CN106148819A - 一种高强度结构钢s690ql(ql1)中厚板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种优质高屈服强度结构钢S690QL(QL1)中厚板及其生产方法。该S690QL(QL1)结构钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:0.10~0.20、Si:0.30~0.70、Mn:1.35~1.65、P:≤0.010、S:≤0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni+Mo+B):≤3.2、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。其生产方法包括:KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理等工艺控制。通过合理的化学成分设计,LF+VD工艺来保证钢质的洁净度,并通过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施,成功地研制出了厚度在150mm以下保性能、保探伤高屈服强度S690QL(QL1)结构钢板,其屈服强度控制在650~780MPa,抗拉强度控制在740~930 MPa,伸长率控制在15%‑25%;V型‑60℃纵向冲击功控制在143~340J。
Description
技术领域
本发明涉及到钢材,具体涉及到一种优质高屈服强度结构钢S690QL(QL1)中厚板及其生产方法。
背景技术
S690QL(QL1)属于欧标EN10025中调质状态交货的高屈服强度结构钢,其具有强度高、韧性好、低温韧性优良、加工性能和焊接性能好、耐磨、耐腐蚀等特点。主要应用在工程机械、煤矿机械、造船和钢结构等领域。由于S690QL(QL1)不但要求较高的强度,而且要求良好的低温冲击韧性,生产工艺流程较长切复杂,难度也较大,但近年来,其应用范围扩大,需求量增加。
发明内容
针对上述问题,本发明人经过试验、摸索,获得了一种厚度在150mm以下的保性能、保探伤高屈服强度结构钢S690QL(QL1)中厚板,从而完成了本发明。
因此,本发明的目的在于提供一种厚度在150mm以下的保性能、保探伤高屈服强度S690QL(QL1)结构钢板;
本发明的另一目的在于提供这种S690QL(QL1)结构钢板的生产方法。
为达到上述目的,本发明采取的技术方案是厚度在150mm以下的保性能、保探伤高屈服强度S690QL(QL1)结构钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:0.10~0.20、Si:0.30~0.70、Mn:1.35~1.65、P:≤0.010、S:≤0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni+Mo+B):≤3.2、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。
碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]:≤0.82。
为达到上述目的,本发明采取的生产方法包括:KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理等工艺控制。
KR铁水预处理工艺:到站铁水必须除去浮渣,保证浮渣层厚度≤20mm,铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%,保证脱硫周期≤30min、脱硫温降≤25℃。
转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.005%、P≤0.050%,铁水温度≥1270℃,铁水装入量误差按±1t来控制,废钢严格采用优质边角料,造渣碱度R按2.5-4.0控制,出钢碳≥0.04%,出钢P≤0.010%,S≤0.010%;避免出钢过程下渣;
LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩,吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料,采取大渣量进行造渣,确保白渣保持时间≥20min,离站前加入钙线;
VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下,保压时间必须≥13min,破真空后软吹2-5min或不吹,软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间:(抽真空前钢水温度—目标离站温度)/1.7min。覆盖剂,保证铺满钢液面,加覆盖剂前必须关闭氩气,上钢温度1565±15℃。
连铸工艺:浇钢前保证铸机设备状况良好,中包过热度15±10℃,拉速:0.7m/min,比水量:0.80L/㎏,开启电磁搅拌,浇钢要求保护浇铸,浇注过程中必须保证钢液面不见红。浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量,保证结晶器液面稳定。铸坯下线后要求堆冷≥6h。
加热工艺:加热温度及加热时间如下:预热段温度850-1000℃,加热段温度1220-1240℃,保温段温度1200-1220℃,加热速度11-14min/cm;
控制控冷
结合炼钢化学成分,为防止混晶和晶粒粗大,同时为热处理提供较细小的原始晶粒度,采用两阶段轧制。一阶段采取“高温、低速、大压下”,开轧温度1100℃~1150℃,一阶段终轧温度在≥980℃,中间坯待温厚度为成品的2~2.5倍,进而确保精轧阶段足够的累计压下量。二阶段开轧温度≤950℃,累计压下率≥50%,以增加奥氏体晶界有效面积,为细化奥氏体晶粒提供更多的形核点,终轧温度760~880℃;
为了获得较好的内部控轧组织,钢板轧后采用层流冷却进行快速冷却,冷却速度控制在≥10℃/S,返红温度在500~580℃之间,然后送往矫直机矫直。
堆冷工艺:钢板矫直后及时下线堆冷,堆冷温度≥300℃,堆冷时间≥24h。通过缓冷,以避免内部应力来不及释放产生内裂,同时进一步促使钢板内部有害气体溢出。
调质工艺:淬火温度920±30℃,保温时间为T=1.5-2.5min/mm,回火温度为660±30℃,保温时间为T=3.0-4.5min/mm。
通过合理的化学成分设计,LF+VD工艺来保证钢质的洁净度,并通过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施,成功地研制出了厚度在150mm以下保性能、保探伤高屈服强度S690QL(QL1)结构钢板,其屈服强度控制在650~780MPa,抗拉强度控制在740~930 MPa,;伸长率控制在15%-25%;V型-60℃纵向冲击功控制在143~340J。
具体实施方式
本发明采用KR铁水预处理、转炉冶炼、浇注,宽厚板轧机轧制的方法生产S690QL(QL1)结构钢板。其工艺流程为:KR铁水预处理、顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24—60小时、推钢式加热炉/均热炉、轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库。
实施方式如下:
成分设计:
在技术方案中厚度在150mm以下保性能、保探伤高屈服强度S690QL(QL1)结构钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%): C:0.10~0.20、Si:0.30~0.70、Mn:1.35~1.65、P:≤0.010、S:≤0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni+Mo+B):≤3.2、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。
KR铁水预处理工艺:到站铁水必须除去浮渣,保证浮渣层厚度≤20mm,铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%,保证脱硫周期≤30min、脱硫温降≤25℃。
转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.005%、P≤0.050%,铁水温度≥1270℃,铁水装入量误差按±1t来控制,废钢严格采用优质边角料,造渣碱度R按2.5-4.0控制,出钢碳≥0.04%,出钢P≤0.010%,S≤0.010%;避免出钢过程下渣;
LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩,吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料,采取大渣量进行造渣,确保白渣保持时间≥20min,离站前加入钙线;
VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下,保压时间必须≥13min,破真空后软吹2-5min或不吹,软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间:(抽真空前钢水温度—目标离站温度)/1.7min。覆盖剂,保证铺满钢液面,加覆盖剂前必须关闭氩气,上钢温度1565±15℃。
连铸工艺:浇钢前保证铸机设备状况良好,中包过热度15±10℃,拉速:0.7m/min,比水量:0.80L/㎏,开启电磁搅拌,浇钢要求保护浇铸,浇注过程中必须保证钢液面不见红。浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量,保证结晶器液面稳定。铸坯下线后要求堆冷≥6h。
加热工艺:加热温度及加热时间如下:预热段温度850-1000℃,加热段温度1220-1240℃,保温段温度1200-1220℃,加热速度11-14min/cm;
控制控冷
结合炼钢化学成分,为防止混晶和晶粒粗大,同时为热处理提供较细小的原始晶粒度,采用两阶段轧制。一阶段采取“高温、低速、大压下”,开轧温度1100℃~1150℃,一阶段终轧温度在≥980℃,中间坯待温厚度为成品的2~2.5倍,进而确保精轧阶段足够的累计压下量。二阶段开轧温度≤950℃,累计压下率≥50%,以增加奥氏体晶界有效面积,为细化奥氏体晶粒提供更多的形核点,终轧温度760~880℃;
为了获得较好的内部控轧组织,钢板轧后采用层流冷却进行快速冷却,冷却速度控制在≥10℃/S,返红温度在500~580℃之间,然后送往矫直机矫直。
堆冷工艺:钢板矫直后及时下线堆冷,堆冷温度≥300℃,堆冷时间≥24h。通过缓冷,以避免内部应力来不及释放产生内裂,同时进一步促使钢板内部有害气体溢出。
调质工艺:淬火温度920±30℃,保温时间为T=1.5-2.5min/mm,回火温度为660±30℃,保温时间为T=3.0-4.5min/mm。
结果分析
机械力学性能分析
成份及机械力学性能按EN 10025:2004-6执行,机械性能具体见下表。
S690QL(QL1)钢板机械力学性能
本次试生产150mm以下S690QL(QL1)共60批,各项性能指标均达到标准要求且富余量较大,其中屈服强度控制在650~780MPa,抗拉强度控制在740~930 MPa,;伸长率控制在15%-25%;V型-60℃纵向冲击功控制在143~340J,完全达到S690QL(QL1)标准要求。
外检及探伤
所研制的钢板外检严格按照,正品率100%,按EN 10160进行探伤,其中达到S2/E3标准的比例为90%,达到S1/E1标准的比例为100%,达到了预期效果。
Claims (2)
1.一种高强度结构钢S690QL(QL1)中厚板,其包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:0.10~0.20、Si:0.30~0.70、Mn:1.35~1.65、P:≤0.010、S:≤0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti+Cr+Ni+Mo+B):≤3.2、Als:≤0.050,其它为Fe和残留元素。
2.一种如权利要求1所述高强度结构钢S690QL(QL1)中厚板的生产方法,其生产方法包括:KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理工艺控制,其特征在于:KR铁水预处理工艺:到站铁水必须除去浮渣,保证浮渣层厚度≤20mm,铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%,保证脱硫周期≤30min、脱硫温降≤25℃;转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.005%、P≤0.050%,铁水温度≥1270℃,铁水装入量误差按±1t来控制,废钢严格采用优质边角料,造渣碱度R按2.5-4.0控制,出钢碳≥0.04%,出钢P≤0.010%,S≤0.010%;避免出钢过程下渣;LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩,吹氩强度根据不同环节需要进行调节;加入精炼渣料,采取大渣量进行造渣,确保白渣保持时间≥20min,离站前加入钙线;VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下,保压时间必须≥13min,破真空后软吹2-5min或不吹,软吹过程中钢水不得裸露;正常在线包抽真空时间:(抽真空前钢水温度—目标离站温度)/1.7min;覆盖剂,保证铺满钢液面,加覆盖剂前必须关闭氩气,上钢温度1565±15℃;连铸工艺:浇钢前保证铸机设备状况良好,中包过热度15±10℃,拉速:0.7m/min,比水量:0.80L/㎏,开启电磁搅拌,浇钢要求保护浇铸,浇注过程中必须保证钢液面不见红;浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量,保证结晶器液面稳定;铸坯下线后要求堆冷≥6h;加热工艺:加热温度及加热时间如下:预热段温度850-1000℃,加热段温度1220-1240℃,保温段温度1200-1220℃,加热速度11-14min/cm;控制控冷:采用两阶段轧制,一阶段采取“高温、低速、大压下”,开轧温度1100℃~1150℃,一阶段终轧温度在≥980℃,中间坯待温厚度为成品的2~2.5倍,进而确保精轧阶段足够的累计压下量;二阶段开轧温度≤950℃,累计压下率≥50%,以增加奥氏体晶界有效面积,为细化奥氏体晶粒提供更多的形核点,终轧温度760~880℃;为了获得较好的内部控轧组织,钢板轧后采用层流冷却进行快速冷却,冷却速度控制在≥10℃/S,返红温度在500~580℃之间,然后送往矫直机矫直;堆冷工艺:钢板矫直后及时下线堆冷,堆冷温度≥300℃,堆冷时间≥24h;通过缓冷,以避免内部应力来不及释放产生内裂,同时进一步促使钢板内部有害气体溢出; 调质工艺:淬火温度920±30℃,保温时间为T=1.5-2.5min/mm,回火温度为660±30℃,保温时间为T=3.0-4.5min/mm。
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