CN110042315B - 一种低成本q355b结构钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低成本Q355B结构钢板及其生产方法，本发明Q355B结构钢板在原Q345B基础上，通过提高不增加成本的C元素含量、降低Mn合金含量，简化合金元素，保证各项性能的同时，通过成分设计的合金降本，吨钢降本30元/吨左右，可实现Q355B钢板低成本生产。

Description

一种低成本Q355B结构钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及冶金领域一种钢板的生产方法，具体的说是一种低成本Q355B结构钢板及其生产方法。
背景技术
Q355B低合金钢板属GB/T1591-2018标准产品，该标准于2019年2月1日正式实施，替代之前GB/T1591-2008版次，同时Q355B牌号取代原有Q345B牌号，该钢板具有较高的强度，良好的冷变形能力，较好的塑性与韧性，被广泛应用于各类焊接结构件和机械构件中，几乎占据低合金钢板产量的60％以上。国内中厚板行业大量产能闲置，供大于求的矛盾尤为突出，为应对当前严峻市场形势，在保证产品质量的前提下，急需进行高效率低成本生产工艺开发。
GB/T1591-2008标准Q345B牌号，主要成分要求：C≤0.20％，Mn≤1.70％，Si≤0.50％，GB/T1591-2018标准Q355B牌号，主要成分要求：C≤0.24％，Mn≤1.60％，Si≤0.55％。目前在中厚板产品方面，已有低成本Q345B生产的成分设计，如：
申请号2012000586741.3，公布号CN103205637公开了“一种新型低成本Q345A/B/C低合金钢板及其生产方法”，该发明主要为C-Si-Mn-Ti设计，其中C：0.13～0.18％，Mn：0.90～1.10％，Ti：0.010～0.030，通过降低Mn含量、添加Ti含量来保证钢板强度，起到了降低合金成本的目的，厚度16-100mm。
申请号2015000610499.2，公布号CN105200317公开了“控轧含Ti型345Mpa级别低合金钢板及其生产方法”，该发明在成分设计上采取C-Mn-Ti的设计思路，其中C：0.14～0.17％，Mn：0.40～0.70％，Ti:0.060～0.080％，取消Nb合金以及降低Mn合金，成本低廉，钢板厚度8-40mm，组织为铁素体、珠光体和贝氏体。
申请号201510960333.3，公布号CN105506453公开了“一种新型低成本S355JR/J0低合金钢板及其生产方法”，该发明主要为C-Si-Mn-Ti-Cr设计，其中C：0.15～0.18％，Mn：0.50～0.80％、Ti:0.035～0.055％、Cr：0.31～0.39，钢板厚度16-100mm。该组分添加了Ti、Cr合金，成本高。
由于GB/T1591-2008标准Q345B的C元素上限为0.20％，以上发明C元素含量均要低于0.20％，且为保证钢板力学性能，需加入较多的Mn合金含量，或添加微合金元素；而GB/T1591-2018标准Q355B的C元素上限为0.24％，则可以在原Q345B基础上，通过提高C元素含量、降低Mn合金含量，不添加Nb、Ti微合金元素和其它合金元素，保证各项性能的同时，通过成分设计降本，可实现Q355B钢板低成本生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本Q355B结构钢板及其生产方法，保证Q355B结构钢板各项性能的同时，通过成分设计降本，实现Q355B钢板低成本生产。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种低成本Q355B结构钢板，其特征在于，钢板的化学成分按重量百分比计为：C0.20-0.24％，Mn 0.70-0.90％，Si 0.20-0.40％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余部分为Fe和杂质。
低成本Q355B结构钢板的生产方法，其特征在于包括如下工序：
炼钢工序：采用转炉脱磷钢水P≤0.025％，LF脱硫钢水S≤0.015％，连铸生产制备得到铸坯；
加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数8.0-15.0min/cm，加热温度1150-1250℃，保证铸坯加热均匀性；
轧制工序：厚度≤20mm采用热轧工艺；厚度＞20mm采用2阶段控轧工艺；
冷却工序：轧制后的钢板，厚度≤20mm采用空冷方式，厚度＞20mm采用水冷方式，返红温度680℃～720℃；然后进行堆垛缓冷。
优选地，2阶段控轧工艺第一阶段粗轧轧制终了温度≥960℃，第二阶段开始轧制温度≤950℃，保证终轧温度为820～900℃。
优选地，水冷冷速1-3℃/s。
本发明生产钢板最大厚度为50mm，钢板牌号Q355B，质量满足GB/T1591-2018标准相关技术要求。
钢板强化机理主要是向钢中加入不同比例的C元素和Si、Mn等合金元素，通过固溶强化、析出强化、细晶强化、相变强化等，来保证钢板达到合适的强度。因C含量变化对成本影响很小，Q355B低合金钢成本主要受合金元素影响，而Si含量较低且是钢水冶炼的所需元素，因此减少Mn合金元素可以明显降低生产成本，但降低Mn含量会弱化合金固溶强化、析出强化，从而降低钢板的强度。本发明通过在原设计基础上增加0.04％-0.08％含量C元素，减少0.2％-0.3％含量Mn合金元素，简化合金成分，充分发挥C元素的固溶强化来提高钢板的强度，可以有效弥补减少Mn等合金元素造成的强度降低，因增加C元素不增加成本、减少Mn合金元素降低成本，最终实现Q355B钢板的低成本生产。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明结合GB/T1591标准换版后Q355B和Q345B的成分差异，即GB/T1591-2008标准Q345B的C上限为0.20％，而GB/T1591-2018标准Q355B的C上限为0.24％，在原Q345B基础上，通过提高不增加成本的C元素含量、降低Mn合金含量，不添加Nb、Ti微合金元素和其它合金元素，保证各项性能的同时，通过成分设计的合金降本，吨钢降本30元/吨左右，可实现Q355B钢板低成本生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行更详细的说明。
本发明提供的一种低成本Q355B结构钢板及其生产方法，采用下述成分配比以及生产方法:C 0.20-0.24％，Mn 0.70-0.90％，Si 0.20-0.40％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余部分为Fe和杂质，生产钢板最大厚度为50mm。
实施例1
一种低成本Q355B结构钢板，厚度为12mm，其化学成分按重量百分比计为:C0.21％、Mn 0.86％、P 0.018％、S 0.013％、Si 0.32％，其余为Fe和杂质。
本钢板的生产方法如下:
(1)、炼钢工序：转炉深脱磷钢水P：0.018％，LF脱硫钢水S：0.013％。
(2)、加热工序：加热工艺为：钢坯的加热系数10.7min/cm，加热温度1206℃。
(3)、轧制工序：热轧工艺生产，终轧温度为825℃。
(4)、冷却工序：轧后在空气中冷却。
本实施例Q355B结构钢板力学性能为：上屈服强度375MPa，抗拉强度543MPa，断后伸长率28％，20℃冲击功Akv：84、93、92J。
实施例2
一种低成本Q355B结构钢板，厚度为30mm，其化学成分按重量百分比计为:C0.23％、Mn 0.77％、P 0.022％、S 0.011％、Si 0.27％，其余为Fe和杂质。
本钢板的生产方法如下:
(1)、炼钢工序：转炉脱磷钢水P：0.022％，LF脱硫钢水S：0.011％。
(2)、加热工序：加热工艺为：钢坯的加热系数9.7min/cm，最高加热温度1184℃。
(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段粗轧轧制终了温度1017℃；第二阶段开始轧制温度934℃，，终轧温度为858℃。
(4)、冷却工序：经轧制后的钢板水冷，冷速1℃/s，返红温度为707℃，轧后及时堆垛缓冷。
本30mm规格Q355B钢板，力学性能为：上屈服强度361MPa，抗拉强度540MPa，断后伸长率23％，20℃冲击功Akv：118、110、105J。
实施例3
一种低成本Q355B结构钢板，厚度为40mm，其化学成分按重量百分比计为:C0.23％、Mn 0.77％、P 0.016％、S 0.007％、Si 0.26％，其余为Fe和杂质。
本钢板的生产方法如下:
(1)、炼钢工序：转炉脱磷钢水P：0.016％，LF脱硫钢水S：0.007％。
(2)、加热工序：加热工艺为：钢坯的加热系数9.7min/cm，最高加热温度1182℃。
(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段轧制终了温度998℃；第二阶段开始轧制温度923℃，终轧温度为882℃。
(4)、冷却工序：经轧制后的钢板水冷，冷速2℃/s，返红温度为695℃，轧后及时堆垛缓冷。
本40mm规格Q355B钢板，力学性能为：上屈服强度366MPa，抗拉强度527MPa，断后伸长率25％，20℃冲击功Akv：133、176、157J。
实施例4
一种低成本Q355B结构钢板，厚度为50mm，其化学成分按重量百分比计为:C0.22％、Mn 0.81％、P 0.017％、S 0.009％、Si 0.29％，其余为Fe和杂质。
本钢板的生产方法如下:
(1)、炼钢工序：转炉脱磷钢水P：0.017％，LF脱硫钢水S：0.009％。
(2)、加热工序：加热工艺为：钢坯的加热系数8.9min/cm，最高加热温度1171℃。
(3)、轧制工序：采用2阶段控轧工艺，第一阶段轧制终了温度1006℃；第二阶段开始轧制温度907℃，终轧温度为872℃。
(4)、冷却工序：经轧制后的钢板水冷，冷速3℃/s，返红温度为689℃，轧后及时堆垛缓冷。
本50mm规格Q355B钢板，力学性能为：上屈服强度357MPa，抗拉强度523MPa，断后伸长率24.5％，20℃冲击功Akv：114、152、134J。

Claims (1)

1.一种低成本Q355B结构钢板的生产方法，其特征在于钢板的化学成分按重量百分比计为：C 0.20-0.24％，Mn 0.70-0.90％，Si 0.20-0.40％，P≤0.025％，S≤0.015％，其余部分为Fe和杂质，钢板最大厚度为50mm，屈服强度ReH≥355MPa ，抗拉强度Rm为470-630MPa ，断后伸长率≥20％，20℃冲击功≥34J；
所述生产方法包括如下工序：
炼钢工序：采用转炉脱磷钢水P≤0.025％，LF脱硫钢水S≤0.015％，连铸生产制备得到铸坯；
加热工序：铸坯入加热炉加热，加热系数8.0-15.0min/cm，加热温度1150-1250℃，保证铸坯加热均匀性；
轧制工序：厚度≤20mm采用热轧工艺；厚度＞20mm采用2阶段控轧工艺；2阶段控轧工艺第一阶段粗轧轧制终了温度≥960℃，第二阶段开始轧制温度≤950℃，保证终轧温度为820～900℃；
冷却工序：轧制后的钢板，厚度≤20mm采用空冷方式，厚度＞20mm采用水冷方式，冷速1-3℃/s；返红温度680℃～720℃；然后进行堆垛缓冷。
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