CN108486341B - 钢板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种钢板的制造方法，轧制后钢板的厚度为80mm～300mm，其特征在于，轧制前坯料进行冷却，控制坯料表面温度为1050～1090℃，坯料厚度方向的温差在0.46～1.75℃/mm。本发明解决特厚铸坯、钢锭内部疏松、缩孔、偏析及粗大的原始奥氏体组织对钢板探伤的影响，通过大压下量、厚度方向差温轧制，让变形渗透到心部，破碎柱状晶和大颗粒夹杂物，使钢坯的疏松和显微气孔充分压合并使得钢板内部缺陷改善，保障特厚钢板的探伤合格。

Description

钢板的制造方法
技术领域
本申请属于冶金技术领域，涉及一种钢板的制造方法，特别涉及80mm～300mm的钢板的制造。
背景技术
随着重型机械、电力行业等设备的快速发展，特厚低合金结构钢板的需求量也在不断提升，特厚低合金钢板性能均匀性和探伤要求高，生产技术难度大。目前特厚低合金钢板生产采用钢锭、厚连铸坯、连铸坯复合等大断面坯料，利用现有的高刚度、大扭矩轧机进行传统控制轧制(TCR，Traditional Control Rolling)即：再结晶区和未再结晶区两阶段控制轧制，终轧温度控制在810℃～850℃，轧后快速冷却，堆垛缓冷进行热处理。
现有生产工艺终轧温度低，对于特厚低合金钢板的板形控制困难，钢板头部、尾部易出现“S”弯或者间隔500mm～800mm的碎浪，ACC冷却后，热矫直机无法矫平，需要通过后续压平机进行压平改善，板形不良严重影响了客户的正常使用。
特厚规格钢板总压下量小，受坯料厚度限制，特厚规格钢板一般压缩比≤3，受到轧制力和板形限制，精轧延伸阶段后3道次压下量≤20mm，变形难于渗透到心部，坯料内在缩孔、疏松等缺陷无法在轧制过程压和，生产出的特厚钢板存在探伤不和或者无法满足客户探伤要求。
传统特厚钢板采用再结晶区和未再结晶区两阶段轧制，未再结晶区开轧温度控制在840℃～880℃，中间坯料待温时间10min～15min，造成轧机等待时间长，影响正常的生产节奏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢板的制造方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开一种钢板的制造方法，轧制后钢板的厚度为80mm～300mm，轧制前坯料进行冷却，控制坯料表面温度为1050～1090℃，坯料厚度方向的温差在0.46～1.75℃/mm。
优选的，在上述的钢板的制造方法中，轧制前坯料的冷却速度为4℃/s～6℃/s。
优选的，在上述的钢板的制造方法中，奥氏体再结晶区进行反复轧制和再结晶。
优选的，在上述的钢板的制造方法中，压制过程中，道次压下量为30mm～45mm。
优选的，在上述的钢板的制造方法中，80mm～200mm成品钢板末道次压下率≥20％；
200mm～300mm成品钢板末道次压下率≥15％。
优选的，在上述的钢板的制造方法中，轧制过程中，咬钢速度1.0m/s～1.5m/s，轧制速度1.5m/s～2.5m/s。
优选的，在上述的钢板的制造方法中，终轧温度控制在960℃以上。
优选的，在上述的钢板的制造方法中，80mm～200mm规格钢板轧制后冷却，开冷温度950℃～980℃，冷速4℃/s-7℃/s，终冷温度660℃～700℃；
200mm～300mm规格钢板轧制后冷却，开冷温度950℃～980℃，冷速3℃/s～5℃/s，终冷温度720℃～750℃
优选的，在上述的钢板的制造方法中，还包括对轧制前坯料加热，
其中，加热炉的加热速率9～11min/cm，第一加热段温度1050℃～1150℃，第二加热段温度1150℃～1250℃，均热段温度1150℃～1220℃。
优选的，在上述的钢板的制造方法中，还包括对轧制后钢板正火，
正火温度为865℃～895℃，保温时间系数为1.3min～1.5min/cm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明解决特厚铸坯、钢锭内部疏松、缩孔、偏析及粗大的原始奥氏体组织对钢板探伤的影响，通过大压下量、厚度方向差温轧制，让变形渗透到心部，破碎柱状晶和大颗粒夹杂物，使钢坯的疏松和显微气孔充分压合并使得钢板内部缺陷改善，保障特厚钢板的探伤合格。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为实施例1中钢板表面的金相组织；
图1b为实施例1中钢板1/4厚度的金相组织；
图1c为实施例1中钢板1/2厚度的金相组织；
图2a为实施例2中钢板表面的金相组织；
图2b为实施例2中钢板1/4厚度的金相组织；
图2c为实施例2中钢板1/2厚度的金相组织。
具体实施方式
本实施例提供了一种钢板的制造方法，依次包括步骤：坯料加热-高压水除磷-轧制前坯料控制冷却-轧制-冷却-正火。
在一实施例中，板坯加热包括：采用蓄热式炉或者车底式炉进行坯料加热，加热速率9～11min/cm，控制第一加热段温度1050℃～1150℃，第二加热段温度1150℃～1250℃，均热段温度1150℃～1220℃。
该技术方案中，通过加热控制保证微合金碳氮化合物的固溶量，同时控制奥氏体晶粒过分长大。
在一实施例中，高压水除磷包括：出炉后的坯料经过≥20Mpa的高压水进行除磷。
该技术方案中，通过除磷手段消除坯料表面的氧化铁皮，除磷后的检测坯料表面温度控制1070±20℃。
在一实施例中，轧制前坯料控制冷却包括：采用中间坯冷却系统或者即时冷却系统对轧制前板坯进行冷却，降低坯料表面温度，表面温度控制在1000℃±20℃，冷却速率4℃/s～6℃/s。
该技术方案中，通过冷却保证轧件厚度方向产生大温度梯度，坯料近表层温度低而变形抗力较大，坯料心部温度高且变形抗力较小，保证轧制过程坯料近表层的金属更难产生形变，促使变形向心部渗透。
在一实施例中，奥氏体再结晶区进行连续轧制，具体包括：
(1)选择单机连续轧制，要求轧机具有良好高刚度，开口度保证坯料正常咬入，压下量、压下率、轧制力和转矩设定到设备允许的限制值；
(2)采用展宽和延伸轧制；采用展宽和延伸轧制或者直接延伸轧制；不进行预成型道次轧制，保证延伸阶段大的压下量；
(3)在轧机转矩、轧制力等设备参数允许的前提下，保证道次最大压下量和压下率，道次压下量为30mm～45mm，80mm～200mm成品钢板末道次压下率≥20％，>200mm～300mm(大于200mm且小于等于300mm)成品钢板末道次压下率≥15％；
(4)咬钢速度1.0m/s～1.5m/s，轧制速度1.5m/s～2.5m/s，轧制过程低速咬入、低速轧制；
(5)轧制过程单道次高压水除磷，保证钢板表面光洁和增加钢板厚度方向温度梯度，钢板近表层温度低、变形抗力较大，在轧制负荷条件下轧件近表层的金属更难产生形变，促使变形向心部渗透。
(6)轧制过程不间断连续往复轧制至成品厚度，终轧温度控制在960℃以上，发挥轧机最大能力，保证在奥氏体再结晶区大压下量轧制，金属变形渗透到钢板心部，通过奥氏体再结晶区的反复变形多次再结晶来细化奥氏体晶粒。
奥氏体再结晶区往复轧制(RCR，Recrystallization Controlled Rolling)生产特厚钢板，其原理在于：该方法在再结晶温度区间内，采用大压下量、大轧制力、大扭矩实现钢板大变形轧制，变形的同时发生动态回复和不完全动态再结晶，在轧制后或两道次之间发生静态回复和静态再结晶。随着变形和再结晶的交替进行，部分再结晶区转化为完全再结晶组织。通过奥氏体再结晶区多道次轧制，多次再结晶来细化奥氏体晶粒，轧制过程中钢板的温度不断下降，奥氏体晶粒逐步细化，奥氏体晶界面积增大，为奥氏体向铁素体相变形核提供更多的位置，这区别于传统两阶段轧制的奥氏体再结晶区变形和未再结晶区累计变形细化晶粒的方法。
该技术方案中，通过奥氏体再结晶区的反复变形多次再结晶来细化奥氏体晶粒，通过轧后快速水冷及正火热处理得到需要的机械性能。终轧温度温度960℃以上，轧后板形良好，解决低温轧制过程扣头、翘头和尾部波浪弯曲。
该技术方案中，再结晶区域大压下量轧制，省去传统未再结晶轧制前的待温停顿时间，减少钢板轧制道次，缩短轧制时间，减少能源消耗，提高轧制节奏和效率。
在一实施例中，冷却包括：
80mm～200mm规格钢板轧制后快速进入ACC冷却，开冷温度950℃～980℃，冷速4℃/S～7℃/S，终冷温度660℃～700℃；
200mm～300mm规格钢板(大于200mm且小于等于300mm)轧制后快速进入ACC冷却，开冷温度950℃～980℃，冷速3℃/S～5℃/S，终冷温度720℃～750℃；
在一实施例中，正火包括：需要正火交货的钢板进行正火热处理，改善组织均匀性，正火温度为880℃±15℃，保温时间系数为1.3min～1.5min/cm。
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
钢种Q345B，采用连铸坯，坯料尺寸：250mm×2000mm×3200mm，成品尺寸：120mm×2050mm×5000mm。
(1)加热按照10min/cm，加热炉内加热段热电偶实际温度为1211℃，均热段温度控制1190℃；
(2)出炉后进行粗除磷，除磷后坯料表面温度为1076℃；
(3)中间冷却水对坯料钢板进行冷却，冷却速率4℃/s，水冷后表面温度1016℃；
(4)选择精轧机单机轧制，压下量极限值设定40mm，压下率极限值设定40％，轧制力设定80MN，轧制道次，压下量、压下率和除磷道次如表1；终轧温度温度989℃；
表1实例1轧制规程
轧制道次 厚度(mm) 压下量(mm) 压下率(％) 除磷道次 备注
250
1 230 20 8.70 除磷 横向展宽
2 190 40 21.05 纵向延伸
3 150 40 26.67 除磷 纵向延伸
4 120 30 25.00 纵向延伸
(5)终冷温度679℃，实际冷却速率为6.4℃/s。
(6)正火温度875℃，正火系数1.4min/cm，时间为168min。
(7)采用上述工艺生产的钢板按照国标GB/T 1591规定进行力学性能检验，检验的力学性能如表2，钢板满足GB/T 2970 I级探伤要求，各项性能指标满足国标要求，图1a、图1b和图1c分别为钢板表面、1/4厚度、1/2厚度的金相组织，为珠光体、铁素体组织，晶粒度评级为8.5级。
表2实例1力学性能
实施例2
钢种Q345D-Z25，采用连铸坯，坯料尺寸：250mm×2000mm×3700mm，成品尺寸：100mm×1850mm×8000mm。
(1)加热按照10min/cm，加热炉内加热段热电偶实际温度为1205℃，均热段温度控制1193℃；
(2)出炉后进行粗除磷，除磷后坯料表面温度为1082℃；
(3)中间冷却水对坯料钢板进行冷却，水冷后表面温度1015℃；
(4)选择精轧机单机轧制，压下量极限值设定40mm，压下率极限值设定40％，轧制力设定80MN，轧制道次，压下量、压下率和除磷道次如表1；终轧温度温度992℃；
表3实例2轧制规程
轧制道次 厚度(mm) 压下量(mm) 压下率(％) 除磷道次 备注
250
1 210 40 19.05 除磷 纵向延伸
2 170 40 23.53 纵向延伸
3 130 40 30.77 除磷 纵向延伸
4 100 30 30.00％ 纵向延伸
(5)终冷温度685℃，实际冷却速率为6.7℃/s；
(6)正火温度872℃，正火系数1.4min/cm，时间为140min；
(7)采用上述工艺生产的钢板按照国标GB/T 1591规定进行力学性能检验，检验的力学性能如表4和表5，钢板满足GB/T 2970 I级探伤要求，各项性能指标满足国标要求，图2a、图2b和图2c分别为钢板表面、1/4厚度、1/2厚度的金相组织。
表4实例2力学性能(一)
表5实例2力学性能(二)
综上所述，本发明方法通过优化加热段、均热段加热工艺控制原始奥氏体晶粒，轧制前控制冷却增加坯料厚度方向的温度梯度，轧制过程采用奥氏体再结晶区大压下量轧制，终轧温度≥960℃，将金属变形渗透到钢板心部，奥氏体再结晶区的反复变形多次再结晶来细化奥氏体晶粒，轧制后立即水冷，控制铁素体和珠光体组织和阻止晶粒长大，正火热处理改善钢板内部组织均匀性。生产出各项性能指标和探伤满足国标标准的特厚钢板。该发明轧制道次少，减少中间待温冷却，提高轧制效率，节省能源消耗；大压下量有利于改善铸坯内部缺陷，高的终轧温度有利于改善钢板板形。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (7)

1.一种钢板的制造方法，轧制后钢板的厚度为80mm~300mm，其特征在于，轧制前坯料进行冷却，控制坯料表面温度为1050~1090℃，坯料厚度方向的温差在0.46~1.75℃/mm，
奥氏体再结晶区进行反复轧制和再结晶，
压制过程中，道次压下量为30mm~45mm，
终轧温度控制在960℃以上。
2.根据权利要求1所述的钢板的制造方法，其特征在于，轧制前坯料的冷却速度为4℃/s~6℃/s。
3.根据权利要求1所述的钢板的制造方法，其特征在于，
80mm~200mm成品钢板末道次压下率≥20%；
200mm~300mm成品钢板末道次压下率≥15%。
4.根据权利要求2所述的钢板的制造方法，其特征在于，轧制过程中，咬钢速度1.0m/s~1.5m/s，轧制速度1.5m/s~2.5m/s。
5.根据权利要求1至4任一所述的钢板的制造方法，其特征在于，
80mm~200mm规格钢板轧制后冷却，开冷温度950℃~980℃，冷速4℃/s-7℃/s，终冷温度660℃~700℃；
200mm~300mm规格钢板轧制后冷却，开冷温度950℃~980℃，冷速3℃/s~5℃/s，终冷温度720℃~750℃。
6.根据权利要求1至4任一所述的钢板的制造方法，其特征在于，还包括对轧制前坯料加热，
其中，加热炉的加热速率9~11min/cm，第一加热段温度1050℃~1150℃，第二加热段温度1150℃~1250℃，均热段温度1150℃~1220℃。
7.根据权利要求1至4任一所述的钢板的制造方法，其特征在于，还包括对轧制后钢板正火，
正火温度为865℃~895℃，保温时间系数为1.3min~1.5min/cm。
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