CN105274433A

CN105274433A - 一种特厚钢板及其复合生产方法

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Publication number: CN105274433A
Application number: CN201410339203.3A
Authority: CN
Inventors: 李文斌; 原思宇; 赵坦; 李广龙; 李靖年; 于海岐; 孙殿东; 王勇; 杨军
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2016-01-27

Abstract

一种特厚钢板及其复合生产方法，其成分Wt%为：C0.16～0.20%、Si0.35～0.65%、Mn1.2～1.6%、P≤0.020%，S≤0.004%、V0.05～0.09%、Ti0.01～0.03%、N0.008～0.012%、Als0.015～0.035%。RH循环≥10min，钢中[H]＜2ppm、[O]＜25ppm；中间包过热度＜25℃；上机前钢包静吹氩≥5min；与热坯堆垛缓冷时间≥24h。铣光焊接面粗糙度＞5um，真空度＞0.05Pa；焊接电压60～100KV、电流50～200mA、速度150～300mm/min。复合坯装炉前用冷轧板包装；装炉炉温100～700℃，加热温度1100～1200℃；轧制道次压下率10～35%，轧制速度0.8～1.2m/s，并对下表面喷水冷却；轧后与热钢板堆垛缓冷时间≥24h。本发明能生产厚度150～450mm特厚钢板，探伤合格，Z向性能可达40%以上。

Description

一种特厚钢板及其复合生产方法

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，特别涉及一种150～450mm特厚钢板及其复合生产方法。

背景技术

在科学技术和现代工业高速发展的今天，机械和建筑等用特厚钢板的市场需求越来越大，对钢板的性能要求亦越来越高，厚度规格要求也由以前的60mm以下上升到70mm以上甚至100mm以上。特厚板能广泛的应用于工程机械、桥梁、容器、车辆、船舶、电力设备及其他结构件，但如此大的厚度规格要想保证性能合格均匀，其生产难度较大。

目前生产的特厚板厚度大部分在150mm以下，如舞阳钢铁有限责任公司申请的“一种大厚度调质高强度钢板及其生产方法”(公开号CN101363101A)，其含有C≤0.18％，Si0.1-0.4％，Mn≤1.2％，Ni0.7-1.7％，Cr1.0-1.5％，Mo0.4-0.6％，V0.03-0.08％，能提供一种厚度为100～114mm的大厚度钢板，具有高强度、较好的抗层状撕裂性能和良好的低温韧性，但最厚到114mm，不能满足更厚级别钢板的需求。

专利申请号201110176685.1公开了“一种150mmQ245R特厚钢板及其生产方法”，涉及一种150mmQ245R的容器钢，厚度只有150mm，其强度也只有250MPa级别，无论厚度和强度都不满足更厚更高强度级别的特厚板需要。

济南钢铁股份有限公司申请的“一种生产特厚钢板的工艺方法”(公开号CN101439348A)，是将两块板坯经过切割、平正、清洁，通过抽真空并焊合成一块新的板坯，然后进行加热、轧制，以解决大型模铸心部偏析和疏松的问题。但其实施例显示可生产最大厚度120mm，且没有明确钢板厚度方向性能。

公开号CN101348879A提供的“一种100mm低合金高强度特厚钢板及其制造方法”及公开号CN101476081A提供的“一种100mm、400MPa级高强度特厚钢板及其制造方法”虽然都具有较高的屈服强度，且不需要热处理，但其生产厚度只有100mm，难以满足市场对钢板厚度越来越大的需求。

综上所述，目前可用于水电、海洋工程等构件的特厚板生产存在如下不足：1、产品厚

度规格较小，适用范围窄；

2、生产工艺复杂，生产效率低、成本高，容易产生心部偏析、疏松等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种能生产厚度规格150～450mm，探伤质量合格，并具有优良Z向性能的特厚钢板及其复合生产方法。

为达此目的，本发明采取了如下技术解决方案：

一种特厚钢板，其特征在于，所述特厚钢板的化学成分Wt％含量为：C0.16～0.20％、Si0.35～0.65％、Mn1.2～1.6％、P≤0.020％，S≤0.004％、V0.05～0.09％、Ti0.01～0.03％、N0.008～0.012％、Als0.015～0.035％，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明选择以上合金元素种类及其含量是因为：

碳：在特厚板钢的化学成分设计中，碳对钢的强度、韧性、焊接性能、冶炼成本影响很大。为了使钢板具有良好的焊接性能、较好的低温冲击韧性，必须降低钢中的含碳量，使其控制在中下限。因为碳是较强的固溶强化元素，能显著提高钢板强度，但碳含量过高，不利于焊接和渗碳体等第二相难控制，会使韧性、塑性和钢板焊接性能明显恶化，故本发明的碳含量定为0.16～0.20％。

锰：锰是提高强度和韧性的有效元素，它是弱碳化物形成元素，它在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的影响，还可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢板强度和韧性有益。同时还能固溶强化铁素体和增加钢的淬透性。一般用低碳高锰类型的钢作为焊接结构钢时，锰/碳比值越大(达2.5以上)，钢的低温韧性就越好。锰含量过高时，则钢硬化而延展性变坏，因此锰含量定为1.2～1.6％。

硅：硅起到脱氧剂的作用，同时有固溶强化作用，还可以极大的延缓碳化物的形成，滞后渗碳体的长大，增加了奥氏体稳定性。但是硅含量高，钢种易出现夹杂物，钢材易生锈，热轧生产中铁锈容易被轧入钢板表层，同时硅都显示出对多线程焊接时局部脆性区域有危害性，故将硅含量定为0.35～0.65％。

磷：磷是钢中的有害元素，虽然它是固溶强化效果最好的元素之一，但是磷偏析晶界，恶化韧性，直接影响到钢板的塑性和韧性。磷对钢是非常有害的元素。应尽量减少其含量，并尽量控制其含量到最低。

硫：硫是钢中的有害元素。硫化锰、氧化物夹杂或碳化物等第二相颗粒的存在都会降低钢的塑性和强韧性，降低钢的延伸率。硫化锰有一定塑性，随轧制方向拉长延伸，加大了钢的各向异性，这对钢的横向性能非常不利。硫形成的硫化铁使钢在热轧和焊接中产生热脆裂纹，含硫较高时，抗硫化氢腐蚀能力大为下降，尽量控制其含量最低。

铝：铝是脱氧元素，可作为氮化铝形成元素，有效地细化晶粒，其含量不足0.01％时，效果较小；超过0.07％时，脱氧作用达到饱和；再高则对母材及焊接热影响区韧性有害。所以，将铝含量限定在0.015％～0.035％的范围内。

钒：在合金元素中是钢中的强化元素，由于VC、VN或V(CN)的沉淀强化，可使钢的强度明显提高。但是提高韧脆转变温度，其含量一般控制在0.10％以下，本发明将钒含量定为0.05～0.09％。

钛：钛有强烈的析出强化作用，可以提高钢的强度，对焊接热影响区处的硬度也有好的影响作用在最佳状态下，钛的氮化物颗粒的存在可抑制焊接热影响区的晶粒粗化阻止钢坯在加热、轧制、焊接过程中晶粒的长大，改善母材和焊接热影响区的韧性。钛低于0.005％时，固氮效果差，超过0.03％时，固氮效果达到饱和，过多的钛含量会引起钛的氮化物的粗化，对低温韧性不利，故将钛含量定为0.01～0.03％

氮：氮作为间隙原子极容易与V、Al结合形成特殊的氮化物，在含V钢中加N，可以提高V的碳氮化物在奥氏体中的析出温度，有利于钢在高温阶段完成细晶轧制，提高钢的低温韧性和焊接性，故此N含量定为0.008～0.012％。

一种特厚钢板的复合生产方法，经冶炼和浇铸，对铸坯进行探伤和清理，将2张或多张母坯经过真空复合焊接，在宽厚板轧机上采用交叉轧制的方法，生产出探伤合格、具有优良Z向性能的特厚钢板，其特征在于，对于150～450mm特厚钢板的复合生产方法为：

炼钢、连铸工艺：

钢水采用RH进行真空处理，RH循环时间≥10min，钢中[H]控制在2ppm以下、[O]控制在25ppm以下；中间包目标过热度按＜25℃控制；全程保护浇注，上机前保证钢包静吹氩时间≥5min；铸坯下线后与热坯堆垛缓冷，缓冷时间≥24h。

真空复合焊接工艺：

母坯真空复合前要先对表面和侧边利用铣床进行处理，焊接面粗糙度＞5um，焊接时真空室的真空度高于0.05Pa，焊接电压控制在60～100KV，焊接电流控制在50～200mA，焊接速度控制在150～300mm/min，焊缝饱满，焊液流淌处不出现凹坑，焊缝起弧和收弧区域为一致的连续焊缝，无焊缝间断区域。

加热、轧制工艺：

复合坯装炉前用冷轧钢板进行覆盖包装；装炉时炉温度控制在100～700℃，加热温度控制在1100～1200℃；轧制前对坯料上下表面进行除鳞，确保钢坯上表面的异物清除干净；轧制时采用低速大压下量，道次压下率控制在10～35％，轧制速度控制在0.8～1.2m/s，轧制过程中对钢板下表面进行喷水冷却，以防止钢板翘曲；钢板轧后尽快下线与热钢板堆垛缓冷，缓冷时间≥24h。

本发明的有益效果为：

1、能生产厚度为150～450mm的特厚钢板，探伤合格；

2、Z向性能可达40％以上。

具体实施方式

本发明的化学成分及生产工艺，其熔炼成分如表1；真空复合焊接工艺参数如表2；加热轧制工艺参数如表3；钢板实物检验结果如表4。

表1实施例化学成分成分Wt％含量

实施例	C	Si	Mn	P	S	V	Ti	ALs
									1	0.16	0.65	1.40	0.01	0.003	0.09	0.017	0.035
2	0.18	0.26	1.26	0.01	0.0025	0.06	0.015	0.031
									3	0.20	0.35	1.60	0.011	0.0015	0.05	0.03	0.016

表2实施例真空复合焊接工艺参数

表3实施例加热轧制工艺参数

表4本发明实物检验结果

由表4可见，本发明实施例1～3钢板探伤均达到了GB/T2970Ⅰ级标准。

Claims

1.一种特厚钢板，其特征在于，所述特厚钢板的化学成分Wt%含量为：C0.16%～0.20%、Si0.35%～0.65%、Mn1.2%～1.6%、P≤0.020%，S≤0.004%、V0.05%～0.09%、Ti0.01%～0.03%、N0.008%～0.012%、Als0.015%～0.035%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.一种如权利要求1所述特厚钢板的复合生产方法，经冶炼和浇铸，对铸坯进行探伤和清理，将2张或多张母坯经过真空复合焊接，在宽厚板轧机上采用交叉轧制的方法，生产出探伤合格、具有优良Z向性能的特厚钢板，其特征在于，对于150～450mm特厚钢板的复合生产方法为：

炼钢、连铸工艺：

钢水采用RH进行真空处理，RH循环时间≥10min，钢中[H]控制在2ppm以下、[O]控制在25ppm以下；中间包目标过热度按＜25℃控制；全程保护浇注，上机前保证钢包静吹氩时间≥5min；铸坯下线后与热坯堆垛缓冷，缓冷时间≥24h；

真空复合焊接工艺：

母坯真空复合前要先对表面和侧边利用铣床进行处理，焊接面粗糙度＞5um，焊接时真空室的真空度高于0.05Pa，焊接电压控制在60～100KV，焊接电流控制在50～200mA，焊接速度控制在150～300mm/min，焊缝饱满，焊液流淌处不出现凹坑，焊缝起弧和收弧区域为一致的连续焊缝，无焊缝间断区域；

加热、轧制工艺：

复合坯装炉前用冷轧钢板进行覆盖包装；装炉时炉温度控制在100～700℃，加热温度控制在1100～1200℃；轧制前对坯料上下表面进行除鳞，确保钢坯上表面的异物清除干净；轧制时采用低速大压下量，道次压下率控制在10%～35%，轧制速度控制在0.8～1.2m/s，轧制过程中对钢板下表面进行喷水冷却，以防止钢板翘曲；钢板轧后尽快下线与热钢板堆垛缓冷，缓冷时间≥24h。