CN109252108B - 一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板及其生产方法，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.12－0.17%、Mn：1.25－1.70%、S：0.002－0.009%、P：0.008－0.020%、Si：0.30－0.41%、Als：0.032－0.042%、Nb：0.038－0.045%、Ti：0.015－0.030%、N：0.0030－0.0050%，余量为Fe和其他不可避免的杂质；所述生产方法包括冶炼、连铸、加热、控轧控冷工序。本发明生产的钢板轧制压缩比为1.77‑1.80，具有生产成本低、生产节奏快，钢板探伤合格率高，机械性能优良，厚度方向组织性能均匀性高的特点。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板及其生产方法。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，机械制造、建筑结构、海洋工程、能源电力等领域对厚规格钢板的需求量不断增加，且厚规格钢板普遍应用在关键部件，因此对于钢板机械性能及焊接性能等有着极为严格的要求。厚规格钢板生产的难点在于钢板探伤性能、钢板心部质量及钢板厚度方向组织性能的均匀性。目前，我国60mm以上厚板的年产量仅为750万吨左右，100mm以上特厚板的年产量仅为30万吨左右，难以满足市场需求。
对于厚规格钢板的轧制，国内外学者进行了大量研究，一般认为生产100mm厚以上的特厚板，轧制压缩比最低要满足3：1的要求，以提高钢板心部性能及探伤合格率。国内中厚板厂生产的连铸坯厚度普遍低于320mm，不能满足厚度100mm以上钢板所要求的最低轧制压缩比。部分钢厂采用模铸（德国迪林根）、真空复合焊接（舞钢、南钢）或进行超大规格连铸（日本新日铁）等方法进行母坯制备。但是，这些方法存在投资成本高、生产成本高、生产效率低、金属收得率低等问题，难以推广和普及。同时，传统厚板轧制时，由于板厚及压缩比的限制，变形量难以有效传递到心部。这些问题导致了钢板探伤合格率低，心部性能差，钢板厚度方向组织性能均匀性差。为了提高钢板心部性能，改善性能均匀性，部分钢厂通过添加Ni、Cu等贵重合金元素，不但提高了生产成本，而且降低了钢板焊接性能。且由于板厚原因，轧制时需要较长的待温时间，降低了生产节奏。
因此开发一种具有生产成本低、生产节奏快，钢板探伤合格率高，机械性能优良，厚度方向组织性能均匀性高的150mm厚低压缩比Z向性能钢板将具有较大的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板；本发明还提供了一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.12－0.17%、Mn：1.25－1.70%、S：0.002－0.009%、P：0.008－0.020%、Si：0.30－0.41%、Als：0.032－0.042%、Nb：0.038－0.045%、Ti：0.015－0.030%、N：0.0030－0.0050%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度为150mm。
本发明所述钢板屈服强度347-489MPa，抗拉强度504-635MPa，延伸率21.5-28.5%，0℃冲击功116-173J，Z向性能16-37%。
本发明还提供了一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、连铸、加热、控轧控冷工序；所述连铸工序，采用连铸动态轻压下和铸坯凝固末端重压下技术；所述控轧控冷工序，采用8道次轧制，包括4道次粗轧和4道次精轧。
本发明所述冶炼工序，经RH真空脱气处理后，钢水中[H]≤0.0002%。
本发明所述连铸工序，连铸机拉速为0.85-0.93m/min，中间包钢水过热度15-30℃。
本发明所述连铸工序，根据固相率分配各扇形段压下量，铸坯总压下量19-24mm，铸坯压下区间长度8.48-12.03m，压下速率0.03mm/s，压下时，下辊位置不变，只有上辊下压，铸坯厚度规格265-270mm；轻压下固相率fs=0.60-0.95，压下量4-6mm，重压下固相率fs＞0.95，压下量13-20mm。铸坯可免去堆冷工序，进行热装轧制。
本发明所述加热工序，铸坯在加热炉中加热，出钢温度为1180-1220℃。
本发明所述控轧控冷工序，粗轧开轧温度1030-1070℃，粗轧阶段总压下率≥32.1%，单道次压下率≥7.1%，待温坯厚度为175-180mm；精轧开轧温度为900-940℃，精轧阶段总压下率≥14.3%，单道次压下率≥3.1%，终轧温度为800-840℃；开冷温度为730-770℃，返红温度630-670℃，钢板下冷床后，堆冷16-24h。
本发明所述控轧控冷工序，即时冷设备位置在粗轧机后和精轧机前，粗轧机后即时冷却区长度6.4m，精轧机前即时冷却区长度4.8m；轧制过程中，采用往返式的方法，在粗轧偶道次前2、4道次使用即时冷却设备冷却轧件，往返3-5遍，粗轧即时冷设备开启8组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa，粗轧道次间冷却后，钢板表面与中心产生205-287℃的温差，满足差温轧制要求，提高传递到钢板心部的变形量；精轧开轧前使用即时冷设备，采用往返式冷却，精轧即时冷设备开启6组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa，迅速降低中间坯温度到精轧开轧温度，缩短待温时间，提高生产节奏。
本发明150mm厚低压缩比Z向性能钢板产品标准参考GB/T5313-2010；性能检测方法标准参考GB/T1591-2008；探伤性能参考GB/T2970-2016中一级探伤要求。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过联合使用连铸坯凝固末端重压下技术和轧制道次间即时冷技术，钢中不添加Ni、Cu等贵重合金元素，轧制压缩比范围极低，为1.77-1.80，有效焊合铸坯心部疏松、缩孔等缺陷，改善中心偏析，可完全消除心部肉眼可见的疏松、缩孔等缺陷，铸坯心部致密度显著提升，铸坯C级品率可达到99%以上。2、本发明钢板心部组织显著细化，厚度方向性能均匀性提升，厚度方向性能水平可达到国标中对于Z35的要求；钢板探伤合格率≥99%。3、本发明粗轧阶段使用道次间即时冷技术，钢板上下表层迅速冷却、硬化，与心部产生205-287℃的温差，达到差温轧制的效果，使变形量更为有效地传递到心部，提高心部力学性能。4、本发明精轧阶段使用即时冷降低中间坯待温时间，生产效率提高，提高生产节奏。5、本发明方法生产的钢板，具有生产成本低、生产节奏快，钢板探伤合格率高，机械性能优良，厚度方向组织性能均匀性高的特点。
附图说明
图1为实施例1中钢板厚度方向上表面1/4处金相组织图；
图2为实施例1中钢板心部金相组织图；
图3为实施例2中钢板心部金相组织图；
图4为实施例3中钢板心部金相组织图；
图5为实施例4中钢板心部金相组织图；
图6为实施例5中钢板心部金相组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例150mm厚低压缩比Z向性能钢板Q420C-Z35化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例150mm厚低压缩比Z向性能钢板Q420C-Z35生产方法包括冶炼、连铸、加热、控轧控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：经RH真空脱气处理后，钢水中[H]为0.0001%；
（2）连铸工序：连铸机拉速为0.85m/min，中间包钢水过热度23℃，采用连铸动态轻压下和铸坯凝固末端重压下技术，根据固相率分配各扇形段压下量，铸坯总压下量21mm，铸坯压下区间12.03m，压下速率0.03mm/s，压下时，下辊位置不变，只有上辊下压，铸坯厚度规格265mm；实施轻压下固相率fs=0.60-0.95，位于扇形段8段和9段，8段压下1.43mm、9段压下2.57mm；实施重压下固相率fs＞0.95，位于扇形段10-13段，10段压下6.43mm、11段压下5.95mm、12段压下4.08mm、13段压下3.54mm；
（3）加热工序：铸坯在加热炉中加热，出钢温度为1205℃；
（4）控轧控冷工序：采用8道次轧制，包括4道次粗轧和4道次精轧；粗轧开轧温度1070℃，粗轧阶段总压下率32.3%，1-4道次压下率分别为7.1%、8.0%、9.5%、12.4%，待温坯厚度为179mm；精轧开轧温度为915℃，精轧阶段总压下率15.8%，5-8道次压下率分别为3.2%、4.5%、4.5%、4.6%，终轧厚度150mm，终轧温度为840℃；开冷温度为762℃，返红温度632℃，钢板下冷床后，堆冷24h；
粗轧即时冷设备开启8组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa；粗轧偶道次前2、4道次采用往返式冷却，每道次使用即时冷却设备冷却3遍，中间坯表面与心部温差为205℃、207℃、213℃；精轧开轧前使用即时冷设备，采用往返式冷却，精轧即时冷设备开启6组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa。
对铸坯内部质量进行检验，检验结果表明，铸坯横向低倍无肉眼可见的中心疏松、缩孔缺陷，中心偏析评级为C0.5级。
钢板轧制完毕，堆冷24h后取样检验钢板性能并做无损探伤检验；钢板性能：屈服强度469MPa，抗拉强度635MPa，延伸率28.5%，0℃冲击功137J，Z向性能37%；探伤性能满足GB/T2970-2016中一级探伤要求；钢板厚度1/4处金相组织见图1，心部金相组织见图2。
实施例2
本实施例150mm厚低压缩比Z向性能钢板化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例150mm厚低压缩比Z向性能钢板Q420C-Z35生产方法包括冶炼、连铸、加热、控轧控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：经RH真空脱气处理后，钢水中[H]为0.0001%；
（2）连铸工序：连铸机拉速为0.89m/min，中间包钢水过热度17℃，采用连铸动态轻压下和铸坯凝固末端重压下技术，根据固相率分配各扇形段压下量，铸坯总压下量19mm，铸坯压下区间10.56m，压下速率0.03mm/s，压下时，下辊位置不变，只有上辊下压，铸坯厚度规格270mm；实施轻压下固相率fs=0.60-0.95，位于扇形段8段-10段，8段压下0.23mm、9段压下2.52mm、10段压下2.25mm；实施重压下固相率fs＞0.95，位于扇形段10-13段，10段压下5.21mm、11段压下4.27mm、12段压下3.08mm、13段压下1.44mm；
（3）加热工序：铸坯在加热炉中加热，出钢温度为1220℃；
（4）控轧控冷工序：采用8道次轧制，包括4道次粗轧和4道次精轧；粗轧开轧温度1030℃，粗轧阶段总压下率33.63%，1-4道次压下率分别为9.3%、8.0%、10.6%、14.2%，待温坯厚度为179mm；精轧开轧温度为940℃，精轧阶段总压下率16.3%，5-8道次压下率分别为3.1%、4.4%、4.4%、4.4%，终轧厚度150mm，终轧温度为840℃；开冷温度为770℃，返红温度670℃，钢板下冷床后，堆冷24h；
粗轧即时冷设备开启8组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa；粗轧偶道次前2、4道次采用往返式冷却，每道次使用即时冷却设备冷却3遍，中间坯表面与心部温差为215℃、205℃、207℃；精轧开轧前使用即时冷设备，采用往返式冷却，精轧即时冷设备开启6组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa。
对铸坯内部质量进行检验，检验结果表明，铸坯横向低倍无肉眼可见的中心疏松、缩孔缺陷，中心偏析评级为C0.5级。
钢板轧制完毕，堆冷16h后取样检验钢板性能并做无损探伤检验；钢板性能：屈服强度451MPa，抗拉强度627MPa，延伸率21.5%，0℃冲击功159J，Z向性能35%；探伤性能满足GB/T2970-2016中一级探伤要求；钢板心部金相组织见图3。
实施例3
本实施例150mm厚低压缩比Z向性能钢板Q345B-Z15化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例150mm厚低压缩比Z向性能钢板Q345B-Z15生产方法包括冶炼、连铸、加热、控轧控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：经RH真空脱气处理后，钢水中[H]为0.0002%；
（2）连铸工序：连铸机拉速为0.85m/min，中间包钢水过热度15℃，采用连铸动态轻压下和铸坯凝固末端重压下技术，根据固相率分配各扇形段压下量，铸坯总压下量19mm，铸坯压下区间8.48m，压下速率0.03mm/s，压下时，下辊位置不变，只有上辊下压，铸坯厚度规格270mm；实施轻压下固相率fs=0.60-0.95，位于扇形段8段和9段，8段压下1.35mm、9段压下2.65mm；实施重压下固相率fs＞0.95，位于扇形段10-13段，10段压下8.43mm、11段压下5.54mm、12段压下1.03mm、13段压下0mm；
（3）加热工序：铸坯在加热炉中加热，出钢温度为1180℃；
（4）控轧控冷工序：采用8道次轧制，包括4道次粗轧和4道次精轧；粗轧开轧温度1052℃，粗轧阶段总压下率33.3%，1-4道次压下率分别为7.9%、9.3%、9.8%、11.3%，待温坯厚度为180mm；精轧开轧温度为900℃，精轧阶段总压下率16.7%，5-8道次压下率分别为5.6%、4.1%、4.3%、3.8%，终轧厚度
150mm，终轧温度为800℃；开冷温度为730℃，返红温度630℃，钢板下冷床后，堆冷16h；
粗轧即时冷设备开启8组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa；粗轧偶道次前2、4道次采用往返式冷却，每道次使用即时冷却设备冷却4遍，中间坯表面与心部温差为253℃、256℃、271℃；精轧开轧前使用即时冷设备，采用往返式冷却，精轧即时冷设备开启6组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa。
对铸坯内部质量进行检验，检验结果表明，铸坯横向低倍无肉眼可见的中心疏松、缩孔缺陷，中心偏析评级为C0.5级。
钢板轧制完毕，堆冷16h后取样检验钢板性能并做无损探伤检验；钢板性能：屈服强度351MPa，抗拉强度504MPa，延伸率21.5%，0℃冲击功125J，Z向性能16%；探伤性能满足GB/T2970-2016中一级探伤要求；钢板心部金相组织见图4。
实施例4
本实施例150mm厚低压缩比Z向性能钢板Q345C-Z25化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例150mm厚低压缩比Z向性能钢板Q345C-Z25生产方法包括冶炼、连铸、加热、控轧控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：经RH真空脱气处理后，钢水中[H]为0.0002%；
（2）连铸工序：连铸机拉速为0.93m/min，中间包钢水过热度30℃，采用连铸动态轻压下和铸坯凝固末端重压下技术，根据固相率分配各扇形段压下量，铸坯总压下量24mm，铸坯压下区间9.53m，压下速率0.03mm/s，压下时，下辊位置不变，只有上辊下压，铸坯厚度规格270mm；实施轻压下固相率fs=0.60-0.95，位于扇形段9段和10段，8段轻压下0mm，9段压下2.65mm、10段压下3.35mm；实施重压下固相率fs＞0.95，位于扇形段11-13段，11段压下5.08mm、12段压下4.89mm、13段压下3.03mm；
（3）加热工序：铸坯在加热炉中加热，出钢温度为1213℃；
（4）控轧控冷工序：采用8道次轧制，包括4道次粗轧和4道次精轧；粗轧开轧温度1057℃，粗轧阶段总压下率35.2%，1-4道次压下率分别为8.9%、10.2%、11.4%、10.3%，待温坯厚度为175mm；精轧开轧温度为925℃，精轧阶段总压下率14.3%，5-8道次压下率分别为4.6%、4.2%、3.1%、3.2%，终轧厚度150mm，终轧温度为823℃；开冷温度为756℃，返红温度636℃，钢板下冷床后，堆冷20h；
粗轧即时冷设备开启8组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa；粗轧偶道次前2、4道次采用往返式冷却，每道次使用即时冷却设备冷却3遍，中间坯表面与心部温差为216℃、209℃、213℃；精轧开轧前使用即时冷设备，采用往返式冷却，精轧即时冷设备开启6组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa。
对铸坯内部质量进行检验，检验结果表明，铸坯横向低倍无肉眼可见的中心疏松、缩孔缺陷，中心偏析评级为C0.5级。
钢板轧制完毕，堆冷20h后取样检验钢板性能并做无损探伤检验；钢板性能：屈服强度347MPa，抗拉强度523MPa，延伸率23%，0℃冲击功116J，Z向性能26%；探伤性能满足GB/T2970-2016中一级探伤要求；钢板心部金相组织见图5。
实施例5
本实施例150mm厚低压缩比Z向性能钢板Q420B-Z35化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例150mm厚低压缩比Z向性能钢板Q420B-Z35生产方法包括冶炼、连铸、加热、控轧控冷工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：经RH真空脱气处理后，钢水中[H]为0.0001%；
（2）连铸工序：连铸机拉速为0.93m/min，中间包钢水过热度21℃，采用连铸动态轻压下和铸坯凝固末端重压下技术，根据固相率分配各扇形段压下量，铸坯总压下量19mm，铸坯压下区间9.53m，压下速率0.03mm/s，压下时，下辊位置不变，只有上辊下压，铸坯厚度规格265mm；实施轻压下固相率fs=0.60-0.95，位于扇形段9段和10段，8段轻压下0mm，9段压下1.35mm、10段压下2.65mm；实施重压下固相率fs＞0.95，位于扇形段11-13段，11段压下7.68mm、12段压下5.32mm、13段压下2.00mm；
（3）加热工序：铸坯在加热炉中加热，出钢温度为1193℃；
（4）控轧控冷工序：采用8道次轧制，包括4道次粗轧和4道次精轧；粗轧开轧温度1042℃，粗轧阶段总压下率32.1%，1-4道次压下率分别为7.5%、8.6%、9.8%、10.9%，待温坯厚度为180mm；精轧开轧温度为925℃，精轧阶段总压下率16.7%，5-8道次压下率分别为6.1%、5.3%、3.1%、3.2%，终轧厚度150mm，终轧温度为816℃；开冷温度为765℃，返红温度654℃，钢板下冷床后，堆冷24h；
粗轧即时冷设备开启8组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa；粗轧偶道次前2、4道次采用往返式冷却，每道次使用即时冷却设备冷却5遍，中间坯表面与心部温差为287℃、276℃、281℃；精轧开轧前使用即时冷设备，采用往返式冷却，精轧即使冷设备开启6组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa。
对铸坯内部质量进行检验，检验结果表明，铸坯横向低倍无肉眼可见的中心疏松、缩孔缺陷，中心偏析评级为C0.5级。
钢板轧制完毕，堆冷24h后取样检验钢板性能并做无损探伤检验；钢板性能：屈服强度489MPa，抗拉强度615MPa，延伸率24%，0℃冲击功173J，Z向性能36%；探伤性能满足GB/T2970-2016中一级探伤要求；钢板心部金相组织见图6。
表1 实施例1-5中钢板的化学成分组成及质量百分含量（%）
表1中成分余量为Fe和其他不可避免的杂质。
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 (5)
1.一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板的生产方法，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.12－0.17%、Mn：1.25－1.70%、S：0.002－0.009%、P：0.008－0.020%、Si：0.30－0.41%、Als：0.032－0.042%、Nb：0.038－0.045%、Ti：0.015－0.030%、N：0.0030－0.0050%，余量为Fe和其他不可避免的杂质；所述生产方法包括冶炼、连铸、加热、控轧控冷工序；所述连铸工序，采用连铸动态轻压下和铸坯凝固末端重压下技术；所述控轧控冷工序，采用8道次轧制，包括4道次粗轧和4道次精轧，粗轧开轧温度1030-1070℃，粗轧阶段总压下率≥32.1%，单道次压下率≥7.1%，待温坯厚度为175-180mm；精轧开轧温度为900-940℃，精轧阶段总压下率≥14.3%，单道次压下率≥3.1%，终轧温度为800-840℃；开冷温度为730-770℃，返红温度630-670℃，钢板下冷床后，堆冷16-24h；轧制过程中，采用往返式的方法，在粗轧偶道次前2、4道次使用即时冷却设备冷却轧件，往返3-5遍，粗轧即时冷设备开启8组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa，粗轧道次间冷却后，钢板表面与中心产生205-287℃的温差；精轧开轧前使用即时冷设备，采用往返式冷却，精轧即时冷设备开启6组水，上级管水量为120m3/h，下级管水量180m3/h，水比为1：1.5，水压为0.4MPa；所述连铸工序，铸坯总压下量19-24mm，铸坯压下区间长度8.48-12.03m，压下速率0.03mm/s，压下时，下辊位置不变，只有上辊下压，铸坯厚度规格265-270mm；轻压下固相率fs=0.60-0.95，压下量4-6mm，重压下固相率fs＞0.95，压下量13-20mm。
2.根据权利要求1所述的一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，经RH真空脱气处理后，钢水中[H]≤0.0002%。
3.根据权利要求1所述的一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板的生产方法，其特征在于，所述连铸工序，连铸机拉速为0.85-0.93m/min，中间包钢水过热度15-30℃。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，铸坯在加热炉中加热，出钢温度为1180-1220℃。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种150mm厚低压缩比Z向性能钢板的生产方法，其特征在于，所述钢板屈服强度347-489MPa，抗拉强度504-635MPa，延伸率21.5-28.5%，0℃冲击功116-173J，Z向性能16-37%。
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Denomination of invention: A 150mm thick low compression ratio Z-direction performance steel plate and its production method Granted publication date: 20190910 Pledgee: Bank of Cangzhou Limited by Share Ltd. Yutian branch Pledgor: TANGSHAN HEAVY PLATE CO.,LTD.|TANGSHAN IRON&STEEL GROUP Co.,Ltd.|HBIS COMPANY LIMITED TANGSHAN BRANCH Registration number: Y2024980001649 |