CN110747408A

CN110747408A - 一种薄规格asnzs 3678-350l15结构用钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN110747408A
Application number: CN201910975824.3A
Authority: CN
Inventors: 周福功; 王新刚; 储炜清; 方寿玉; 周海燕
Original assignee: Jiangyin Xingcheng Special Steel Works Co Ltd
Current assignee: Jiangyin Xingcheng Special Steel Works Co Ltd
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-02-04
Anticipated expiration: 2039-10-15
Also published as: CN110747408B

Abstract

本发明涉及一种薄规格AS NZS 3678‑350L15结构用钢板，以Fe为基础元素并包含如下元素成分：C：0.06～0.12％，Si：0.10～0.40％，Mn：1.30～1.60％，P：≤0.015％，S：≤0.008％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.08％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，Al：0.02～0.04％，V：≤0.02％，Nb：0.010～0.04％，Ti：0.01～0.03％，N：≤0.008％。采用150‑200mm厚连铸坯料，生产厚度6‑10mm的产品，比采用“连铸坯料+正火热处理”生产厚度6‑10mm的钢板，生产周期短、生产成本低；其产品的屈服强度≥390MPa，抗拉强度≥510MPa，伸长率≥23％；‑15℃夏比V型冲击功≥130J；综合性能完全能满足AS/NZS 3678:2016和建筑、桥梁和工程机械用钢产品的客户要求。

Description

一种薄规格ASNZS 3678-350L15结构用钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及结构用钢板，尤其涉及一种AS/NZS 3678-350系列结构用钢板。

背景技术

澳大利亚/新西兰联合标准委员会BD-023结构钢技术委员会制定的AS/NZS 3678：2016标准中牌号AS/NZS 3678-350L15钢板产品，它应用于建筑、桥梁和工程机械用钢；其要求产品具有可承载性、可焊性和低温冲击韧性等良好的综合性能。其产品目前在建筑、桥梁和工程机械中应用最为广泛。由于工程结构设计需要，大部分构件采用厚度6～10mm、宽度≥2500mm的薄规格钢板。但近20年来，国内中厚板生产线如2800mm四辊可逆式轧机包括三辊劳特式轧机，基本被≥3000mm四辊可逆式轧机所取代，生产厚度6～10mm的薄规格钢板却越来越难。因为薄规格钢板的长度比厚规格钢板的长度更长宽度更宽，整张钢板随着长度和宽度的增加，轧制过程中钢板的头中尾和横向各点温度波动也增加，温降差异也大。现国内中厚板生产线在轧制过程中，对温度的均匀控制也缺乏有效的保障措施，从而使得采用中厚板生产线生产厚度为6～10mm的薄规格钢板的成材率低、生产故障多、成本高。

为了促进牌号为AS/NZS 3678-350结构用钢及其制品货物贸易出口，申请人对AS/NZS 3678-350结构用钢、厚度6～10mm的薄规格钢板产品作出了研究开发。

公开号CN102766806B，该项发明涉及一种超宽薄规格桥梁用结构钢板及其生产方法，该项发明采用“连铸坯料、轧制、正火”的生产工艺，生产成品厚度规格6～12mm。正火交货状态的产品，生产周期长、生产成本高。其与本发明无任何关联。

公开号CN108914008A，该项发明涉及一种经济型高塑性360MPa级结构钢板及其生产方法，该发明采用“连铸坯+控轧控冷”工艺，生产的产品10-60mm性能屈服强度≥360MPa、抗拉强度≥500MPa、延伸率≥30％……该发明采取了“不同产品规格，用了对应的不同冶炼成分和轧制工艺，元素N、Ti含量也不例外的在变”。其工艺批量生产存在难度；且成本高。

公开号CN103451526B，该发明涉及一种6-8mm高强度结构钢板及其制造方法。该方法是用“一种含有钼、硼合金设计，利用控轧、淬火及回火技术改善钢的强韧性的方法”。该方法交货状态为调质，生产周期长、生产成本高。

发明内容

本发明对结构钢的化学成分进行了调整，并采用150-200mm连铸坯和改进的轧制工艺，生产厚度6～10mm的薄规格AS/NZS 3678-350L15结构用钢板，产品板形及其综合性能能够满足AS/NZS 3678:2016产品标准和建筑、桥梁及工程机械用钢产品的客户要求；其产品生产周期短、成材率≥89.0％、生产成本低。

薄规格钢板的长度比厚规格钢板的长度更长，整张钢板随着长度和宽度的增加，轧制过程中钢板的头中尾和横向各点温度波动也增加，温降差异也大，板形难以控制；时常会出现头部翘曲、板形瓢曲、浪形、镰刀弯、刮框、轧废等诸多问题，生产特别不稳定，成材率低；甚至产生板形瓢曲、浪形超产品标准或不能满足用户要求等缺陷；交货时要采用正火交货；生产成本高。解决宽厚板轧机生产线生产薄规格钢板时发生的板形瓢曲、浪形、镰刀弯、刮框、轧废等诸多生产过程问题也是本发明的任务之一。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案为：一种薄规格AS NZS 3678-350L15结构用钢板，该钢板是以Fe为基础元素并包含如下元素成分：C：0.06～0.12％，Si：0.10～0.40％，Mn：1.30～1.60％，P：≤0.015％，S：≤0.008％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.08％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，Al：0.02～0.04％，V：≤0.02％，Nb：0.010～0.04％，Ti：0.01～0.03％，N：≤0.008％及不可避免的杂质元素。

优选地，在合金元素添加时应控制钢水整体碳当量≤0.39％。

本发明设计的冶炼成分各元素的主要作用:

C:C元素在钢的组织中以渗碳体或珠光体形式存在时能产生很大的相变强化，提高了强度；但碳含量的增加使钢的塑性和冲击韧性降低，冷脆倾向性和时效倾向性提高，恶化焊接性能。为保证钢板强度的同时，又要具有一定的焊接性能和良好的低温冲击韧性；本发明故将钢中的C含量控制0.06-0.12％。

Mn:Mn元素在Fe中形成置换式固溶体的溶质元素，对钢的韧性有显著影响，有效地提高钢的强度。由于锰和硫具有较大的亲和力，MnS在高温时有一定的塑性，避免了钢的热脆，但过高的Mn会影响钢的焊接性能，也会加剧铸坯的中心偏析，造成产品带状组织严重，进而影响到冲击韧性。因此，Mn的适宜量控制1.30～1.60％。

S：在微低合金钢中，S的含量提高将使钢的塑性、韧性下降；因此，优选为S≤0.008％。

Nb:Nb能在低合金钢加热时阻止晶粒长大，达到细化晶粒，有沉淀强化作用；能改善钢的显微组织，提高性能。对于薄规格钢板而言，适当的Nb含量可以提高奥氏体再结晶终止温度，扩大控轧工艺窗口，提高钢板终轧温度，从而改善钢板板形。考虑到成本因素，Nb的适宜量控制在0.010～0.040％之间。

Ti:它是强化固N元素。在复合低微合金钢中，N将优先与Ti形成TiN。TiN阻止加热时奥氏体晶粒粗化的作用比Nb(CN)大；利用高温析出的TiN阻止奥氏体再结晶晶粒粗化。

Si:Si在钢中不形成碳化物。硅主要以固溶强化形成提高钢的强度，Si含量过高会造成钢的韧性下降。故控制其适当含量0.10～0.40％。。

Al：Al能细化钢的晶粒，提高钢的强度，同时也能提高冲击韧性。因此，Al的含量定为0.02～0.04％。

P：P属于低温脆性元素。它在钢凝固过程中偏析于晶粒之间，形成高磷脆性层，提高带状组织的级别，使钢的局部组织异常，降低钢的塑性；且使钢易产生脆性裂纹，对焊接性能也不利；所以应尽可能降低磷在钢中的含量。考虑到生产成本，将P的含量控制在0.015％以下。

本发明还要公开上述薄规格AS NZS 3678-350L15结构用钢板的制造方法，包括如下步骤

(1)坯料：按照C：0.06～0.12％，Si：0.10～0.40％，Mn：1.30～1.60％，P：≤0.015％，S：≤0.008％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.08％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，Al：0.02～0.04％，V：≤0.02％，Nb：0.010～0.04％，Ti：0.01～0.03％，N：≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质元素的化学成分冶炼钢水，将钢水浇注成150mm-200mm厚的钢坯，钢坯经低倍组织检查满足：中心偏析：B类:0.5-1.0级、C:0-2.0级；中心疏松：0-1.5级；中心裂纹：0-0.5级；其它均无；

(2)加热：分阶段对钢坯进行加热、保温，钢坯出炉温度控制在1220-1260℃；

(3)除鳞：坯料出炉后经除鳞机除去氧化铁皮；

(4)轧制：包括第一阶段轧制和第二阶段轧制，第一阶段轧制在奥氏体再结晶区域进行，轧制温度始终在再结晶终止温度以上，通过变形-再结晶反复交错进行，使奥氏体晶粒细化开轧温度≥1150℃，经5-9道次，经粗轧机轧至厚度(3-6)*Hmm的中间坯，H为成品厚度；

第二阶段轧制在奥氏体部分再结晶区域和未再结晶区域进行，开轧温度≥910℃，经6-9道次轧制，终轧温度控制在≥800℃以获得较小的形变抗力，控制精轧后三道累计压下率≥34％，细化轧制过程中产生的混晶晶粒；

轧辊辊型的选择，采用连续可变凸度的工作辊辊型及形状匹配的支承辊辊型，以厚度更大的过渡产品先于本申请薄规格结构钢生产，过渡产品的生产量为轧辊过钢量的40-60％后开始生产目标薄规格结构钢，其中，过钢量是指轧辊从上机到换下能够生产钢的总量，使轧辊上机后凸度磨损至与支承辊为接触紧密的最佳状态；

(4)轧制完成后直送热矫机矫直，轧件热矫温度≥500℃；

(5)送冷床自然冷却。

优选地，步骤(2)加热的预热段温度：600-900℃、加热一段温度：900-1150℃、加热二段温度：1100-1260℃、均热段温度：1160-1260℃；加热总时间≥1.0×H分钟，H为坯料厚度/mm。

上述制造方法遵循如下规律：

轧制薄规格钢板时，坯料的冶炼成分确定后，轧制过程中坯料的温度控制、轧辊辊型、中间坯厚度均为十分关键。一方面，终轧温度在800℃以上时形变抗力相对较小，轧制过程才能正常进行，轧制板形比较稳定。为保证较高的终轧温度，得到理想、稳定的板形。所以，坯料加热后的出炉温度控制在1220-1260℃，有效地降低薄规格钢板轧制过程的形变阻力，改善钢板板形，减轻铸坯成分偏析，确保Nb、Ti微合金化元素的充分固溶，以改善后序的细晶和沉淀析出强化效果；同时要避免坯料在加热高温段长时间停留造成晶粒过分长大。

另一方面，轧辊辊型对钢板的板形影响。采用连续可变凸度的工作辊辊型及配套的支承辊辊型，提高板形的调控能力。相对于厚规格产品，薄规格产品的板形控制难度更大，轧制负荷大时会出现双边浪，轧制负荷小时会出现中间浪。所以，需要合理安排轧制过渡材，实际生产过程中：以生产“薄规格牌号”的同钢种或邻近的钢种，作为“过渡产品”预先安排生产，这样对生产组织效率、生产操作有利。有利于保证轧辊辊型在良好的状态下轧制薄规格钢板。轧制薄规格前，需从厚到薄逐渐过渡，通常，一套工作轧辊从上机到换下，生产钢的生产量约3000吨，其从生产开始到开始轧制薄规格前，都可称之为“过渡产品”(俗称，实际过渡产品也是正规钢产品)。其生产安排遵循的是：从厚到薄、从宽到窄。但这一要求并不十分严格要求，略有出入也不会影响到产品质量)。过渡产品预先生产是为了使工作轧辊上机后的凸度磨损，与支承辊达到紧密接触的最佳状态。优选地，轧辊上机后到过渡产品的生产量达到轧辊过钢量的一半左右后，开始轧制薄规格钢板，所谓“过钢量”是指一套工作轧辊上机后到换下所生产的生产量；“达到一半”是指该套工作轧辊上机后到换下所生产的生产量的二分之一)。

中间坯厚度的设计：对于生产薄规格(6-10mm)产品：中间坯厚度为选择(3-6)*Hmm较好，H为成品厚度，减少中间坯输送过程温降(双机架轧机)。对双机架宽厚板轧线而言，中间坯厚度的设计对于精轧阶段轧制温度、板形的控制也非常重要。中间坯厚度太薄，坯料在从粗轧到精轧的输送过程中温度损失就会较大，坯料到达精轧机时的开轧温度会太低。中间坯厚度太厚，精轧阶段的轧制负荷就会增大。较低的开轧温度或者轧制负荷过大，都会导致轧制道次增加，对于薄规格产品而言轧制温度和板形就会难以控制。

轧制第一阶段，这个阶段的轧制温度在再结晶终止温度以上的高温下进行，通过控制轧制道次，实现大压下量的轧制，破碎铸造时的粗大柱状组织。通过变形-再结晶反复交错进行，使奥氏体晶粒细化。轧制第二阶段位于奥氏体部分再结晶区域和未再结晶区域阶段，轧制变形过程中易产生混晶，若该阶段总的变形量不足，相变后就会得到粗细不均的铁素体晶粒；所以，精轧后三道累计压下率≥34％，有利于细化晶粒。

轧制完成后直送热矫机矫直，轧件热矫温度≥500℃；之后送冷床自然冷却；再探伤检验、外观质量检验、理化性能检验、剪切、入库。

本申请涉及厚度6-10mm的AS/NZS 3678-350L15结构用钢板的成分设计和制造方法。其屈服强度≥390MPa，抗拉强度≥510MPa，伸长率≥23％；-15℃夏比V型冲击功≥130J的结构用钢板产品。其综合性能完全能满足AS/NZS 3678:2016和建筑、桥梁及工程机械用钢产品的客户要求

附图说明

图1为本发明6mm厚钢板横断面1/2处显微组织。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：按照AS/NZS 3678-350L15设计冶炼化学成分、厚150mm连铸坯料，生产轧制6mm厚度钢板。用经过脱硫的铁水和优质废钢作为原料，转炉底(顶)吹冶炼，全程吹氩，LF炉脱氧、脱硫、去除夹质、调整成分及温度的精炼和RH炉脱气工序；最终得到钢水的重量百分比为以Fe为基础元素并包含如下元素成分C：0.06～0.12％，Si：0.10～0.40％，Mn：1.30～1.60％，P：≤0.015％，S：≤0.008％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.08％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，Al：0.02～0.04％，V：≤0.02％，Nb：0.010～0.04％，Ti：0.01～0.03％，N：≤0.008％及不可避免的杂质元素；碳当量≤0.39％的AS/NZS3678-350L15牌号坯料，按订单钢板尺寸的组坯规则，将坯料定尺，坯料下线堆冷。将精整合格的坯料按生产计划发送轧钢生产。坯料经低倍组织检查满足：中心偏析：B类:0-0.5级、C:0-1.0级；中心疏松：0-1.0级；中心裂纹：0-0.5级；其它均无。

用连铸坯150×2200×2600mm，轧制成品板6×3000×L(长度)mm。坯料冷装入加热炉，加热炉的预热段温度：750-800℃、加热一段温度：900-1200℃、加热二段温度：1190-1240℃、均热段温度：1240-1260℃；加热总时间180分钟。出炉时钢坯温度为1230℃，经高压水除鳞后开始轧制，第一阶段粗轧轧制7道次；得到厚度37mm的中间坯，中间坯后转入精轧机组进行第二阶段轧制。第二阶段轧制的开轧温度940℃，精轧经7道次轧制，终轧温度805℃，后三道累计压下率40％；轧制完成后,经矫直机矫3遍或矫平,送冷床自然冷却，钢板精整、外观质量检查、钢板取样、理化检验，入库。机械性能检验结果见表1、金相组织如图1为铁素体+珠光体，晶粒度8.5级。

实施例2：本实施例设计按照AS/NZS 3678-350L15设计冶炼化学成分、厚200mm连铸坯料，生产轧制10mm厚度钢板。用连铸坯200×2200×2500mm，轧制成品板10×2800×L(长度)mm。钢水冶炼后浇注成连铸坯，坯料冷装入加热炉，加热工艺同实施例1，加热总时间210分。钢坯出炉温度1260℃，除鳞机除去钢坯表面的氧化铁皮，除鳞水压18MPa，在粗轧机组进行第一阶段轧制，共7道次，得到厚度39mm的中间坯后，转入精轧机进行第二阶段轧制，开轧温度920℃，轧制6道次轧制，终轧温度812℃；轧制完成后,经矫直机热矫后送冷床冷却，钢板取样、理化检验及质量检验。机械性能检验结果见表1。

表1

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种薄规格AS NZS 3678-350L15结构用钢板，其特征在于：该钢板的成分以Fe为基础元素并包含如下元素成分：C：0.06～0.12％，Si：0.10～0.40％，Mn：1.30～1.60％，P：≤0.015％，S：≤0.008％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.08％，Ni：≤0.25％，Cu：≤0.30％，Al：0.02～0.04％，V：≤0.02％，Nb：0.010～0.04％，Ti：0.01～0.03％，N：≤0.008％及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的薄规格AS NZS 3678-350L15结构用钢板，其特征在于：碳当量≤0.39％。

3.根据权利要求1所述的薄规格AS NZS 3678-350L15结构用钢板，其特征在于：结构用钢板的屈服强度≥390MPa，抗拉强度≥510MPa，伸长率≥23％；-15℃夏比V型冲击功≥130J。

4.一种薄规格AS NZS 3678-350L15结构用钢板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤

(3)除鳞：坯料出炉后经除鳞机除去氧化铁皮；

(4)轧制完成后直送热矫机矫直，轧件热矫温度≥500℃；

(5)送冷床自然冷却。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)加热的预热段温度：600-900℃、加热一段温度：900-1150℃、加热二段温度：1100-1260℃、均热段温度：1160-1260℃；加热总时间≥1.0×H分钟，H为坯料厚度/mm。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)采用除鳞机除去钢坯表面的氧化铁皮，除鳞水压≥18MPa。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，第一阶段轧制后所得中间坯的厚度为34-50mm。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，过渡产品包括多种厚度规格，按照生产的先后顺序厚度逐渐减小，但最小不小于目标薄规格产品的厚度。