CN104805357A - 一种低合金高强度钢热轧板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶炼和加工技术领域，特别涉及一种低合金高强度钢热轧板及其制造方法，热轧板的化学成分以质量百分比计含有C：0.15～0.22％，Si：0.25～0.65％，Mn：1.20～1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Alt：0.020～0.060％，Ti：0.020～0.060％，V：0.10～0.20％，其余为Fe及不可避免的杂质。低合金高强度钢热轧板的制造方法，其工艺过程依次为：铁水预处理脱硫—转炉冶炼—LF炉精炼—板坯连铸—板坯加热—热连轧—正火处理。本发明提供的低合金高强度钢热轧板的碳含量较高，只添加比较便宜的V、Ti元素，不添加Nb、Mo、Ni、Cu等贵重合金元素，利用微合金元素V、Ti所产生的细晶强化和析出强化作用保证钢板正火处理后的力学性能，同时Ti也可以提高钢板的焊接性能，因而产品的合金成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼和加工技术领域，特别涉及一种低合金高强度钢热轧板及其制造方法。
背景技术
在工业制造领域，很多场合需要用到正火处理状态钢板制造专门用于低温或者高温条件下使用的焊接结构件，例如在低温或者高温环境中服役的锅炉、容器、桥梁、船舶、焊瓶等。因此对于正火处理状态钢板，既要求具有较高的强度，又要求具有较好的低温冲击韧性，同时要保证钢板具有良好的焊接性能，这些性能特点对正火处理状态钢板的成分设计和工艺控制均提出了较高要求。
目前，也出现了正火处理后屈服强度达到420MPa级的低合金高强度钢热轧板，均由中板轧机轧制。但是现有技术中，正火处理后屈服强度达到420MPa级低合金高强度钢板多采用低碳锰钢制造，由于C、Mn元素偏低，钢中需要添加大量稀缺贵重的合金元素如Nb、Mo、Ni、Cu等以确保钢板正火处理后的强度符合标准要求，因此合金成本高。同时低碳钢(C≤0.08％)冶炼、组织控制难度大，生产成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低生产成本，并且保证经正火处理后屈服强度达到420MPa的低合金高强度钢热轧板。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种低合金高强度钢热轧板，所述低合金高强度钢热轧板经正火处理后屈服强度达到420MPa级，，所述热轧板的化学成分以质量百分比计含有C：0.15～0.22％，Si：0.25～0.65％，Mn：1.20～1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Alt：0.020～0.060％，Ti：0.020～0.060％，V：0.10～0.20％，其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明还提供了一种低合金高强度钢热轧板的制造方法，所述低合金高强度钢热轧板经正火处理后屈服强度达到420MPa级，工艺过程依次为：铁水预处理脱硫—转炉冶炼—LF炉精炼—板坯连铸—板坯加热—热连轧—正火处理。
所述铁水预处理过程中，铁水的脱硫目标值为硫含量小于或等于0.010％；所述转炉冶炼过程中，炉渣碱度控制为3.0～3.5，终点目标温度控制为1630～1660℃，出钢过程中在线底吹氩流量控制为500～800NL/min；在钢水中加入Al-Fe合金预脱氧，所述Al-Fe合金的加入量为3.5kg/t。
所述LF炉精炼过程中，精炼处理时间为45～55min，炉内保持还原性气氛，采用强搅拌的方式脱硫；精炼结束时，钢水温度控制在1550～1580℃；钢水的温度和成分调整完成后，在每炉钢水中喂入Ca-Si线，喂线结束后保持软吹时间10～20分钟；所述板坯连铸过程中，采用氩气全保护浇铸，结晶器液面波动控制在±3mm。
所述板坯加热过程中，将连铸板坯加热到1180～1280℃，均热温度控制为1180～1260℃，保温时间为150～240min。
所述热连轧过程中，轧件出精轧机后进行水冷，以大于或等于2℃/s的冷却速度冷却到目标卷取温度，卷取温度控制为600～680℃。
所述正火处理过程中，采用880～910℃的温度对钢卷进行正火处理，保温240～360分钟后出炉空冷。
进一步地，在所述正火处理之后，利用开卷机对所述钢卷进行开卷，以及利用粗矫直机对所述钢卷进行粗矫。利用圆盘剪对所述钢卷切边，获得所需成品宽度。利用活套和精矫直机对所述钢卷进行矫直，获得所需成品板型。利用定尺剪剪切所述钢卷，获得所需成品长度。
进一步地，所述粗矫直机的辊数大于或等于5。
进一步地，所述精矫直机的辊数大于或等于9。
本发明提供的低合金高强度钢热轧板的碳含量较高，只添加比较便宜的V、Ti元素，不添加Nb、Mo、Ni、Cu等贵重合金元素，利用微合金元素V、Ti所产生的细晶强化和析出强化作用保证钢板正火处理后的力学性能，同时Ti也可以提高钢板的焊接性能，因而产品的合金成本较低。
本发明提供的低合金高强度钢热轧板的制造方法，通过正火处理，使钢板发生了相变和再结晶，消除了控轧控冷过程中产生的内应力和贝氏体组织。同时碳元素在高温条件下发生均匀扩散，减轻了控轧控冷后钢板心部偏析和带状组织。另外V、Ti微合金元素在钢板正火冷却过程中以碳氮化物的形式析出，避免了钢板强度因正火处理而大幅下降，保证了钢板的强度要求。正火处理后屈服强度可稳定达到420MPa以上，抗拉强度可稳定达到550MPa以上，延伸率可稳定达到25％以上，-50℃V型缺口冲击功可以稳定达到30J以上，钢板力学性能优异，焊接性能良好。
与中厚板轧机轧制的同级别钢板(厚度≤20mm)相比，本发明提供的低合金高强度钢热轧板的制造方法采用热连轧机和开平矫直机制造，开平板化学成分稳定，各种性能均匀，冶金质量和表面质量优良，板形及尺寸控制精度高，产品合格率和成材率高，因此制造成本也明显降低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的表2中1号炉热轧板1/4厚度处的金相组织图。
图2为本发明实施例提供的表2中1号炉正火板(880℃，保温30min)1/4厚度处的金相组织图；
图3为本发明实施例提供的表2中1号炉正火板(910℃，保温30min)1/4厚度处的金相组织图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供了一种低合金高强度钢热轧板，低合金高强度钢热轧板经正火处理后屈服强度达到420MPa级。低合金高强度钢热轧板的化学成分以质量百分比计含有C：0.15～0.22％，Si：0.25～0.65％，Mn：1.20～1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Alt：0.020～0.060％，Ti：0.020～0.060％，V：0.10～0.20％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明实施例还提供了一种低合金高强度钢热轧板的制造方法，低合金高强度钢热轧板经正火处理后屈服强度达到420MPa级，具体包括以下工艺工程：铁水预处理脱硫—转炉冶炼—LF炉精炼—板坯连铸—板坯加热—热连轧—正火处理—开平矫直。
铁水预处理过程中，铁水的脱硫目标值为硫含量小于或等于0.010％。转炉冶炼过程中，炉渣碱度控制为3.0～3.5，终点目标温度控制为1630～1660℃，出钢过程中在线底吹氩流量控制为500～800NL/min；在钢水中加入Al-Fe合金预脱氧，Al-Fe合金的加入量为3.5kg/t。
LF炉精炼过程中，精炼处理时间为45～55min，炉内保持还原性气氛，采用强搅拌的方式脱硫；精炼结束时，钢水温度控制在1550～1580℃；钢水的温度和成分调整完成后，在每炉钢水中喂入Ca-Si线，喂线结束后保持软吹时间10～20分钟；板坯连铸过程中，采用氩气全保护浇铸，结晶器液面波动控制在±3mm。
板坯加热过程中，将连铸板坯加热到1180～1280℃，均热温度控制为1180～1260℃，保温时间为150～240min。
热连轧过程中，轧件出精轧机后进行水冷，以大于或等于2℃/s的冷却速度冷却到目标卷取温度，卷取温度控制为600～680℃。
正火处理过程中，采用880～910℃的温度对钢卷进行正火处理，保温240～360分钟后出炉空冷。
开平矫直过程具体包括：步骤10、利用开卷机对钢卷进行开卷，以及利用粗矫直机(粗矫直机的辊数大于或等于5)对钢卷进行粗矫。步骤20、利用圆盘剪对钢卷切边，获得所需成品宽度。步骤30、将利用活套和精矫直机(精矫直机的辊数大于或等于9)对钢卷进行矫直，获得所需成品板型。步骤40、利用定尺剪剪切钢卷，获得所需成品长度。
下面结合具体的数据，对本发明实施例提供的低合金高强度钢热轧板及其制造方法进行说明：
本发明实施例中，提供了三炉钢(炉号分别为1、2、3)，三炉钢的化学成分如表1所示。由表1可知，炉号分别为1、2、3的三炉钢所含的C、Si、Mn、P、S、Als、Alt、Ti及V元素的含量存在差异，但是满足C：0.15～0.22％，Si：0.25～0.65％，Mn：1.20～1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Alt：0.020～0.060％，Ti：0.020～0.060％，V：0.10～0.20％范围，除上述元素外，钢的其它成分为Fe及不可避免的杂质。
| 炉号 | C | Si | Mn | P | S | Als | Alt | Ti | V |
| 1 | 0.18 | 0.41 | 1.49 | 0.012 | 0.008 | 0.027 | 0.029 | 0.043 | 0.12 |
| 2 | 0.19 | 0.34 | 1.48 | 0.011 | 0.010 | 0.022 | 0.024 | 0.040 | 0.16 |
| 3 | 0.18 | 0.40 | 1.47 | 0.011 | 0.008 | 0.021 | 0.023 | 0.039 | 0.15 |
表1
将三炉钢分别按照本发明实施例提供的低合金高强度钢热轧板的制造方法制成三种热轧板，三种热轧板的厚度均为10mm，三种热轧钢板的综合力学性能如表2和表3所示。由表2可知，三种热轧板在采用880℃正火和910℃正火处理后，屈服强度大于420MPa，抗拉强度大于550MPa。由表3可知，三种热轧板在采用880℃正火和910℃正火处理后，-50℃下V型缺口冲击功大于或等于30J。
表2
表3
表2中1号炉热轧板1/4厚度处的金相组织如图1所示。从图1可以看出，1号炉热轧板1/4厚度处的组织为铁素体、珠光体及少量魏氏体，金相组织比较均匀。图2为1号炉正火板(880℃，保温30min)1/4厚度处的金相组织图，图3为1号炉正火板(910℃，保温30min)1/4厚度处的金相组织图，从图2和图3可以看出，正火处理后试样的金相组织为铁素体和珠光体；随着正火处理温度由880℃提高到910℃，试样的金相组织中珠光体含量不断增多，显示钢中C不断转变成Fe3C析出。
从上述数据可知，根据本发明实施例提供的低合金高强度钢热轧板的制造方法制造的热轧板，热轧板正火处理后的屈服强度大于或等于420MPa、抗拉强度大于或等于550MPa，延伸率大于或等于25％，-50℃V型缺口冲击功大于或等于30J，性能优异。
本发明实施例提供的低合金高强度钢热轧板的碳含量较高，只添加比较便宜的V、Ti元素，不添加Nb、Mo、Ni、Cu等贵重合金元素，利用微合金元素V、Ti所产生的细晶强化和析出强化作用保证钢板正火处理后的力学性能，同时Ti也可以提高钢板的焊接性能，因而产品的合金成本较低。
本发明实施例提供的低合金高强度钢热轧板的制造方法，通过正火处理，使钢板发生了相变和再结晶，消除了控轧控冷过程中产生的内应力和贝氏体组织。同时碳元素在高温条件下发生均匀扩散，减轻了控轧控冷后钢板心部偏析和带状组织。另外V、Ti微合金元素在钢板正火冷却过程中以碳氮化物的形式析出，避免了钢板强度因正火处理而大幅下降，保证了钢板的强度要求。正火处理后屈服强度可稳定达到420MPa以上，抗拉强度可稳定达到550MPa以上，延伸率可稳定达到25％以上，-50℃V型缺口冲击功可以稳定达到30J以上，钢板力学性能优异，焊接性能良好。
与中厚板轧机轧制的同级别钢板(厚度≤20mm)相比，本发明实施例提供的低合金高强度钢热轧板的制造方法采用热连轧机和开平矫直机制造，开平板化学成分稳定，各种性能均匀，冶金质量和表面质量优良，板形及尺寸控制精度高，产品合格率和成材率高，因此制造成本也明显降低
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种低合金高强度钢热轧板，所述低合金高强度钢热轧板经正火处理后屈服强度达到420MPa级，其特征在于，所述热轧板的化学成分以质量百分比计含有C：0.15～0.22％，Si：0.25～0.65％，Mn：1.20～1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Alt：0.020～0.060％，Ti：0.020～0.060％，V：0.10～0.20％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.一种低合金高强度钢热轧板的制造方法，所述低合金高强度钢热轧板经正火处理后屈服强度达到420MPa级，其特征在于，工艺过程依次为：铁水预处理脱硫—转炉冶炼—LF炉精炼—板坯连铸—板坯加热—热连轧—正火处理；
所述铁水预处理过程中，铁水的脱硫目标值为硫含量小于或等于0.010％；所述转炉冶炼过程中，炉渣碱度控制为3.0～3.5，终点目标温度控制为1630～1660℃，出钢过程中在线底吹氩流量控制为500～800NL/min；在钢水中加入Al-Fe合金预脱氧，所述Al-Fe合金的加入量为3.5kg/t；
所述LF炉精炼过程中，精炼处理时间为45～55min，炉内保持还原性气氛，采用强搅拌的方式脱硫；精炼结束时，钢水温度控制在1550～1580℃；钢水的温度和成分调整完成后，在每炉钢水中喂入Ca-Si线，喂线结束后保持软吹时间10～20分钟；所述板坯连铸过程中，采用氩气全保护浇铸，结晶器液面波动控制在±3mm；
所述板坯加热过程中，将连铸板坯加热到1180～1280℃，均热温度控制为1180～1260℃，保温时间为150～240min；
所述热连轧过程中，轧件出精轧机后进行水冷，以大于或等于2℃/s的冷却速度冷却到目标卷取温度，卷取温度控制为600～680℃；
所述正火处理过程中，采用880～910℃的温度对钢卷进行正火处理，保温240～360分钟后出炉空冷。
3.根据权利要求2所述的低合金高强度钢热轧板的制造方法，其特征在于，在所述正火处理之后，利用开卷机对所述钢卷进行开卷，以及利用粗矫直机对所述钢卷进行粗矫；
利用圆盘剪对所述钢卷切边，获得所需成品宽度；
利用活套和精矫直机对所述钢卷进行矫直，获得所需成品板型；
利用定尺剪剪切所述钢卷，获得所需成品长度。
4.根据权利要求3所述的低合金高强度钢热轧板的制造方法，其特征在于，所述粗矫直机的辊数大于或等于5。
5.根据权利要求3所述的低合金高强度钢热轧板的制造方法，其特征在于，所述精矫直机的辊数大于或等于9。
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