CN104451375A - 一种160mm厚Q235C低压缩比特厚钢板其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种160mm厚Q235C低压缩比特厚钢板及其制备方法，按重量百分比包括以下组分：C：0.10～0.17%，Si：0.10～0.35%，Mn：0.80～1.40%，P：≤0.018%，S：≤0.0050%，Alt：0.020～0.050%，Ceq：0.28～0.34%，其余为Fe及不可避免的杂质。轧制时：厚度320mm连铸坯加热温度1140～1240℃，坯料加热时间300~400min，均热段温度1130~1230℃，均热时间≥70min，出炉温度1130～1230℃；采用一阶段控制轧制，每道次用尽可能大的压下量，终轧温度800～900℃，轧后采用摆动式往复水冷工艺。本发明适合于在压缩比仅为2:1的前提下轧制出屈服强度＞195MPa级别160mm厚碳素结构用钢，生产节奏快，适用性强，同时具有优良的抗层状撕裂能力，无需热处理，生产成本低。

Description

一种160mm厚Q235C低压缩比特厚钢板其制备方法

技术领域

    本发明属于冶金技术领域，涉及一种碳素结构钢板及其制备方法，尤其是一种160mm厚Q235C低压缩比特厚钢板其制备方法。

背景技术

随着我国基础结构建设项目的不断增加，对特厚板（大于等于60mm厚）的市场需求量越来越大。我国特厚钢板的生产不能满足市场的需求，每年仍需从国外进口, 特别是一些高性能的特厚钢，具有很高的附加价值。

特厚板应用于重要构件，对产品服役安全性要求很高，这就要求160mm厚Q235C钢板必须具有：①较高的强度和韧性，屈服强度＞195MPa，抗拉强度370~500MPa，满足板厚1/4处20℃冲击功纵向≥27J；②良好的Z向抗层状撕裂性能；③良好的焊接性能；④高纯净度，低S、P、夹杂物和气体含量。

在生产厚度规格＞150mm，屈服强度195MPa以上的Q235C钢板时，主要特厚板生产企业一般采用钢锭为原料生产特厚钢板，成材率低，生产环境恶劣，生产周期慢。而采用320mm厚坯料，一阶段轧制生产160mm厚Q235C特厚板，生产节奏快，无需热处理，成本低，有利于在国内宽厚板厂推广。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种160mm厚Q235C钢板及其制备方法，钢板产品在压缩比仅为2:1的前提下强度达到195MPa以上，生产周期短，具有重大的经济意义。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种160mm厚Q235C低压缩比特厚钢板，其特征在于：该160mm厚特厚钢板由厚度为320mm连铸板坯得到，压缩比为2:1；所述钢板的化学成分重量百分比为C：0.10～0.17%，Si：0.10～0.35%，Mn：0.80～1.40%，P：≤0.018%，S：≤0.0050%，Alt：0.020～0.050%，Ceq：0.28～0.34%，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明较为优选的是按重量百分比包括以下组分：C:0.15%, Si：0.21%，Mn：0.91%，P：≤0.018%，S：≤0.004%， Alt：0.030%，其余为Fe及不可避免的杂质。

化学成分是影响连铸坯内部质量与特厚板性能的关键因素之一，本发明为了使所述钢获得优异的综合性能，对所述钢的化学成分进行了限制，原因在于：

C：碳是影响高强度钢力学性能的主要元素之一，通过间隙固溶提高钢的强度，含量过高时，韧性和可焊性将变差，本发明碳含量控制在0.10～0.17%。

Si：硅是炼钢必要的脱氧元素，具有一定的固溶强化作用；硅含量过高，不利于钢板表面质量及韧性，本发明硅含量控制在0.10～0.35%。

Mn：锰具有细化组织、提高强度及低温韧性的作用，而且成本低廉。锰含量过高时，易造成连铸坯偏析。本发明锰含量控制在0.80～1.40%。

P：磷是有害的杂质元素，磷具有很强的固溶强化左右，它使钢的强度、硬度显著提高，但剧烈地降低钢的韧性，尤其是低温韧性，称为冷脆，本发明磷含量控制在≤0.018%。

S：硫是钢中的有害元素，硫与铁生成FeS在晶界处偏析，热加工时融化，导致钢的开裂，称为热脆，本发明磷含量控制在≤0.004%。

一种160mm厚Q235C低压缩比特厚钢板的制备方法，其特征在于该方法包括以下工序：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→连铸→铸坯加热→除鳞→轧制→冷却→探伤→入库，具体要求如下：

1）采用CaO+Mg复合喷吹铁水脱硫处理，预处理后硫含量控制在S≤0.005%，严格要求扒渣操作，扒渣后铁水表面无残渣；转炉入炉铁水温度≥1250℃，终点温度控制：1600℃-1670℃，采用铝脱氧，到精炼全铝含量0.010%-0.050%，转炉终点碳控制在0.07%以上，避免钢水过氧化；LF炉采用白渣操作，白渣保持时间≥10分钟，精炼总时间≥30分钟；RH炉≤5.0mbar条件下保持时间≥20分钟，连铸控制中包温度在液相线+8～22℃，连铸坯堆垛缓冷72小时以上；

2）轧制工艺：连铸坯加热温度为1140～1240℃，坯料加热时间300~400min，均热段温度1130~1230℃，均热时间≥70min，出炉温度1130～1230℃。采用一阶段不待温轧制，在保证不跳道次的前提下，每道次用大的压下量以破碎奥氏体晶粒，轧制速度≤1.8m/s，开轧温度控制在1000～1050℃；

3）冷却工艺：采用摆动式水冷工艺轧后控制冷却，即钢板在超快冷工作段往复摆动通过3~6次，解决一阶段轧制成型后钢板开冷温度高，返红温度难以保证的问题；开冷温度950~1000℃，返红温度为600～700℃，随后空冷。

    本发明成分合理，经转炉冶炼，LF及RH精炼，采用高温低速大压下轧制，钢板的表面组织为细小的贝氏体组织，钢板1/4及中心处为均匀的铁素体加珠光体组织。钢板综合力学性能良好，具体表现为：抗拉强度为250MPa，屈服强度为428MPa，延伸率为35%，0℃冲击性能≥100J，另外满足GB/T 5313-2010标准中Z35检测要求，具有优良的抗层状撕裂能力，无需热处理，生产成本较低。

本发明的有益效果是：

1、传统概念一般要求轧制特厚板的压缩比要大于3:1，在这种情况下，连铸坯的厚度限制了钢板厚度的提高，本发明连铸板坯厚度为320mm，成品厚度为160mm，压缩比仅为2:1，在压缩比极低的情况下，对生产各个环节严格控制，得到综合性能优异的特厚板，在连铸坯厚度有限的宽厚板厂具有重要意义。

2、本发明通过合理成分设计，低磷硫冶炼工艺，增强了碳素结构钢的强韧性能。采用往复式水冷工艺轧后控制冷却，保证钢板组织及性能均匀；一阶段轧制，每道次尽可能大的压下量，轧制速度≤1.8m/s，开发出屈服强度＞195MPa级别160mm厚Q235C碳素结构钢，适用性强。

3、本发明采用一阶段轧制配合摆动式往复水冷工艺生产特厚板，无需热处理，即可得到性能优良的特厚板，生产节奏快，成本低，生产工序稳定，工艺命中率高，可控性强。

附图说明

图1是实施例1中钢板表面的金相组织，主要为贝氏体的示意图。

图2是实施例1中钢板四分之一厚度的金相组织，为由多边形铁素体和珠光体构成的示意图。

图3是实施例1中钢板心部位置的金相组织，为由多边形铁素体和珠光体构成的示意图。

具体实施方式

    实施例1~2为一种160mm厚Q235C钢板及其制造方法，采用中碳低磷、低硫冶炼工艺，采用一阶段轧制和往复式水冷技术，主要的生产工艺路线为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→连铸→铸坯检验、判定→铸坯验收→钢坯加热→除鳞→轧制→冷却→探伤→切割、取样→喷印标识→入库。

实施例1~2的主要化学成分如表1所示：

表1 本发明实施例的主要化学成分（wt%）

实施例	C	Si	Mn	P	S	Alt	Ceq
								实施例1	0.15	0.21	0.91	0.0017	0.0025	0.028	0.31
实施例2	0.14	0.19	1.20	0.0014	0.0019	0.035	0.34

从表1可以看出，按照本发明制备的2炉试验钢，化学成分均符合本发明所述要求。

连铸坯加热温度为1140～1240℃，一阶段轧制，在保证不跳道次的前提下，每道次用尽可能大的压下量以破碎奥氏体晶粒（单道次实际最大压下量45mm），开轧温度控制在1000～1050℃。由于板厚较厚，轧后为保证实现方案要求的返红温度，采用往复式水冷工艺，钢板在超快冷工作段往复通过5次，最终返红温度准确命中方案要求。

各实施例的轧制冷却工艺参数如表2所示：

表2 轧制冷却工艺参数

实施例	厚度mm	开轧温度℃	开冷温度℃	返红温度℃
					实施例1	160	1023	980	660
实施例2	160	1073	960	670

按照本发明实施的钢板力学性能如表3所示，按照GB/T2970-2004标准进行探伤，钢板实物质量满足Ⅰ级要求，同时达到GB/T 5313-2010标准中Z35要求。本发明实施例钢板综合力学性能良好，抗拉强度为225~252 MPa，屈服强度为404~428MPa，延伸率为25~35%，0℃冲击性能≥100J，满足GB/T700标准的规定，具有生产工艺稳定，生产成本低等特点。

表3 本发明实施例的实物性能

试样编号	ReL/MPa	Rm/MPa	A/%	Akv(0℃纵向)/J	备注
						1	252	428	35	123	厚度1/4处
2	225	404	25	110	厚度1/4处

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，均落在本发明权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种160mm厚Q235C低压缩比特厚钢板，其特征在于：该160mm厚特厚钢板由厚度为320mm连铸板坯得到，压缩比为2:1；所述钢板的化学成分重量百分比为C：0.10～0.17%，Si：0.10～0.35%，Mn：0.80～1.40%，P：≤0.018%，S：≤0.0050%，Alt：0.020～0.050%，Ceq：0.28～0.34%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的160mm厚Q235C低压缩比特厚钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分优选的是：按重量百分比包括以下组分：C:0.15%, Si：0.21%，Mn：0.91%，P：≤0.018%，S：≤0.004%， Alt：0.030%，其余为Fe及不可避免的杂质。

3.一种权利要求1所述160mm厚Q235C低压缩比特厚钢板的制备方法，其特征在于该方法包括以下工序：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→连铸→铸坯加热→除鳞→轧制→冷却→探伤→入库，具体要求如下：

1）采用CaO+Mg复合喷吹铁水脱硫处理，预处理后硫含量控制在S≤0.005%，严格要求扒渣操作，扒渣后铁水表面无残渣；转炉入炉铁水温度≥1250℃，终点温度控制：1600℃-1670℃，采用铝脱氧，到精炼全铝含量0.010%-0.050%，转炉终点碳控制在0.07%以上，避免钢水过氧化；LF炉采用白渣操作，白渣保持时间≥10分钟，精炼总时间≥30分钟；RH炉≤5.0mbar条件下保持时间≥20分钟，连铸控制中包温度在液相线+8～22℃，连铸坯堆垛缓冷72小时以上；

2）轧制工艺：连铸坯加热温度为1140～1240℃，坯料加热时间300~400min，均热段温度1130~1230℃，均热时间≥70min，出炉温度1130～1230℃；

采用一阶段不待温轧制，在保证不跳道次的前提下，每道次用大的压下量以破碎奥氏体晶粒，轧制速度≤1.8m/s，开轧温度控制在1000～1050℃；

3）冷却工艺：采用摆动式水冷工艺轧后控制冷却，即钢板在超快冷工作段往复摆动通过3~6次，解决一阶段轧制成型后钢板开冷温度高，返红温度难以保证的问题；开冷温度950~1000℃，返红温度为600～700℃，随后空冷。