CN105200215B - 一种50‑100mm微合金厚板生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种50‑100mm微合金厚板生产方法，控制方法如下：铁水经转炉冶炼，合理的终点碳控制和优化脱氧完全，强化白渣精炼及软吹和真空处理，保证了微合金厚板的纯净度；通过连铸低过热度、恒拉速控制以及电磁搅拌和轻压下技术，提高了厚板坯的内部质量；通过轧制温度、速度和道次的合理分配，克服了连铸坯压缩比小等困难，消除了偏析、疏松等一系列问题。本发明利用现有工艺装备，通过优化工艺，采用连铸取代模铸工艺生产厚板所需要的特厚板坯，通过轧制工艺优化减少中心偏析和裂纹发生的概率，保证探伤合格率和Z向性能。本发明生产的微合金厚板的组织均匀小，无明显偏析及裂纹，探伤合格率和Z向性能合格率均达100％。

Description

一种50-100mm微合金厚板生产方法

技术领域

本发明涉及合金厚板生产方法，具体说，是一种50-100mm微合金厚板生产方法。

背景技术

厚板用途广泛，在电站、海洋平台、舰船制造、建筑、石化、重型机械、模具制造等多个领域均有应用，是社会经济发展、国防军工、国家重大工程建设中不可缺少的材料。目前多采用连铸工艺取代模铸工艺生产厚板所需要的特厚板坯，也是厚板生产的发展的必然趋势。由于受板坯连铸极限厚度的影响，存在压缩比受限，内部质量包括偏析、疏松与缩孔难以消除等一系列问题，严重影响了厚板内部质量，厚板的探伤合格率和Z向性能均难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种50-100mm微合金厚板生产方法，利用现有工艺装备，通过优化工艺，控制微合金厚板内部质量，减少中心偏析和裂纹发生的概率，保证探伤合格率和Z向性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种50-100mm微合金厚板生产方法，生产工艺为：转炉冶炼→LF精炼→RH或VD处理→连铸→堆垛缓冷→铸坯检验与修磨→加热→高压水除鳞→轧制→ACC冷却→热矫直→堆垛缓冷→表面检验→精整→性能检测→成品入库；

所述成品宽度1600mm-2600mm；

所述微合金厚板按质量百分比，化学成分如下：C：0.11％～0.20％，Si：≤0.20-0.50％，Mn：0.2％～1.5％，P：≤0.030％，S：≤0.025％，Nb≤0.050％，V≤0.050％，Ti≤0.050％，余Fe；

所述转炉冶炼：转炉终点控制碳质量含量≥0.05％，为保证脱氧完全，要求钢中Alt≥0.02％，白渣精炼时间≥20min，软吹时间≥8min，钢中O+N+H≤60ppm；同时连铸采用低过热度，过热度控制在30±10℃，恒拉速为0.8～1.2m/min及全程保护浇注，采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下，同时坯料进行堆冷，堆冷时间≥48h；

所述加热采用步进式双蓄热式加热炉加热，加热介质为高炉和转炉混合煤气，加热时间控制在210-300min，出钢温度要求1100-1160℃，三段加热温度控制：预热段：780-950℃，加热段：1020-1200℃，均热段：1150-1240℃；

所述高压水除鳞压力18-23MPa；

所述轧制采用粗轧和精轧两阶段控轧，粗轧要求开轧温度≥1080℃，避免展宽轧制，≥80mm厚板禁止展宽，轧制道次≤5道，要求道次压下量在≥23mm，轧制变形区形状比≥0.50，轧速控制在≤1.2m/s，其中至少一道次轧制变形区形状比在0.6以上，同时轧速控制在1.1m/s以内；中间坯厚度控制在1.8倍成品厚度以上，精轧温度850-950℃，轧制道次≤7道，要求前3道道次压下量在≥15mm，道次压下率≥10％；

所述ACC冷却采用ACC层流方式，冷速控制在6-15℃/s，终冷温度控制在600-750℃。钢板下线堆冷，堆冷温度≥350℃，堆冷时间≥24h。

所述二冷电磁搅拌的电磁搅拌电流为360A，频率为5Hz，凝固末端轻压下区间fs0.45-0.95，压下量4.5mm。

所述微合金厚板的组织均匀小，无明显偏析及裂纹，探伤合格率和Z向性能合格率均达100％。

本发明的有益效果是：采用本发明生产的微合金厚板，纯净度高，组织均匀细小，心部无明显的偏析和裂纹。Z向性能良好，探伤合格率100％。

附图说明

图1 Q345qDZ25心部组织形貌(×100)。

图2 Q345C心部组织形貌(×100)。

图3 Q345E心部组织形貌(×100)。

具体实施方式

本发明的微合金厚板生产工艺特征为：转炉冶炼→LF精炼→RH(VD)处理→连铸/模铸→堆垛缓冷→铸坯检验与修磨→加热→高压水除鳞→轧制→ACC冷却→热矫直→堆垛缓冷→表面检验→精整→性能检测→成品入库。成品厚度50mm-100mm，宽度1600mm-2600mm，微合金厚板组织均匀小，无明显偏析及裂纹，探伤合格率和Z向性能合格率均达100％。

具体工艺实施要点如下：

(1)微合金厚板化学成分如下(质量百分比)：C：0.11％～0.20％，Si：≤0.20-0.50％，Mn：0.2％～1.5％，P：≤0.030％，S：≤0.025％，Nb≤0.050％，V≤0.050％，Ti≤0.050％，余Fe。严格控制P、S含量，减少杂质的有害影响，工艺过程严格执行窄成分控制，保证钢板的均匀性。

(2)通过转炉终点控制和脱氧方式(要求碳含量≥0.05％，防止钢水过氧化；为保证脱氧完全，要求钢中Alt≥0.02％，减少钢中硬质夹杂总量。)及白渣精炼和软吹时间控制(白渣精炼时间≥20min，软吹时间≥8min)，减少夹杂物来源并保证夹杂物充分上浮、排出，减少夹杂的有害影响，钢中O+N+H≤60ppm。同时连铸采用低过热度(过热度控制在30±10℃)、恒拉速(常用拉速为0.8～1.2m/min)及全程保护浇注，采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下，(电磁搅拌电流为360A，频率为5Hz，凝固末端轻压下区间fs0.45-0.95，压下量4.5mm)在减少钢水二次氧化的同时较小铸坯中心偏析和疏松，保证铸坯内部质量，同时坯料进行堆冷，堆冷时间≥48h。

(3)250mm×2100mm板坯采用步进式双蓄热式加热炉加热，加热介质为高炉和转炉混合煤气，加热时间控制在210-300min，出钢温度要求1100-1160℃，三段加热温度控制：预热段：780-950℃，加热段：1020-1200℃，均热段：1150-1240℃，高压水除磷后进行轧制，高压水除鳞压力18-23MPa；

(4)采用两阶段控轧，为保证厚板内部质量，有效消除偏析和裂纹，粗轧和精轧工艺严格按如下执行：粗轧要求开轧温度≥1080℃，尽量避免展宽轧制，≥80mm厚板禁止展宽，轧制道次≤5道(增加粗轧单道次压下，提高中间坯厚度)，要求道次压下量在≥23mm，轧制变形区形状比≥0.50，轧速控制在≤1.2m/s，其中至少一道次轧制变形区形状比在0.6以上，同时轧速控制在1.1m/s以内(采用高温、低速、大压下工艺保证轧制力的渗透，使心部偏析减轻，裂纹焊合)；中间坯厚度控制在1.8倍成品厚度以上，精轧温度850-950℃，轧制道次≤7道，要求前3道道次压下量在≥15mm，道次压下率≥10％(在加工硬化不太严重情况下在温度较高时增加变形力的渗透，进一步强化粗轧效果)。

(4)采用ACC层流方式，冷速控制在6-15℃/s，终冷温度控制在600-750℃。钢板下线堆冷，堆冷温度≥350℃，堆冷时间≥24h。

采用上述工艺生产的微合金厚板，组织均匀细小，心部无明显的偏析和裂纹，探伤和Z向合格率100％。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

工艺流程：

转炉冶炼→LF精炼→RH或VD处理→连铸→堆垛缓冷→铸坯检验与修磨→加热→高压水除鳞→轧制→ACC冷却→热矫直→堆垛缓冷→表面检验→精整→性能检测→成品入库。

实施例1

Q345qDZ25铁水经转炉冶炼→LF精炼→RH或VD处理→连铸→堆垛缓冷→铸坯检验与修磨→加热→高压水除鳞→轧制→ACC冷却→热矫直→堆垛缓冷→表面检验→精整→性能检测→成品入库工艺，轧制成50mm厚板成品，实施方案为：

(1)坯料规格：250mm×2100mm×2830mm

化学成分质量百分比：C＝0.17％，Si＝0.3％，Mn＝1.45％，P＝0.016％，S＝0.002％；Alt＝0.03％；Nb＝0.012％，V＝0.005％，其余为Fe；

(2)白渣精炼21min，软吹10min，中包温度1532±10℃，拉速为0.85m/min，二冷电磁搅拌电流为360A，频率为5Hz，轻压下区间fs0.45-0.95，压下量4.5mm，板坯横截面尺寸为250mm×2100mm，堆冷48h。

(3)采用步进式双蓄热加热炉，分预热、加热和均热的三段加热，采用低温快速加热方式，预热段：855℃；加热段：1160℃，均热段：1230℃，总加热时间控制在247min；出钢温度控制在1130℃，高压水除鳞压力21.5Mpa；

(4)采用两阶段轧制，开轧温度1090℃，粗轧/精轧为5道/7道，粗道次压下量为25mm，轧速1.05m/s；中间坯厚度为125mm；精轧开轧温度905℃，共轧7道，前3道道次压下量分别为20mm，18mm，15mm，道次压下率分别为16％，17％，17％；轧后采用ACC层流冷却，冷速10℃/s，终冷温度控制在685℃，钢板下线堆冷，堆冷温度360℃，堆冷时间48h。

(5)批量生产出的Q345qD Z25成品性能：

心部组织形貌如图1所示。

由图1看出，采用此工艺生产的Q345qDZ25厚板中心组织均匀细小，无明显偏析和裂纹，经探伤全部合格，合格率为100％。

实施例2

Q345C铁水经转炉冶炼→LF精炼→RH或VD处理→连铸→堆垛缓冷→铸坯检验与修磨→加热→高压水除鳞→轧制→ACC冷却→热矫直→堆垛缓冷→表面检验→精整→性能检测→成品入库工艺，轧制成100mm厚板成品，实施方案为：

(1)坯料规格：250mm×2100mm×2750mm

化学成分质量百分比：C＝0.19％，Si＝0.4％，Mn＝0.5％，P＝0.025％，S＝0.022％；Alt＝0.035％；Nb＝0.01％，其余为Fe；

(2)白渣精炼22min，软吹9min，中包温度1540±10℃，拉速为0.85m/min，二冷电磁搅拌电流为360A，频率为5Hz，轻压下区间fs0.45-0.95，压下量4.5mm，板坯横截面尺寸为250mm×2100mm，堆冷48h。

(3)采用步进式双蓄热加热炉，分预热、加热和均热的三段加热，采用低温快速加热方式，预热段：845℃；加热段：1140℃，均热段：1210℃，总加热时间控制在220min；出钢温度控制在1100℃，高压水除鳞压力20Mpa；

(4)采用两阶段轧制，开轧温度1080℃，粗轧/精轧为3道/7道，粗道次压下量为23mm，轧速1.05m/s；中间坯厚度为180mm；精轧开轧温度930℃，共轧7道，前3道道次压下量分别为18mm，17mm，15mm，道次压下率分别为10％，10.5％，10.5％；轧后采用ACC层流冷却，冷速10℃/s，终冷温度控制在740℃，钢板下线堆冷，堆冷温度380℃，堆冷时间36h。

(5)批量生产出的Q345C成品性能：

心部组织形貌如图2所示。

由图2看出，采用此工艺生产的Q345C厚板中心组织均匀细小，无明显偏析和裂纹，性能均合格。

实施例3

Q345E铁水经转炉冶炼→LF精炼→RH或VD处理→连铸→堆垛缓冷→铸坯检验与修磨→加热→高压水除鳞→轧制→ACC冷却→热矫直→堆垛缓冷→表面检验→精整→性能检测→成品入库工艺，轧制成80mm厚板成品，实施方案为：

(1)坯料规格：250mm×2100mm×2610mm

化学成分质量百分比：C＝0.14％，Si＝0.45％，Mn＝1.35％，P＝0.012％，S＝0.008％；Alt＝0.04％；Nb＝0.02％；V＝0.01％，Ti＝0.005％，其余为Fe；

(2)白渣精炼23min，软吹11min，中包温度1533±10℃，拉速为0.85m/min，二冷电磁搅拌电流为360A，频率为5Hz，轻压下区间fs0.45-0.95，压下量4.5mm，板坯横截面尺寸为250mm×2100mm，堆冷48h。

(3)采用步进式双蓄热加热炉，分预热、加热和均热的三段加热，采用低温快速加热方式，预热段：825℃；加热段：1150℃，均热段：1250℃，总加热时间控制在278min；出钢温度控制在1150℃，高压水除鳞压力23Mpa；

(4)采用两阶段轧制，开轧温度1110℃，粗轧/精轧为3道/7道，粗道次压下量为25mm，轧速1.0m/s；中间坯厚度为180mm；精轧开轧温度920℃，共轧7道，前3道道次压下量分别为30mm，28mm，25mm，道次压下率分别为17％，18.5％，20％；轧后采用ACC层流冷却，冷速12℃/s，终冷温度控制在660℃，钢板下线堆冷，堆冷温度380℃，堆冷时间48h。

(5)批量生产出的Q345E成品性能：

心部组织形貌如图3所示。

由图3看出，采用此工艺生产的厚板中心组织均匀细小，无明显偏析和裂纹，经探伤全部合格，合格率为100％。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (3)

1.一种50-100mm微合金厚板生产方法，生产工艺为：转炉冶炼→LF精炼→RH或VD处理→连铸→堆垛缓冷→铸坯检验与修磨→加热→高压水除鳞→轧制→ACC冷却→热矫直→堆垛缓冷→表面检验→精整→性能检测→成品入库，其特征在于，

所述成品宽度1600mm-2600mm；

所述微合金厚板按质量百分比，化学成分如下：C：0.11％～0.20％，Si：≤0.20-0.50％，Mn：0.2％～1.5％，P：≤0.030％，S：≤0.025％，Nb≤0.050％，V≤0.050％，Ti≤0.050％，余Fe；

所述转炉冶炼：转炉终点控制碳质量含量≥0.05％，为保证脱氧完全，要求钢中Alt≥0.02％，白渣精炼时间≥20min，软吹时间≥8min，钢中O+N+H≤60ppm；同时连铸采用低过热度，过热度控制在30±10℃，恒拉速为0.8～1.2m/min及全程保护浇注，采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下，同时坯料进行堆冷，堆冷时间≥48h；

所述加热采用步进式双蓄热式加热炉加热，加热介质为高炉和转炉混合煤气，加热时间控制在210-300min，出钢温度要求1100-1160℃，三段加热温度控制：预热段：780-950℃，加热段：1020-1200℃，均热段：1150-1240℃；

所述高压水除鳞压力18-23MPa；

所述轧制采用粗轧和精轧两阶段控轧，粗轧要求开轧温度≥1080℃，避免展宽轧制，≥80mm厚板禁止展宽，轧制道次≤5道，要求道次压下量在≥23mm，轧制变形区形状比≥0.50，轧速控制在≤1.2m/s，其中至少一道次轧制变形区形状比在0.6以上，同时轧速控制在1.1m/s以内，中间坯厚度控制在1.8倍成品厚度以上，精轧温度850-950℃，轧制道次≤7道，要求前3道道次压下量在≥15mm，道次压下率≥10％；

所述ACC冷却采用ACC层流方式，冷速控制在6-15℃/s，终冷温度控制在600-750℃，钢板下线堆冷，堆冷温度≥350℃，堆冷时间≥24h。

2.根据权利要求1所述50-100mm微合金厚板生产方法，其特征在于，所述二冷电磁搅拌的电磁搅拌电流为360A，频率为5Hz，凝固末端轻压下区间fs0.45-0.95，压下量4.5mm。

3.根据权利要求1所述50-100mm微合金厚板生产方法，其特征在于，所述微合金厚板的组织均匀小，无明显偏析及裂纹，探伤合格率和Z向性能合格率均达100％。