CN108149135A - 一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板，包含如下质量百分比的化学成分（单位，wt%）：C：0.10～0.17、Si：0.25～0.48、Mn：0.1.45～1.65、P≤0.015、S≤0.005、Als：0.020～0.040、Mo：0.95～1.05、V：0.04～0.06、Nb：0.020～0.040、Ni：0.02～0.04，其它为Fe和残留元素，通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、加热、轧制、堆冷及热处理工艺制得，与传统的Q390E碳当量不变的情况下，通过热轧和热处理技术，确保了钢板性能达到GB‑T1591‑2008标准要求。

Description

一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及特厚低合金高强度钢板生产技术领域，具体涉及到一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板及其生产方法。

背景技术

为满足市场对低温重型装备用钢的需求及自身生存和发展的需要，我公司发挥模铸吨位大的优势，不断开拓、研发特厚钢板生产工艺方案，发明了一种厚度超出国标范围的Q390E模铸生产工艺。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板，厚度超出国标范围，有效保证市场对低温重型装备用钢的需求。

本发明的另一目的是提供一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板及其生产方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板，包含如下质量百分比的化学成分（单位，wt%）：C：0.10～0.17、Si：0.25～0.48、Mn：0.1.45～1.65、P≤0.015、S≤0.005、Als：0.020～0.040、Mo：0.95～1.05、V：0.04～0.06、Nb：0.020～0.040、Ni：0.02～0.04，其它为Fe和残留元素。

本发明技术方案中的C、Si、Mn是提高钢板强度的关键元素，Ni能使钢强化，改善钢的低温性能，特别是低温冲击韧性，还可以提高钢的淬透性。Cr加入钢中能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力，并能提高钢的强度和耐磨性。少量的不到0.5％的V能细化钢的晶粒，提高钢的强度、屈强比和低温韧性，改善钢的焊接性能，也能增加钢的热强性和蠕变的抗力，此外钒对碳的固定作用，还可以提高钢在高温下的抗氢侵蚀。铌能细化钢的晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，在一定的存在条件下，也能提高钢的强度和韧性及对蠕变的抗力等。

本发明的另一目的是提供一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板及其生产方法，其特征在于包括以下步骤：

a.KR铁水预处理：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

b.转炉冶炼：入炉铁水S≤0.003%、P≤0.080%，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，过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.005%，出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石。出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤30mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩；

c.吹氩处理：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在300～500mm，离氩站温度不得低于1570℃；

d.LF精炼：精炼过程中全程吹氩，加入渣料，碱度按4.0-6.0控制，加入脱氧剂，加热采用电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热7-12min、二加热6-10min，二加热过程中补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次，离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，不采用真空脱气的上钢温度1565±15℃，采用真空脱气的上钢温度1610±15℃；

e.VD精炼：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露，在线包抽真空时间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℃；

f.模铸：上线使用前锭模温度≤120℃，浇注时中注管上口与钢包下水口的距离控制在≤140mm，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中，吊挂高度高于锭模底部300～400mm，另一半在开浇后1～4min内加完，浇注到帽口1/3位置时，向每个锭模内添加40Kg碳化稻壳，浇注完毕后，先用氧管将帽口内的碳化稻壳铺平后，再向每个锭内添加40-80Kg的碳化稻壳，并用氧管均匀铺平；浇注完毕60min内，要对每支锭及时补加40Kg以上的碳化稻壳保证帽口部位不见红，同时要求在注毕1-2h内，向每个锭模内补加40-80Kg的碳化稻壳；

g.加热:焖钢温度600-650℃，时间2-4h，升温速度100℃/h，当温度升至900℃时保温4h，温度升至1000℃时升温速度不限，温度升至1310℃时保温14-15h出钢；

h.轧制: 严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050℃～1100℃，进钢速度1.5m/s，累计压下率≥60%，不凉钢热轧，终轧温度880～950℃；

i.堆冷:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力，同时可大大降低钢板中氢的含量，充分实现热扩散效果，改善钢板探伤缺陷；堆垛缓冷温度不低于450℃，堆冷时间≥96小时；

j.热处理：在外机炉进行正火快冷处理，快速加热至奥氏体相变点以上使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，提高冲击韧性，采用快冷方法提高材料强度温度；热处理工艺为：保温温度900±20℃，保温系数2.0-2.4min/mm，入水温度≥780℃；出炉后水冷280-350S。

由于本发明采用了上述技术方案，通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、加热、轧制、堆冷、热处理工艺，在保证Q390E成分的基础上，冶炼过程中，严格控制钢中P（磷）、S（硫）等有害元素，保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平，为保证厚度尺寸和探伤要求采用48T大锭型模铸。在后续加热过程中，适当延长保温时间和提高加热温度，使模铸锭均匀烧透。在轧制过程中，采取高温、低速、大压下量来均匀组织、保证探伤质量。采用正火快冷的热处理工艺，提高热轧模铸板的强度，同时满足其韧性要求，保证了Q390E钢板性能需求。与传统的Q390E碳当量不变的情况下，通过热轧和热处理技术，确保了钢板性能达到GB-T 1591-2008标准要求。

具体实施方式

下面通过实例1对本发明的技术特征做进一步描述。

实施例1：通过KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、VD精炼、模铸、加热、热轧、堆冷、热处理工艺、获得一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板，它包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.14、Si：0.26、Mn：1.58、P：0.012、S：0.002、Als：0.021、V:0.040、Ni：0.020、Nb：0.030，其它为Fe和残留元素。

对上述实施例1进行机械力学性能分析：

成分及机械力学性能按GB-T 1591-2008执行，机械力学性能具体见下表1：

试生产钢板性能如下表2：

本次试生产420mm厚390E共计3批，采用热轧+正火快冷工艺，通过表2得知：屈服强度控制在321～332 MPa，平均达到了327 MPa；抗拉强度控制在490～512 MPa，平均达到了498MPa；伸长率控制在20%-28%，平均达到24%；-40℃ V型冲击功控制在86～177J，平均达到了137J；按 GB-T 1591-2008标准中Q345E最大厚度性能要求，屈服强度富裕17MPa，抗拉强度富裕28MPa，伸长率富裕6%，冲击功富裕103J；完全满足420mm厚Q390E的标准。

外检及探伤：上述实施例得到的钢板外检，正品率100%，按JB/T 47030进行探伤，合一级率为80%，合三级率为100%，达到了预期效果。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板，包含如下质量百分比的化学成分（单位，wt%）：C：0.10～0.17、Si：0.25～0.48、Mn：0.1.45～1.65、P≤0.015、S≤0.005、Als：0.020～0.040、Mo：0.95～1.05、V：0.04～0.06、Nb：0.020～0.040、Ni：0.02～0.04，其它为Fe和残留元素。

2.一种420mm厚低温冲击Q390E级模铸钢板及其生产方法，其特征在于包括以下步骤：

a.KR铁水预处理：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；

b.转炉冶炼：入炉铁水S≤0.003%、P≤0.080%，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，过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.005%，出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石，

出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤30mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩；

c.吹氩处理：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在300～500mm，离氩站温度不得低于1570℃；

d.LF精炼：精炼过程中全程吹氩，加入渣料，碱度按4.0-6.0控制，加入脱氧剂，加热采用电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热7-12min、二加热6-10min，二加热过程中补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次，离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，不采用真空脱气的上钢温度1565±15℃，采用真空脱气的上钢温度1610±15℃；

e.VD精炼：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露，在线包抽真空时间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℃；

f.模铸：上线使用前锭模温度≤120℃，浇注时中注管上口与钢包下水口的距离控制在≤140mm，浇注前，模铸保护渣一半采取草绳吊挂的方式挂在锭模中，吊挂高度高于锭模底部300～400mm，另一半在开浇后1～4min内加完，浇注到帽口1/3位置时，向每个锭模内添加40Kg碳化稻壳，浇注完毕后，先用氧管将帽口内的碳化稻壳铺平后，再向每个锭内添加40-80Kg的碳化稻壳，并用氧管均匀铺平；浇注完毕60min内，要对每支锭及时补加40Kg以上的碳化稻壳保证帽口部位不见红，同时要求在注毕1-2h内，向每个锭模内补加40-80Kg的碳化稻壳；

g.加热:焖钢温度600-650℃，时间2-4h，升温速度100℃/h，当温度升至900℃时保温4h，温度升至1000℃时升温速度不限，温度升至1310℃时保温14-15h出钢；

h.轧制: 严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050℃～1100℃，进钢速度1.5m/s，累计压下率≥60%，不凉钢热轧，终轧温度880～950℃；

i.堆冷:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力，同时可大大降低钢板中氢的含量，充分实现热扩散效果，改善钢板探伤缺陷；堆垛缓冷温度不低于450℃，堆冷时间≥96小时；

j.热处理：在外机炉进行正火快冷处理，快速加热至奥氏体相变点以上使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，提高冲击韧性，采用快冷方法提高材料强度温度；热处理工艺为：保温温度900±20℃，保温系数2.0-2.4min/mm，入水温度≥780℃；出炉后水冷280-350S。