CN104831167A - 一种q550e高强用钢热轧板卷及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Q550E高强用钢热轧板卷及其生产方法，属于冶金技术领域。Q550E高强用钢热轧板卷的化学成分按重量百分比为C：0.05~0.09%，Si：≤0.25%，Mn：1.40~1.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Nb：0.025~0.045%，V：0.015~0.025%，Ti：0.07~0.09%，Als：≥0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。Q550E高强用钢热轧板卷的生产方法，包括冶炼，轧制，冷却，卷曲。本发明成本低、生产流程简化、开平板的成材率高，节能降耗。本方法生产的热轧板卷，屈服强度大于700MPa，抗拉强度大于700MPa，延伸率大于16%,适用于工程机械等领域。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种Q550E高强用钢热轧板卷及其生产方法。
背景技术
高强度结构件、工程机械、矿山钢结构件用钢是以C—Mn钢为基础加入Mo、Nb、V、Ti等微合金元素的低合金高强度钢。目前，高强度钢板在工程机械行业和煤矿机械行业得到广泛应用，需求厚度以4—80mm为主，其中，20mm以下厚度钢板主要为板卷开平类产品，绝大多数被应用于工程机械行业，用于制造起重机吊臂、车架等；20mm以上厚度钢板主要为中厚板类产品，多数被应用于煤矿机械行业。由于热轧板卷在使用过程中需要开平，残余应力在板形影响很大，为了减小或消除残余应力的影响，板卷在生产过程中多采用平整矫直和热处理工艺，其工序复杂。
发明内容
针对上述行业内技术问题，本发明提供本发明的目的是提供一种Q550E高强用钢热轧板卷及其生产方法，无需添加Mo昂贵元素，利用钒钛资源优势再添加少量的Nb元素，采用全程保护浇注，有效控制中心偏析和中心疏松，使其板坯具有优良的表面质量，轧制后板卷无缺陷，并采用保温坑缓冷的方法消除残余应力，生产出各项性能优良的Q550E热轧板卷。
本发明目的之一在于提供一种Q550E高强用钢热轧板卷，所述Q550E高强用钢热轧板卷的化学成分按重量百分比为C：0.05~0.09%，Si：≤0.25%，Mn：1.40~1.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Nb：0.025~0.045%，V：0.015~0.025%，Ti：0.07~0.09%，Als：≥0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明另一目的在于提供一种上述Q550E高强用钢热轧板卷的生产方法，包括冶炼，轧制，冷却，卷曲，具体生产工艺如下：包括冶炼，轧制，冷却，卷曲，具体生产工艺如下：
1）按照质量百分比为：C：0.05~0.09%，Si：≤0.25%，Mn：1.40~1.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Nb：0.025~0.045%，V：0.015~0.025%，Ti：0.07~0.09%，Als：≥0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质的设定成分冶炼钢水，钢水经连铸工序得到板坯，所述连铸工序中拉速恒定在1.0-1.2m/min，二次冷却采用弱冷，控制铸坯冷却过程回温60-80℃，采用全程保护浇铸；最终控制板坯的P：≤0.020%、S：≤0.010%、T[O]≤25ppm、[N]≤50 ppm；
2）轧制：板坯经过加热、高压水除鳞、粗轧、热卷箱、精轧、层冷、卷取工序得到热轧板卷；所述粗轧阶段采用五道次轧制得到轧板，粗轧开轧温度为1120-1160℃，中间坯尺寸45-50mm；所述热卷箱工序，是将轧板的头部和尾部进行置换，使中间坯进行均热；所述精轧工序采用七道次，精轧入口温度1013-1061℃，终轧温度控制在850~890℃；
3）冷却：采用前端层流冷却模式，出精轧后快冷到600~650℃；
4）卷曲：卷取温度控制在580~620℃范围内；卷取后30min以内放入保温坑进行缓冷至100℃。
本发明所述步骤1）中转炉炼钢工序严禁补吹，Nb、V元素的合金化通过在转炉中加入铌铁、钒铁进行合金化，Ti在LF精炼后进行合金化。
本发明所述步骤1）中全程保护浇注工艺是指，钢包到中间包保护采用长水口加氩封保护，利用密封垫和氩封防止空气渗入，中间包到结晶器的注流采用浸入式水口及氩封保护装置。
本发明的设计思路：目前国内外主要采用在Nb、Ti基础上添加一定量的Mo、V等合金元素，采用轧后调质方式进行热处理生产高强钢热轧板卷。应用本发明最大的优点是无需添加昂贵的Mo，在Nb、Ti基础上再添加具有资源优势的钒，即可生产出低成本、性能优良的Q550E高强钢热轧板卷，并通过板卷缓冷方式消除残余应力。应用本发明可以降低成本、简化生产流程、提高开平板的成材率，节能降耗。
本发明的有益效果为：1、本发明以低成本为路线，无需添加Mo昂贵元素，仅在C—Mn钢基础上复合添加Nb、V、Ti微合金元素，Nb+ V+ Ti≤0.16% ，合金成本比现有技术吨钢节省120元左右；2、采用全程保护浇注工艺，控制铸坯的P≤0.020%、S≤0.010%、T[O]≤25ppm、[N]≤50 ppm。在中包温度，拉速稳定的情况下，有效的控制中心偏析和中心疏松，保证板坯的表面质量；3、本发明采用七机架精轧，促使微合金元素碳氮化物的析出，增加未再结晶奥氏体晶界、形变带和位错等晶体缺陷，以增加有效晶界面积，提高铁素体形核率，从而细化相变后铁素体晶粒，获得更加良好的细晶强化效果。细晶强化是唯一可以获得高强度和高韧性的强化手段，从而获得性能优良的板卷；4、本发明在板卷下线后迅速放入保温坑缓冷以消除残余应力，无需平整矫直和其它热处理手段。板卷在保温坑自然缓冷至100℃后出坑，充分释放残余应力，从而满足Q550E高强钢的要求；5、本发明生产的Q550E高强钢热轧板卷屈服强度大于700 MPa，抗拉强度大于700MPa，延伸率大于16%。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种Q550E高强用钢热轧板卷，化学成分按重量百分比为C：0.07%，Si：0.15%，Mn：1.44%，P：0.020%，S：0.003%，Nb：0.029%，V：0.020%，Ti：0.089%，Als：0.036%，其余为Fe及不可避免的杂质。
Q550E高强用钢热轧板卷的生产方法，包括冶炼，轧制，冷却，卷曲，具体生产工艺如下：
1）按照上述质量百分比的设定成分冶炼钢水，钢水经连铸工序得到板坯，所述连铸工序中拉速恒定在1.0m/min，二次冷却采用弱冷，控制铸坯冷却过程回温80℃，采用全程保护浇铸；最终控制板坯的P：≤0.020%、S：≤0.010%、T[O]≤25ppm、[N]≤50 ppm；
转炉炼钢工序严禁补吹，Nb、V元素的合金化通过在转炉中加入铌铁、钒铁进行合金化，Ti在LF精炼后进行合金化；全程保护浇注工艺是指，钢包到中间包保护采用长水口加氩封保护，利用密封垫和氩封防止空气渗入，中间包到结晶器的注流采用浸入式水口及氩封保护装置。
2）轧制：板坯经过加热、高压水除鳞、粗轧、热卷箱、精轧、层冷、卷取工序得到热轧板卷；所述粗轧阶段采用五道次轧制得到轧板，粗轧开轧温度为1140℃，中间坯尺寸46mm；所述热卷箱工序，是将轧板的头部和尾部进行置换，使中间坯进行均热；所述精轧工序采用七道次，精轧入口温度1025℃，终轧温度控制在890℃；
3）冷却：采用前端层流冷却模式，出精轧后快冷到640℃；
4）卷曲：卷取温度控制在593℃范围内；卷取后30min以内放入保温坑进行缓冷至100℃。
实施例2
一种Q550E高强用钢热轧板卷，化学成分按重量百分比为C：0.08%，Si： 0.10%，Mn：1.50%，P：0.015%，S：0.004%，Nb：0.034%，V：0.018%，Ti：0.08%，Als：0.035%，其余为Fe及不可避免的杂质。
Q550E高强用钢热轧板卷的生产方法，包括冶炼，轧制，冷却，卷曲，具体生产工艺如下：
1）按照上述质量百分比的设定成分冶炼钢水，钢水经连铸工序得到板坯，所述连铸工序中拉速恒定在1.1m/min，二次冷却采用弱冷，控制铸坯冷却过程回温70℃，采用全程保护浇铸；最终控制板坯的P：≤0.020%、S：≤0.010%、T[O]≤25ppm、[N]≤50 ppm；
转炉炼钢工序严禁补吹，Nb、V元素的合金化通过在转炉中加入铌铁、钒铁进行合金化，Ti在LF精炼后进行合金化；全程保护浇注工艺是指，钢包到中间包保护采用长水口加氩封保护，利用密封垫和氩封防止空气渗入，中间包到结晶器的注流采用浸入式水口及氩封保护装置。
2）轧制：板坯经过加热、高压水除鳞、粗轧、热卷箱、精轧、层冷、卷取工序得到热轧板卷；所述粗轧阶段采用五道次轧制得到轧板，粗轧开轧温度为1150℃，中间坯尺寸46mm；所述热卷箱工序，是将轧板的头部和尾部进行置换，使中间坯进行均热；所述精轧工序采用七道次，精轧入口温度104℃，终轧温度控制在878℃；
3）冷却：采用前端层流冷却模式，出精轧后快冷到620℃；
4）卷曲：卷取温度控制在604℃范围内；卷取后30min以内放入保温坑进行缓冷至100℃。
实施例3
一种Q550E高强用钢热轧板卷，化学成分按重量百分比为C：0.05%，Si：0.25%，Mn：1.40%，P：0.010%，S：0.010%，Nb：0.045%，V：0.025%，Ti：0.07%，Als：0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。
Q550E高强用钢热轧板卷的生产方法，包括冶炼，轧制，冷却，卷曲，具体生产工艺如下：
1）按照上述质量百分比的设定成分冶炼钢水，钢水经连铸工序得到板坯，所述连铸工序中拉速恒定在1.2m/min，二次冷却采用弱冷，控制铸坯冷却过程回温75℃，采用全程保护浇铸；最终控制板坯的P：≤0.020%、S：≤0.010%、T[O]≤25ppm、[N]≤50 ppm；
转炉炼钢工序严禁补吹，Nb、V元素的合金化通过在转炉中加入铌铁、钒铁进行合金化，Ti在LF精炼后进行合金化；全程保护浇注工艺是指，钢包到中间包保护采用长水口加氩封保护，利用密封垫和氩封防止空气渗入，中间包到结晶器的注流采用浸入式水口及氩封保护装置。
2）轧制：板坯经过加热、高压水除鳞、粗轧、热卷箱、精轧、层冷、卷取工序得到热轧板卷；所述粗轧阶段采用五道次轧制得到轧板，粗轧开轧温度为1120℃，中间坯尺寸45mm；所述热卷箱工序，是将轧板的头部和尾部进行置换，使中间坯进行均热；所述精轧工序采用七道次，精轧入口温度1013℃，终轧温度控制在850℃；
3）冷却：采用前端层流冷却模式，出精轧后快冷到600℃；
4）卷曲：卷取温度控制在580℃范围内；卷取后30min以内放入保温坑进行缓冷至100℃。
实施例4
一种Q550E高强用钢热轧板卷，化学成分按重量百分比为C：0.09%，Si：0.20%，Mn：1.60%，P：0.015%，S：0.005%，Nb：0.025%，V：0.015%，Ti： 0.09%，Als：0.030%，其余为Fe及不可避免的杂质。
Q550E高强用钢热轧板卷的生产方法，包括冶炼，轧制，冷却，卷曲，具体生产工艺如下：
1）按照上述质量百分比的设定成分冶炼钢水，钢水经连铸工序得到板坯，所述连铸工序中拉速恒定在1.0m/min，二次冷却采用弱冷，控制铸坯冷却过程回温60℃，采用全程保护浇铸；最终控制板坯的P：≤0.020%、S：≤0.010%、T[O]≤25ppm、[N]≤50 ppm；
转炉炼钢工序严禁补吹，Nb、V元素的合金化通过在转炉中加入铌铁、钒铁进行合金化，Ti在LF精炼后进行合金化；全程保护浇注工艺是指，钢包到中间包保护采用长水口加氩封保护，利用密封垫和氩封防止空气渗入，中间包到结晶器的注流采用浸入式水口及氩封保护装置。
2）轧制：板坯经过加热、高压水除鳞、粗轧、热卷箱、精轧、层冷、卷取工序得到热轧板卷；所述粗轧阶段采用五道次轧制得到轧板，粗轧开轧温度为1160℃，中间坯尺寸50mm；所述热卷箱工序，是将轧板的头部和尾部进行置换，使中间坯进行均热；所述精轧工序采用七道次，精轧入口温度1061℃，终轧温度控制在880℃；
3）冷却：采用前端层流冷却模式，出精轧后快冷到650℃；
4）卷曲：卷取温度控制在620℃范围内；卷取后30min以内放入保温坑进行缓冷至100℃。
本发明的Q550E高强钢热轧板卷的试验结果列于表1中。从表中可以看出屈服强度大于700 MPa，抗拉强度大于700MPa，延伸率大于16%。
表1本发明工热轧板卷的试验结果
以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1. 一种Q550E高强用钢热轧板卷，其特征在于，所述Q550E高强用钢热轧板卷的化学成分按重量百分比为C：0.05~0.09%，Si：≤0.25%，Mn：1.40~1.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Nb：0.025~0.045%，V：0.015~0.025%，Ti：0.07~0.09%，Als：≥0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。
2. 一种基于权利要求1所述的Q550E高强用钢热轧板卷的生产方法，其特征在于，包括冶炼，轧制，冷却，卷曲，具体生产工艺如下：
1）按照质量百分比为：C：0.05~0.09%，Si：≤0.25%，Mn：1.40~1.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Nb：0.025~0.045%，V：0.015~0.025%，Ti：0.07~0.09%，Als：≥0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质的设定成分冶炼钢水，钢水经连铸工序得到板坯，所述连铸工序中拉速恒定在1.0-1.2m/min，二次冷却采用弱冷，控制铸坯冷却过程回温60-80℃，采用全程保护浇铸；最终控制板坯的P：≤0.020%、S：≤0.010%、T[O]≤25ppm、[N]≤50 ppm；
2）轧制：板坯经过加热、高压水除鳞、粗轧、热卷箱、精轧、层冷、卷取工序得到热轧板卷；所述粗轧阶段采用五道次轧制得到轧板，粗轧开轧温度为1120-1160℃，中间坯尺寸45-50mm；所述热卷箱工序，是将轧板的头部和尾部进行置换，使中间坯进行均热；所述精轧工序采用七道次，精轧入口温度1013-1061℃，终轧温度控制在850~890℃；
3）冷却：采用前端层流冷却模式，出精轧后快冷到600~650℃；
4）卷曲：卷取温度控制在580~620℃范围内；卷取后30min以内放入保温坑进行缓冷至100℃。
3. 根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述步骤1）中转炉炼钢工序严禁补吹，Nb、V元素的合金化通过在转炉中加入铌铁、钒铁进行合金化，Ti在LF精炼后进行合金化。
4.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述步骤1）中全程保护浇注工艺是指，钢包到中间包保护采用长水口加氩封保护，利用密封垫和氩封防止空气渗入，中间包到结晶器的注流采用浸入式水口及氩封保护装置。
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