度为300mm。
连铸坯加热过程中，连铸坯的出炉温度为1216℃，加热时间为373分钟。连铸坯的化学成分的质量百分含量包括：C 0.17％、Si 0.44％、Mn 1.44％、P0.011％、S 0.003％、V 0.023％、Nb 0.022％、Als 0.024％、Ti 0.011％和Ca0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
连铸坯加热后进行轧制，轧制工序结束后得到厚度为115mm的钢板。再将该钢板进行冷却和热处理，热处理时间为20分钟，热处理后采用自然空冷方式冷却。详细的轧制、冷却及热处理的工艺参数见表1。
轧制、冷却和热处理工序对钢板的材料的化学成分的含量影响不大，因此，生产的得到的实施例2的厚规格钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C 0.17％、Si 0.44％、Mn 1.44％、P 0.011％、S 0.003％、V 0.023％、Nb0.022％、Als 0.024％、Ti 0.011％和Ca 0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。生产得到的实施例2的厚规格钢板的力学性能见表2。
如图2所示，为本发明的实施例2的钢板的金相组织图。从图中可以看出，按照本发明的配方和方法生产的钢板晶粒较细小，组织均匀，没有混晶、明显的带状组织，这样的钢板的机械性能良好并且比较稳定。
实施例3
将原料按照目标成分配比，经过铁水预处理、铁水冶炼、LF炉精炼、RH炉真空脱气处理和连铸后，得到的连铸坯的厚度为300mm。
连铸坯加热过程中，连铸坯的出炉温度为1180℃，加热时间为378分钟。连铸坯的化学成分的质量百分含量包括：C 0.14％、Si 0.5％、Mn 1.45％、P0.015％、S 0.003％、V 0.02％、Nb 0.025％、Als 0.015％、Ti 0.011％和Ca 0.0022％，余量为Fe和不可避免的杂质。
连铸坯加热后进行轧制，轧制工序结束后得到厚度为115mm的钢板。再将该钢板进行冷却和热处理，热处理时间为20分钟，热处理后采用自然空冷方式冷却。详细的轧制、冷却及热处理的工艺参数见表1。
轧制、冷却和热处理工序对钢板的材料的化学成分的含量影响不大，因此，生产的得到的实施例3的厚规格钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C 0.14％、Si 0.5％、Mn 1.45％、P 0.015％、S 0.003％、V 0.02％、Nb 0.025％、Als 0.015％、Ti 0.011％和Ca 0.0022％，余量为Fe和不可避免的杂质。生产得到的实施例3的厚规格钢板的力学性能见表2。
如图3所示，为本发明的实施例3的钢板的金相组织图。从图中可以看出，按照本发明的配方和方法生产的钢板晶粒较细小，组织均匀，没有混晶、明显的带状组织，这样的钢板的机械性能良好并且比较稳定。
实施例4
将原料按照目标成分配比，经过铁水预处理、铁水冶炼、LF炉精炼、RH炉真空脱气处理和连铸后，得到的连铸坯的厚度为300mm。
连铸坯加热过程中，连铸坯的出炉温度为1240℃，加热时间为378分钟。连铸坯的化学成分的质量百分含量包括：C 0.17％、Si 0.2％、Mn 1.55％、P0.015％、S 0.005％、V 0.01％、Nb 0.023％、Als 0.028％、Ti 0.015％和Ca 0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。
连铸坯加热后进行轧制，轧制工序结束后得到厚度为110mm的钢板。再将该钢板进行冷却和热处理，热处理时间为20分钟，热处理后采用自然空冷方式冷却。详细的轧制、冷却及热处理的工艺参数见表1。
轧制、冷却和热处理工序对钢板的材料的化学成分的含量影响不大，因此，生产的得到的实施例4的厚规格钢板的材料的化学成分的质量百分含量为：C 0.17％、Si 0.2％、Mn 1.55％、P 0.015％、S 0.005％、V 0.01％、Nb 0.023％、Als 0.028％、Ti 0.015％和Ca 0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。生产得到的实施例4厚规格钢板的力学性能见表2。
如图4所示，为本发明的实施例4的钢板的金相组织图。从图中可以看出，按照本发明的配方和方法生产的钢板晶粒较细小，组织均匀，没有混晶、明显的带状组织，这样的钢板的机械性能良好并且比较稳定。
实施例5
将原料按照目标成分配比，经过铁水预处理、铁水冶炼、LF炉精炼、RH炉真空脱气处理和连铸后，得到的连铸坯的厚度为300mm。
连铸坯加热过程中，连铸坯的出炉温度为1240℃，加热时间为378分钟。连铸坯的化学成分的质量百分含量包括：C 0.19％、Si 0.36％、Mn 1.2％、P0.008％、S 0.005％、V 0.025％、Nb 0.01％、Als 0.015％、Ti 0.02％和Ca 0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。
连铸坯加热后进行轧制，轧制工序结束后得到厚度为110mm的钢板。再将该钢板进行冷却和热处理，热处理时间为20分钟，热处理后采用自然空冷方式冷却。详细的轧制、冷却及热处理的工艺参数见表1。
轧制、冷却和热处理工序对钢板的材料的化学成分的含量影响不大，因此，生产的得到的实施例5的厚规格钢板的材料的化学成分的质量百分含量为：C 0.19％、Si 0.36％、Mn 1.2％、P 0.008％、S 0.005％、V 0.025％、Nb 0.01％、Als 0.015％、Ti 0.02％和Ca 0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。生产得到的实施例5厚规格钢板的力学性能见表2。
如图5所示，为本发明的实施例5的钢板的金相组织图。从图中可以看出，按照本发明的配方和方法生产的钢板晶粒较细小，组织均匀，没有混晶、明显的带状组织，这样的钢板的机械性能良好并且比较稳定。
表1 本发明的各实施例的轧制、冷却及热处理的工艺参数
表2 本发明的各实施例的力学性能测试结果
本发明的方法特别适合厚度大于100mm厚的Q345DZ35钢板的生产。从上述实施例可以看出本发明采用热机械控制工艺(Thermo Mechanical ControlProcess，TMCP)和正火工艺，控制好出炉温度、第二阶段轧制的开轧温度、开轧厚度、第二阶段轧制的终轧温度、终冷温度和正火温度等参数，可以生产出性能优良的钢板，钢板的屈服强度在330～360MPa之间，抗拉强度在490～520MPa之间，延伸率≥27％，强度适中，塑性良好。钢板的Z向性能、探伤质量良好。-20℃的冲击功在245J以上，冲击韧性良好。钢板采用连铸坯生产，成材率高。
本发明采用连铸坯厚规格钢板，不添加Ni等贵重合金，以1年生产2000吨、每吨盈利800元计算，可增加经济效益160万元。
Claims (2)
1.一种厚规格钢板的生产方法，其特征在于，包括：连铸坯生产、连铸坯加热、轧制、冷却和热处理，生产得到的厚规格钢板的材料的质量百分含量包括：C 0.14～0.19％、Si 0.2～0.5％、Mn 1.2～1.55％、P≤0.015％、S≤0.005％、V 0.01～0.025、Nb 0.01～0.025、Als 0.015～0.28％、Ti 0.01～0.02％、Ca 0.0015～0.003％，其余为铁和杂质；所述连铸坯生产包括：铁水预处理、铁水冶炼、LF炉精炼、RH炉真空脱气处理和连铸；所述连铸坯的厚度为300mm，所述连铸坯加热的温度为1180-1240℃，加热时间为365～378分钟；所述轧制包括第一阶段轧制和第二阶段轧制；所述第一阶段轧制开轧时板坯的厚度为所述连铸坯的厚度，所述第一阶段轧制的开轧温度为1170～1230℃，所述第一阶段轧制的终轧温度≥980℃，所述第一阶段轧制的轧制道次数为5～10；所述第二阶段轧制开轧时板坯的厚度为1.1-1.5所述生产得到的厚规格钢板的厚度，所述第二阶段轧制的开轧温度为885～960℃，所述第二阶段轧制的终轧温度为810～880℃，所述第二阶段轧制的轧制道次数为5～7；所述冷却为层流冷却，冷却速度为5～10℃/s，终冷温度为620～700℃；所述热处理采用正火工艺，所述正火的温度为860～920℃，并在860～920℃保温20分钟，所述正火后采用自然空冷方式冷却。
2.如权利要求1所述的厚规格钢板的生产方法，其特征在于：生产得到的厚规格钢板的材料的质量百分含量包括：C 0.17％、Si 0.44％、Mn 1.44％、P 0.011％、S 0.003％、V 0.023％、Nb 0.022％、Als 0.024％、Ti 0.011％和Ca0.0022％；或者，C 0.17％、Si 0.44％、Mn 1.44％、P 0.011％、S 0.003％、V 0.023％、Nb 0.022％、Als 0.024％、Ti 0.011％和Ca 0.0022％；或者，C 0.14％、Si 0.5％、Mn 1.45％、P 0.015％、S 0.003％、V 0.02％、Nb 0.025％、Als 0.015％、Ti 0.011％和Ca 0.0022％；或者，C 0.17％、Si 0.2％、Mn 1.55％、P 0.015％、S 0.005％、V 0.01％、Nb 0.023％、Als 0.028％、Ti 0.015％和Ca 0.003％；或者，C 0.19％、Si 0.36％、Mn 1.2％、P 0.008％、S 0.005％、V 0.025％、Nb 0.01％、Als 0.015％、Ti 0.02％和Ca 0.003％。
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2013
- 2013-10-22 CN CN201310499208.8A patent/CN103602892B/zh active Active
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