CN106947917B - 一种低合金高强度超厚钢板s420nl及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低合金高强度超厚钢板S420NL及其生产方法,所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:C:0.15~0.20%,Si≤0.60%,Mn:1.00%~1.60%,P≤0.020%,S≤0.010%,Ni:0.20~0.40%,Nb≤0.040%,V:0.040~0.050%,Al:0.020~0.050%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序。本发明化学成分设计合理,采用真空碳脱氧,合理的热处理工艺,使钢板具体良好的综合性能,满足用户对超厚板的高要求,应用前景广阔。强韧性匹配良好,屈服强度≥350MPa,抗拉强度540‑700MPa,‑50℃纵向冲击功≥35J。

Description

一种低合金高强度超厚钢板S420NL及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种低合金高强度超厚钢板S420NL及其生产方法。
背景技术
低合金高强度超厚板广泛应用于大型海洋工程和造船业、大型桥梁、大口径石油、天燃气输送管线、大型压力容器和储罐、重型建筑结构(特别是高层、防火、耐侯、大跨度和非对称的空间结构用途)、大型水利电力、核能和机械工程。高强度宽厚板不仅要求具有高的强度等级,要求高纯净度,高的韧性和抗疲劳特性;还要求具有良好的焊接和加工性能及其它特殊性能。这些用途的宽厚板往往还单独或综合要求具有良好的低温冲击性能,抗焊接热影响和裂纹敏感特性。随着我国经济的迅猛发展,对高强度低合金板的需要也日益增加,同时需要的钢板厚度越来越厚,以往这些超厚板都是利用钢锭成材,为了降低生产成本,希望利用连铸坯来生产这些超厚板,因此设计了一种低合金高强度超厚板,通过对炼钢、轧制、热处理工艺的控轧,得到一种合金含量低,内部组织均匀,探伤合格率高,性能稳定的低合金高强度超厚板。
发明内容
本发明目的是提供一种低合金高强度超厚钢板S420NL;本发明还提供了一种低合金高强度超厚钢板S420NL的生产方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种低合金高强度超厚钢板S420NL,所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:C:0.15~0.20%,Si≤0.60%,Mn:1.00%~1.60%,P≤0.020%,S≤0.010%,Ni:0.20~0.40%,Nb≤0.040%,V:0.040~0.050%,Al:0.020~0.050%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本发明所述钢板利用330mm断面连铸坯生产,钢板厚度为180-220mm。
本发明所述钢板探伤能力达到EN10160-1999 S2E2级别,屈服强度≥350MPa,抗拉强度540-700MPa,V型纵向-50℃冲击功≥35J,所生产的低合金高强度超厚钢板强度高,冲击韧性和高温拉伸性能良好,组织均匀,性能稳定。
本发明还提供一种低合金高强度超厚钢板S420NL的生产方法,所述方法包括炼钢、轧制、热处理工序。
本发明所述炼钢工序,将初炼炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧工艺,抽真空前加入碳粉,碳脱氧完成后钢水中碳含量≥0.05%,抽真空碳脱氧时间≥5min。
本发明所述炼钢工序,将真空碳脱氧后的钢水送入LF精炼炉精炼,LF精炼过程中,白渣保持时间≥25min。
本发明所述炼钢工序,精炼完毕后,将钢水再次送入VD炉真空脱气处理,真空度≤66.7Pa,真空保持时间≥15min,真空破坏后喂入钙线2.0-2.5m/吨钢水进行钙处理,然后通过连铸机浇铸成330mm连铸坯。
本发明所述轧制工序,连铸坯在连续炉加热,温度小于600℃时,加热速度≤4℃/min;温度600-1200℃时,加热速度≤6℃/min;最高加热温度1260℃,总加热时间≥10min/mm。
本发明所述轧制工序,采用大压下轧制工艺,开轧温度≥1050℃,每道次压下量≥30mm,经过4-5道次轧制为成品钢板要求厚度;将轧制后钢板及时带温热矫直,为保证钢板平直度及正火机技术要求。
本发明所述热处理工序,钢板在正火炉中正火,正火温度为915-935℃,加热总时间1.8-2.0min/mm,经正火后的钢板组织主要为铁素体和珠光体。
本发明设计思路:
本发明通过合理的化学成分设计,在炼钢过程中通过真空碳脱氧,轧制时采用大压下量轧制技术,加上合适的热处理工艺,生产得到的连铸坯成材超厚板规格为180-220mm。本发明的交货状态为正火,采用本发明的化学成分设计、炼钢、轧制、热处理工艺生得到的低合金高强度超厚板,具有良好的内部组织均匀性和良好的冲击韧性,可广泛应用于各种大型工程上。
其中,各化学成分及含量在本发明中的作用是:
C:0.15~0.20%,碳对钢的各种性能都有明显的影响,特别是钢的强度、冲击韧性、焊接性能。碳含量过低会使钢的硬度低,强度低,也会增大冶炼控制难度,碳含量过高,又会使钢的冲击韧性降低。
Si:≤0.60%,是炼钢过程中主要的还原剂和脱氧剂,在镇静钢中都含有一定量的硅,硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度,但是Si含量超过0.5%时,会造成钢的韧性下降,降低钢的焊接性能。
Mn:1.00~1.60%,锰的成本低廉,是良好的脱氧剂和脱硫剂,能增加钢的韧性、强度、硬度,提高钢的淬透性,改善钢的热加工性能;锰含量过高,会减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。
P≤0.020%,在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,降低塑性,使冷弯性能变坏,在控制成本合理的情况下,尽量降低磷含量。
S≤0.010%,硫也是钢中的有害元素,增加钢的热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时容易产生裂纹,但是硫能增加钢的易切削性能,除非有特殊要求,在经济效益下应尽量降低钢中硫的含量。
Ni:0.20~0.40%:镍能提高钢的强度,同时也能增强钢的塑性和韧性,但是金属镍属于稀缺资源,价格比较高。
Nb:≤0.040%,铌能促进钢显微组织的晶粒细化,同时提高强度和韧性,铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶有效的细化显微组织,并通过析出强化提高钢淬透性,降低钢的过热敏感性及回火脆性,改善焊接性能。
V:0.040~0.050%,钒是钢的良好脱氧剂,在钢中可细化晶粒,提高强度和韧性,钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
Al:0.020~0.050%,铝是钢中常用的脱氧剂,钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
低合金高强度超厚钢板S420NL力学性能检测标准参考EN10025-3:2004。
采用上述技术方案产生的有益效果在于:1、本发明的低合金高强度超厚钢板化学成分设计合理,钢板内部组织均匀,加入的贵金属少,成本低,市场竞争力强。2、本发明采用真空碳脱氧,保证良好脱氧性能的情况下,减少因脱氧产生的内生夹杂。3、利用330mm断面连铸坯成材与钢锭成材相比提高金属收得率,大幅度降低生产成本。4、通过合理的热处理工艺,使钢板具体良好的综合性能,满足用户对超厚板的高要求,应用前景广阔。5、本发明生产钢板内部组织均匀致密,能合探伤标准EN10160的S2E2级别,且探伤合格率高。6、强韧性匹配良好,屈服强度≥350MPa,抗拉强度540-700MPa,-50℃纵向冲击功≥35J。7、本发明的钢质更纯净,杂质含量低P≤0.020%,S≤0.005%,O≤0.0012%。8、钢板可生产的最大厚度220mm。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例低合金高强度超厚钢板S420NL厚度180mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.15%,Si:0.60%,Mn:1.00%,P:0.020%,S:0.004%,Ni:0.40%,Nb:0.040%,V:0.040%,Al:0.050%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本实施例低合金高强度超厚钢板S420NL的生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序,具体步骤如下:
(1)炼钢工序:将初炼炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧,抽真空前加入碳粉,碳脱氧完成后钢水中碳含量0.06%,真空碳脱氧时间5min;然后将经真空碳脱氧处理后的钢水送入LF精炼炉进行精炼,LF精炼过程中,白渣保持时间25min;精炼完毕后,将钢水再次送入VD炉真空脱气处理,真空度66.7Pa,真空保持时间15min,真空破坏后喂入钙线2.0m/吨钢水进行钙处理,然后通过330mm断面连铸机浇铸成连铸坯。
(2)轧制工序:连铸坯在连续炉加热,温度小于600℃时,加热速度3.6℃/min;温度为600-1200℃时,加热速度5.5℃/min;最高加热温度1240℃,总加热时间10min/mm;
采用大压下轧制工艺,开轧温度1050℃,前4个道次每道次压下量34mm,经过5道次轧制为成品钢板要求厚度;
将轧制后钢板及时带温热矫直,保证钢板平直度及正火机技术要求。
(3)热处理工序:钢板在正火炉中正火,正火温度为915℃,加热总时间2.0min/mm,经正火后得到所述要求的钢板,钢板组织主要为铁素体和珠光体。
钢板探伤能力达到EN10160-1999 S2E2级别,屈服强度382MPa,抗拉强度546MPa,V型纵向-50℃冲击功46J,所生产的低合金高强度超厚钢板强度高,冲击韧性和高温拉伸性能良好,组织均匀,性能稳定。
实施例2
本实施例低合金高强度超厚钢板S420NL厚度220mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.18%,Si:0.30%,Mn:1.60%,P:0.007%,S:0.003%,Ni:0.20%,Nb:0.035%,V:0.050%,Al:0.020%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本实施例低合金高强度超厚钢板S420NL的生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序,具体步骤如下:
(1)炼钢工序:将初炼炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧,抽真空前加入碳粉,碳脱氧完成后钢水中碳含量0.07%,真空碳脱氧时间7min;然后将经真空碳脱氧处理后的钢水送入LF精炼炉进行精炼,LF精炼过程中,白渣保持时间35min;精炼完毕后,将钢水再次送入VD炉真空脱气处理,真空度60.0Pa,真空保持时间17min,真空破坏后喂入钙线2.5m/吨钢水进行钙处理,然后通过330mm断面连铸机浇铸成连铸坯。
(2)轧制工序:连铸坯在连续炉加热,温度小于600℃时,加热速度4℃/min;温度为600-1200℃时,加热速度6℃/min;最高加热温度1240℃,总加热时间11min/mm;
采用大压下轧制工艺,开轧温度1100℃,前3个道次每道次压下量33mm,经过4道次轧制为成品钢板要求厚度;
将轧制后钢板及时带温热矫直,保证钢板平直度及正火机技术要求。
(3)热处理工序:钢板在正火炉中正火,正火温度为935℃,加热总时间1.8min/mm,经正火后得到所述要求的钢板,钢板组织主要为铁素体和珠光体。
钢板探伤能力达到EN10160-1999 S2E2级别,屈服强度413MPa,抗拉强度700MPa,V型纵向-50℃冲击功49J,所生产的低合金高强度超厚钢板强度高,冲击韧性和高温拉伸性能良好,组织均匀,性能稳定。
实施例3
本实施例低合金高强度超厚钢板S420NL厚度200mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.18%,Si:0.40%,Mn:1.50%,P:0.010%,S:0.001%,Ni:0.30%,Nb:0.030%,V:0.045%,Al:0.036%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本实施例低合金高强度超厚钢板S420NL的生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序,具体步骤如下:
(1)炼钢工序:将初炼炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧,抽真空前加入碳粉,碳脱氧完成后钢水中碳含量0.08%,真空碳脱氧时间6min;然后将经真空碳脱氧处理后的钢水送入LF精炼炉进行精炼,LF精炼过程中,白渣保持时间30min;精炼完毕后,将钢水再次送入VD炉真空脱气处理,真空度50.0Pa,真空保持时间16min,真空破坏后喂入钙线2.2m/吨钢水进行钙处理,然后通过330mm断面连铸机浇铸成连铸坯。
(2)轧制工序:连铸坯在连续炉加热,温度小于600℃时,加热速度3.5℃/min;温度为600-1200℃时,加热速度6℃/min;最高加热温度1250℃,总加热时间11min/mm;
采用大压下轧制工艺,开轧温度1050℃,前3个道次每道次压下量35mm,经过4道次轧制为成品钢板要求厚度;
将轧制后钢板及时带温热矫直,保证钢板平直度及正火机技术要求。
(3)热处理工序:钢板在正火炉中正火,正火温度为930℃,加热总时间1.9min/mm,经正火后得到所述要求的钢板,钢板组织主要为铁素体和珠光体。
钢板探伤能力达到EN10160-1999 S2E2级别,屈服强度396MPa,抗拉强度650MPa,V型纵向-50℃冲击功53J,所生产的低合金高强度超厚钢板强度高,冲击韧性和高温拉伸性能良好,组织均匀,性能稳定。
实施例4
本实施例低合金高强度超厚钢板S420NL厚度210mm,其化学成分组成及质量百分含量为:C:0.20%,Si:0.35%,Mn:1.20%,P:0.015%,S:0.010%,Ni:0.36%,Nb:0.030%,V:0.043%,Al:0.025%,其余为Fe和其它不可避免的杂质
本实施例低合金高强度超厚钢板S420NL的生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序,具体步骤如下:
(1)炼钢工序:将初炼炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧,抽真空前加入碳粉,碳脱氧完成后钢水中碳含量0.05%,真空碳脱氧时间8min;然后将经真空碳脱氧处理后的钢水送入LF精炼炉进行精炼,LF精炼过程中,白渣保持时间27min;精炼完毕后,将钢水再次送入VD炉真空脱气处理,真空度62Pa,真空保持时间20min,真空破坏后喂入钙线2.4m/吨钢水进行钙处理,然后通过330mm断面连铸机浇铸成连铸坯。
(2)轧制工序:连铸坯在连续炉加热,温度小于600℃时,加热速度3.0℃/min;温度为600-1200℃时,加热速度5.0℃/min;最高加热温度1260℃,总加热时间13min/mm;
采用大压下轧制工艺,开轧温度1080℃,前3个道次每道次压下量30mm,经过4道次轧制为成品钢板要求厚度;
将轧制后钢板及时带温热矫直,保证钢板平直度及正火机技术要求。
(3)热处理工序:钢板在正火炉中正火,正火温度为920℃,加热总时间1.9min/mm,经正火后得到所述要求的钢板,钢板组织主要为铁素体和珠光体。
钢板探伤能力达到EN10160-1999 S2E2级别,屈服强度350MPa,抗拉强度580MPa,V型纵向-50℃冲击功35J,所生产的低合金高强度超厚钢板强度高,冲击韧性和高温拉伸性能良好,组织均匀,性能稳定。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施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:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种低合金高强度超厚钢板S420NL的生产方法,其特征在于,所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:C:0.15~0.20%,Si≤0.60%,Mn:1.00%~1.60%,P≤0.020%,S≤0.010%,Ni:0.20~0.40%,Nb≤0.040%,V:0.040~0.050%,Al:0.020~0.050%,其余为Fe和其它不可避免的杂质,所述钢板利用330mm断面连铸坯生产,钢板厚度为180-220mm,所述钢板探伤能力达到EN10160-1999 S2E2级别,屈服强度≥350MPa,抗拉强度540-700MPa,V型纵向-50℃冲击功≥35J;所述生产方法包括炼钢、轧制、热处理工序,所述炼钢工序,将初炼炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧工艺,抽真空前加入碳粉,碳脱氧完成后钢水中碳含量≥0.05%,抽真空碳脱氧时间≥5min,将真空碳脱氧后的钢水送入LF精炼炉精炼,LF精炼过程中,白渣保持时间≥25min;精炼完毕后,将钢水再次送入VD炉真空脱气处理,真空度≤66.7Pa,真空保持时间≥15min,真空破坏后喂入钙线2.0-2.5m/吨钢水进行钙处理,然后通过连铸机浇铸成330mm连铸坯;所述轧制工序,连铸坯在连续炉加热,温度小于600℃时,加热速度≤4℃/min;温度600-1200℃时,加热速度≤6℃/min;最高加热温度1260℃,总加热时间≥10min/mm,所述轧制工序,采用大压下轧制工艺,开轧温度≥1050℃,前3个道次,每道次压下量30-35mm,经过4-5道次轧制为成品钢板要求厚度。
2.根据权利要求1所述的一种低合金高强度超厚钢板S420NL的生产方法,其特征在于,所述热处理工序,钢板在正火炉中正火,正火温度为915-935℃,加热总时间1.8-2.0min/mm。
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