CN104018063B - 低合金高强度q420c中厚钢板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低合金高强度Q420C中厚钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.16～0.18％、Si 035～0.45％、Mn 1.45～1.55％、P≤0.02％、S≤0.015％、Als 0.015～0.03％，其余为铁和杂质。本发明还公开了一种低合金高强度Q420C中厚钢板的生产方法。本发明生产工艺简单、生产周期短、制造成本低，钢板的强度适中，屈服强度在430～460MPa之间，抗拉强度在540～590MPa之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料加工技术，具体说，涉及一种低合金高强度Q420C中厚钢板的生产方法。
背景技术
低合金高强度Q420C钢板被广泛的应用在工程机械用钢以及厂房结构件制作等领域广泛应用。国家标准要求Q420C钢板0℃时冲击功大于34J，要求钢板在具有较高强度的同时，还需要有较好的韧性。Q420C钢板的常温及低温组织一般为铁素体+珠光体，常常是在C-Mn成分基础上添加一定量的Nb、V、Ti等微合金来保证强韧性的匹配；或通过轧后钢板较大的冷却速度和很低的终冷温度，充分细化铁素体晶粒来提高钢板强度和韧性；或通过热处理来改善钢板的力学性能，提高韧塑性。
公开号CN 1537964 A的专利公开了一种低碳420MPa级复合强化超细晶粒带钢制备方法，该方法生产的钢带晶粒细小，强度较高。但该方法适用于热连轧机组薄带钢的生产，对于中厚钢板的生产没有涉及，同时终冷温度低，对冷却设备的要求较高。
公开号CN 101343685A的专利提供了一种屈服强度为420MPA级高强度建筑用钢板的热处理方法。按该方法生产的钢板韧性良好，但该方法需要将钢板进行热处理，制造成本高、生产工艺复杂，生产周期长。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种低合金高强度Q420C中厚钢板，钢板的强度适中，屈服强度在430～460MPa之间，抗拉强度在540～590MPa之间。
技术方案如下：
一种低合金高强度Q420C中厚钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.16～0.18％、Si 035～0.45％、Mn 1.45～1.55％、P≤0.02％、S≤0.015％、Als 0.015～0.03％，其余为铁和杂质。
进一步：其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.16％、Si 0.45％、Mn 1.45％、P0.02％、S 0.008％、Als0.015％，其余为铁和杂质。
进一步：其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.18％、Si 0.35％、Mn 1.55％、P0.012％、S 0.015％、Als 0.03％，余量为Fe和杂质。
进一步：其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.17％、Si 0.41％、Mn 1.52％、P0.013％、S 0.005％、Als 0.025％，余量为Fe和杂质。
本发明所解决的技术问题是提供一种低合金高强度Q420C中厚钢板的生产方法，生产工艺简单、生产周期短、制造成本低。
技术方案如下：
一种低合金高强度Q420C中厚钢板的生产方法，包括冶炼、连铸、板坯再加热、轧制成型和冷却步骤；
其中，板坯再加热过程中，采用250mm厚的连铸坯进行生产，连铸坯出炉温度1170-1200℃，加热时间280～410分钟；
轧制成型过程中，板坯再加热之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为板坯的厚度，第一阶段开轧温度1160～1190℃，第一阶段终轧温度≥940℃，第一阶段轧制6～9道轧制；第二阶段钢板的开轧厚度为2.6-3倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为860～890℃，第二阶段终轧温度为770～810℃；第二阶段轧制5～7道次；
冷却过程中，将轧制后的钢板进行层流冷却，冷却速度为8～15℃/s，终冷温度为650～670℃；成品低合金高强度Q420C中厚钢板的化学成分按重量百分比计，包括：C 0.16～0.18％、Si 0.35～0.45％、Mn 1.45～1.55％、P≤0.02％、S≤0.015％、Als 0.015～0.03％，其余为铁和杂质。
进一步：板坯出炉温度为1170℃，板坯加热时间为280分钟，第一阶段开轧温度1160℃，第一阶段终轧温度940℃，第一阶段轧制9道次，第二阶段开轧厚度48mm，第二阶段开轧温度890℃，第二阶段终轧温度810℃，终冷温度670℃，第二阶段轧制5道次，冷却速率15℃/s；轧制成厚度为16mm的钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.16％、Si0.45％、Mn 1.45％、P 0.02％、S 0.008％、Als 0.015％，余量为Fe和杂质。
进一步：板坯出炉温度为1200℃，板坯加热时间为410分钟，第一阶段开轧温度1190℃，第一阶段终轧温度1115℃，第一阶段轧制6道次，第二阶段开轧厚度104mm，第二阶段开轧温度860℃，第二阶段终轧温度785℃，终冷温度650℃，第二阶段轧制6道次，冷却速率8℃/s；轧制成厚度为40mm的钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.18％、Si0.35％、Mn 1.55％、P 0.012％、S 0.015％、Als 0.03％，余量为Fe和杂质。
进一步：板坯出炉温度为1187℃，板坯加热时间为385分钟，第一阶段开轧温度1177℃，第一阶段终轧温度1102℃，第一阶段轧制7道次，第二阶段开轧厚度73mm，第二阶段开轧温度870℃，第二阶段终轧温度770℃，终冷温度660℃，第二阶段轧制7道次，冷却速率10℃/s；轧制成厚度为25mm的钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.17％、Si0.41％、Mn 1.52％、P 0.013％、S 0.005％、Als 0.025％，余量为Fe和杂质。
进一步：冶炼和连铸过程中，铁水采用镁基脱硫，在转炉采用顶底复合吹炼；钢水经LF炉精炼，要求钢水中的S≤0.007％；钢水进行RH炉处理，在真空度不超过133Pa下处理时间不低于20分钟；连铸坯的厚度为250mm，连铸时采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌频率为6Hz，电流275A，压下位置为6、7、8段，压下量为2mm、2mm、2mm。
与现有技术相比，本发明技术技术效果包括：
1、本发明采用低成本成分设计，只使用了廉价的C、Si、Mn等元素，通过合适的加热、控轧、控冷工艺，Q420C钢板的强度和冲击韧性都满足要求，省去了热处理工艺和昂贵合金，工艺路线简单，制造成本低廉。
2、钢板的强度适中，屈服强度在430～460MPa之间，抗拉强度在540～590MPa之间。
3、本发明钢板是以铁素体为主的组织，具有良好的塑性和韧性，0℃的冲击功达到170J以上，延伸率达到23％以上。均超出标准要求，并有一定的富裕量。
5、钢板的成分和工艺设计合理，工艺制度比较宽松，可在宽厚板线上稳定生产。
6、以1年生产4000吨Q390C钢板，每吨利润260元计算。一年可增加利润104万元，具有良好的经济效益。同时生产工艺简单，能耗少，燃料消耗少，对环境污染少，具有积极的社会效益。
附图说明
图1为本发明实施例1的钢板的金相组织图；
图2为本发明实施例2的钢板的金相组织图；
图3为本发明实施例3的钢板的金相组织图。
具体实施方式
本发明采用低成本成分设计，只使用了廉价的C、Si、Mn等元素，通过合适的加热、控轧、控冷工艺，Q420C钢板的强度和冲击韧性都满足要求，省去了热处理工艺和昂贵合金，工艺路线简单，制造成本低廉。
低合金高强度Q420C中厚钢板的生产方法，具体步骤如下：
步骤1：冶炼和连铸；
(1)铁水采用镁基脱硫，在转炉采用顶底复合吹炼；
(2)钢水经LF炉精炼，要求钢水中的S≤0.007％；
(3)钢水进行RH炉处理，在真空度不超过133Pa下处理时间不低于20分钟。
(4)连铸坯的厚度为250mm，连铸时采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌频率为6Hz，电流275A，压下位置为6、7、8段，压下量为2mm、2mm、2mm。采用电磁搅拌和轻压下技术，目的是减少钢板中心偏析，改善板坯内部质量。
步骤2：板坯再加热；
采用250mm厚的连铸坯(板坯)进行生产，连铸坯出炉温度1170-1200℃，加热时间280～410分钟。250mm厚的板坯就是规格和型号，宽厚板的板坯一般都是按厚度来定义的，一般的宽厚板板坯都只有几种固定的规格，如200mm、250mm、300mm厚板坯。
步骤3：轧制成型；
板坯再加热之后进行控制轧制，第一阶段(粗轧)开轧厚度为板坯的厚度，第一阶段开轧温度1160～1190℃，第一阶段终轧温度≥940℃，第一阶段轧制6～9道轧制；第二阶段(精轧)钢板的开轧厚度为2.6-3倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为860～890℃，第二阶段终轧温度为770～810℃；第二阶段轧制5～7道次。
步骤4：将上述轧制后的钢板进行层流冷却，冷却速度为8～15℃/s，终冷温度为650～670℃。
对上述加热好的连铸坯在奥氏体再结晶区进行控制轧制。第一阶段控制轧制属于高温区的奥氏体再结晶控制轧制，这一阶段采用低速、大压下的轧制策略。大的单道次压下率能使变形充分渗透至钢板中心，充分细化奥氏体晶粒并均匀奥氏体组织，同时轧制产生的高温焊合作用很大程度上消除了铸坯内部的疏松、微裂纹等缺陷，使钢板的致密度提高；低速轧制使每一道次轧制完的温度低于上一道次轧制时的温度，由于钢板再结晶后晶粒的大小主要取决于当时的温度，这样每轧制一道次就会对晶粒进行不同程度细化，最终达到充分细化奥氏体晶粒的目的；还有轧制时轧制速度低，变形抗力小，容易实现较大的单道次压下率。
由于该Q420C的化学成分不含Nb、V等能在第二阶段轧制析出第二项粒子的合金元素，因此第二阶段的轧制主要还是再结晶控制轧制。第一阶段控轧结束后，中间坯在辊道上摆动降温，降温方式为自然空冷，降温至第二阶段开轧温度开始轧制，第二阶段轧制5-7个道次，由于第二阶段轧制时，钢板较薄，温降较快，每一道次轧制完，钢板的温度都会有较大幅度的下降，奥氏体晶粒被反复破碎、再结晶细化，这样奥氏体晶粒最终在第一阶段轧制细化的基础上，再次被进一步细化，且由于第二阶段轧完后，终轧温度较低，奥氏体晶粒基本不再长大，最终得到细小的奥氏体晶粒。奥氏体晶粒越细小，其晶界面积越大，由奥氏体向铁素体转变时的形核位置就越多，形核率就越高，最终得到的铁素体晶粒就越细小，钢板的强度越高，冲击韧性越好。轧后采用层流冷却，将钢板由终轧温度快速冷却至650～670，进一步降低了奥氏体向铁素体的转变温度，进一步细化了铁素体晶粒，从而提高了钢板的强度和韧性。
低合金高强度Q420C中厚钢板的化学成分按重量百分比计，包括：C 0.16～0.18％、Si 0.35～0.45％、Mn 1.45～1.55％、P≤0.02％、S≤0.015％、Als(酸溶铝)0.015～0.03％，其余为铁和不可避免杂质。
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
采用厚度为250mm板坯，板坯出炉温度为1170℃，板坯加热时间为280分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.16％、Si 0.45％、Mn 1.45％、P 0.02％、S 0.008％、Als0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为16mm的钢板，详细的轧制及冷去工艺见表1，其力学性能见表2。
如图1所示，为本发明中实施例1的钢板的金相组织图。从该金相图可以看出，钢板的组织为铁素体+珠光体，铁素体占大多数，晶粒细小均匀，没有混晶现象。由于晶粒细小，铁素体占大多数，且铁素体具有良好的塑性、韧性，因此该组织的钢板具有良好的韧性和较高的强度。
表1轧制及冷却工艺
表2钢板力学性能
实施例2
采用厚度为250mm板坯，板坯出炉温度为1200℃，板坯加热时间为410分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.18％、Si 0.35％、Mn 1.55％、P 0.012％、S 0.015％、Als0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为40mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表3，其力学性能见表4。
如图2所示，为本发明中实施例2的钢板的金相组织图。从该金相图可以看出，钢板的组织为铁素体+珠光体，铁素体占大多数，晶粒细小均匀，没有混晶现象。由于晶粒细小，铁素体占大多数，且铁素体具有良好的塑性、韧性，因此该组织的钢板具有良好的韧性和较高的强度。
表3轧制及冷却工艺
表4钢板力学性能
实施例3
采用厚度为250mm板坯，板坯出炉温度为1187℃，板坯加热时间为385分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.17％、Si 0.41％、Mn 1.52％、P 0.013％、S 0.005％、Als0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为25mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表5，其力学性能见表6。
如图3所示，为本发明中实施例3的钢板的金相组织图。从该金相图可以看出，钢板的组织为铁素体+珠光体，铁素体占大多数，晶粒细小均匀，没有混晶现象。由于晶粒细小，铁素体占大多数，且铁素体具有良好的塑性、韧性，因此该组织的钢板具有良好的韧性和较高的强度。
表5轧制及冷却工艺
表6钢板力学性能
Claims (5)
1.一种低合金高强度Q420C中厚钢板的生产方法，其特征在于：包括冶炼、连铸、板坯再加热、轧制成型和冷却步骤；
其中，板坯再加热过程中，采用250mm厚的板坯进行生产，板坯出炉温度1170-1200℃，加热时间280～410分钟；
轧制成型过程中，板坯再加热之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为板坯的厚度，第一阶段开轧温度1160～1190℃，第一阶段终轧温度≥940℃，第一阶段轧制采用6～9道次；第二阶段钢板的开轧厚度为2.6-3倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为860～890℃，第二阶段终轧温度为770～810℃；第二阶段轧制5～7道次；
冷却过程中，将轧制后的钢板进行层流冷却，冷却速度为8～15℃/s，终冷温度为650～670℃；成品低合金高强度Q420C中厚钢板的化学成分按重量百分比计，包括：C 0.16～0.18％、Si 0.35～0.45％、Mn 1.45～1.55％、P≤0.02％、S≤0.015％、Als 0.015～0.03％，其余为铁和杂质。
2.如权利要求1所述低合金高强度Q420C中厚钢板的生产方法，其特征在于：板坯出炉温度为1170℃，板坯加热时间为280分钟，第一阶段开轧温度1160℃，第一阶段终轧温度940℃，第一阶段轧制9道次，第二阶段开轧厚度48mm，第二阶段开轧温度890℃，第二阶段终轧温度810℃，终冷温度670℃，第二阶段轧制5道次，冷却速率15℃/s；轧制成厚度为16mm的钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.16％、Si 0.45％、Mn 1.45％、P 0.02％、S0.008％、Als 0.015％，余量为Fe和杂质。
3.如权利要求1所述低合金高强度Q420C中厚钢板的生产方法，其特征在于：板坯出炉温度为1200℃，板坯加热时间为410分钟，第一阶段开轧温度1190℃，第一阶段终轧温度1115℃，第一阶段轧制6道次，第二阶段开轧厚度104mm，第二阶段开轧温度860℃，第二阶段终轧温度785℃，终冷温度650℃，第二阶段轧制6道次，冷却速率8℃/s；轧制成厚度为40mm的钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.18％、Si 0.35％、Mn 1.55％、P 0.012％、S0.015％、Als 0.03％，余量为Fe和杂质。
4.如权利要求1所述低合金高强度Q420C中厚钢板的生产方法，其特征在于：板坯出炉温度为1187℃，板坯加热时间为385分钟，第一阶段开轧温度1177℃，第一阶段终轧温度1102℃，第一阶段轧制7道次，第二阶段开轧厚度73mm，第二阶段开轧温度870℃，第二阶段终轧温度770℃，终冷温度660℃，第二阶段轧制7道次，冷却速率10℃/s；轧制成厚度为25mm的钢板，其化学成分按重量百分比计，包括：C 0.17％、Si 0.41％、Mn 1.52％、P 0.013％、S0.005％、Als 0.025％，余量为Fe和杂质。
5.如权利要求1所述低合金高强度Q420C中厚钢板的生产方法，其特征在于：冶炼和连铸过程中，铁水采用镁基脱硫，在转炉采用顶底复合吹炼；钢水经LF炉精炼，要求钢水中的S≤0.007％；钢水进行RH炉处理，在真空度不超过133Pa下处理时间不低于20分钟；板坯的厚度为250mm，连铸时采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌频率为6Hz，电流275A，压下位置为6、7、8段，压下量为2mm、2mm、2mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |