CN111020399A - 一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板及其生产方法，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.20%，Si：0.15～0.40%，Mn≤1.50%，P≤0.01%，S≤0.003%，Nb≤0.020%，V≤0.03%，Cr：0.10～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸/模铸、加热、轧制、热处理工序。本发明采用低C、低Mn，添加Nb、V、Cr的成分设计，通过正火空冷热处理工艺，满足了市场对钢板交货态和长时间模焊后性能要求，达到降低成本，简化生产工艺，实现了对传统老产品的升级换代。

Description

一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板及其生产方法。
背景技术
钢种SA516Gr70为传统的容器钢，通常的成分体系为高C低Mn成分体系，C含量0.17～0.21%，Mn含量1.40～1.50%，Nb含量0.015～0.020%，交货态硬度≤200HBW，保交货态和模焊接态两套性能，为保证钢板同时满足交货态和长时间模焊后性能要求，通常要求钢板正火（加速冷却）+回火交货。
为满足市场上对保多套性能钢板优质低价的不懈要求，需要对钢板现有的工艺流程和成分设计进行优化再造，用更简单的生产工艺和更低的生产成本满足更高的质量要求，从而使老品种升级换代。目前工艺优化思路主要为：第一通过保持C含量和Mn含量，添加对钢板冲击韧性有益的合金元素，来保证钢板的交货态和模焊接态各项性能指标满足标准要求；第二对热处理工艺进行优化，原有成分设计中主要成分为C、Mn，加Nb，热处理工艺为正火（加速冷却）+回火，而采用保持C含量和Mn含量，添加微合金元素的成分设计，采用正火空冷即可满足要求。
针对SA516Gr70特有的低屈服高抗拉的性能特点，通过采用保持C含量和Mn含量，添加微合金元素来保证钢板强度的成分设计，采用正火空冷热处理工艺来取代原正火（加速冷却）+回火的热处理工艺来减少生工艺过程，实现了对SA516Gr70钢板交货态和长时间模焊后性能要求，达到降低成本，简化生产工艺，对传统老产品的升级换代，具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板及其生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C≤0.20%，Si：0.15～0.40%，Mn≤1.50%，P≤0.01%，S≤0.003%，Nb≤0.020%，V≤0.03%，Cr：0.10～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度≤150mm。
本发明所述钢板交货态硬度≤200HB，交货态和模焊态性能：屈服强度≥260MPa、抗拉强度485～620MPa、延伸≥17%。
本发明还提供了一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸/模铸、加热、轧制、热处理工序；所述热处理工序，正火保温温度880～910℃，保温系数1.5～3.5min/mm，正火后出炉空冷。
本发明所述冶炼工序，钢包烘烤良好，烘烤温度≥900℃；不允许出钢见渣，出钢温度大于1600℃，出钢C≤0.10%。尽可能采用精料，不得配入压块、渣钢、包底、废锭模等,新包、大补炉及炉况不正常时，均不得冶炼本钢种。
本发明所述LF精炼工序，全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间≥30min，LF精炼总时间≥55min，铝线用量3～5㎏/t钢，石灰用量≥17㎏/t钢，脱氧剂硅铁用量≥2㎏/t钢，过程铝含量≥0.015%，扒渣铝≥0.020%，精炼结束S≤0.005%。
本发明所述VD真空精炼工序，真空度≤66Pa、真空保持时间≥20min，真空前钢水喂Al线，真空后不允许补喂Al线。
本发明所述连铸/模铸工序，连铸工序连铸坯液相线温度1530～1550℃，连铸坯厚度为200～330mm；模铸工序钢锭液相线温度1530～1550℃，钢锭厚度为640～1050mm。
本发明所述加热工序，最高加热温度1250℃，均热段温度1220～1240℃，均热段保温时间≥60min，加热时间系数≥10min/mm，保证钢坯烧透，均匀。
本发明所述轧制工序，Ⅱ阶段开轧温度880～920℃，终轧温度760～880℃，水冷返红温度700～750℃。
模拟焊后热处理工艺：加热温度600±10℃，保温时间为21h，升降温速率≤80℃/h，装出炉温度≤400℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明采用低C、低Mn，添加Nb、V、Cr的成分设计，通过正火空冷热处理工艺，所得具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板厚度规格≤150mm，钢板交货态硬度≤200HB，交货态性能：屈服强度≥260MPa、抗拉强度485～620MPa、延伸率≥17%；模焊态硬度硬度≤200HB，交货态性能：屈服强度≥260MPa、抗拉强度485～620MPa、延伸≥17%。2、本发明满足了市场对钢板交货态和长时间模焊后性能要求，达到降低成本，简化生产工艺，实现了对传统老产品的升级换代。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70厚度为45mm，其化学成分组成及其质量百分含量见表1。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢包烘烤良好，烘烤温度920℃；不允许出钢见渣，出钢温度1610℃，出钢C：0.07%；
（2）LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间32min，LF精炼总时间58min，铝线用量3.4㎏/t钢，石灰用量20㎏/t钢，脱氧剂硅铁用量3㎏/t钢，过程铝含量0.017%，扒渣铝0.023%，精炼结束S：0.004%；
（3）VD真空精炼工序：真空度37Pa、真空保持时间25min，抽真空时不能大吹氩，氩气流量为310L/min，真空后不允许补喂Al线；
（4）连铸工序：连铸坯厚度为200mm、液相线温度1530℃；
（5）加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1240℃，均热段保温时间70min，加热时间系数12min/mm，保证钢坯烧透，均匀；
（6）加热工序：Ⅱ阶段开轧温度900℃，终轧温度840℃，水冷返红温度750℃；
（7）热处理工序：正火保温温度900℃，保温系数2min/mm，正火后出炉空冷。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的交货态和模焊态性能指标见表2。
实施例2
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70厚度为58mm，其化学成分组成及其质量百分含量见表1。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢包烘烤良好，烘烤温度940℃；不允许出钢见渣，出钢温度1650℃，出钢C：0.09%；
（2）LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间35min，LF精炼总时间60min，铝线用量5.0㎏/t钢，石灰用量22㎏/t钢，脱氧剂硅铁用量2.5㎏/t钢，过程铝含量0.019%，扒渣铝0.025%，精炼结束S：0.002%；
（3）VD真空精炼工序：真空度37Pa、真空保持时间23min，抽真空时不能大吹氩，氩气流量为290/min，真空后不允许补喂Al线；
（4）连铸工序：连铸坯厚度为200mm、液相线温度1533℃；
（5）加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1230℃，均热段保温时间66min，加热时间系数14min/mm，保证钢坯烧透，均匀；
（6）加热工序：Ⅱ阶段开轧温度890℃，终轧温度770℃，水冷返红温度725℃；
（7）热处理工序：正火保温温度880℃，保温系数2.5min/mm，正火后出炉空冷。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的交货态和模焊态性能指标见表2。
实施例3
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70厚度为68mm，其化学成分组成及其质量百分含量见表1。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢包烘烤良好，烘烤温度910℃；不允许出钢见渣，出钢温度1630℃，出钢C：0.06%；
（2）LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间33min，LF精炼总时间57min，铝线用量3.0㎏/t钢，石灰用量19㎏/t钢，脱氧剂硅铁用量2.3㎏/t钢，过程铝含量0.016%，扒渣铝0.021%，精炼结束S：0.003%；
（3）VD真空精炼工序：真空度39Pa、真空保持时间21min，抽真空时不能大吹氩，氩气流量为300L/min，真空后不允许补喂Al线；
（4）连铸工序：连铸坯厚度为300mm、液相线温度1532℃；
（5）加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1225℃，均热段保温时间63min，加热时间系数13min/mm，保证钢坯烧透，均匀；
（6）加热工序：Ⅱ阶段开轧温度910℃，终轧温度800℃，水冷返红温度745℃；
（7）热处理工序：正火保温温度890℃，保温系数2.8min/mm，正火后出炉空冷。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的交货态和模焊态性能指标见表2。
实施例4
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70厚度为89mm，其化学成分组成及其质量百分含量见表1。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢包烘烤良好，烘烤温度930℃；不允许出钢见渣，出钢温度1620℃，出钢C：0.05%；
（2）LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间38min，LF精炼总时间62min，铝线用量3.9㎏/t钢，石灰用量21㎏/t钢，脱氧剂硅铁用量2.8㎏/t钢，过程铝含量0.018%，扒渣铝0.027%，精炼结束S：0.004%；
（3）VD真空精炼工序：真空度38Pa、真空保持时间27min，抽真空时不能大吹氩，氩气流量为305L/min，真空后不允许补喂Al线；
（4）连铸工序：连铸坯厚度为300mm、液相线温度1534℃；
（5）加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1235℃，均热段保温时间64min，加热时间系数12.5min/mm，保证钢坯烧透，均匀；
（6）加热工序：Ⅱ阶段开轧温度880℃，终轧温度785℃，水冷返红温度730℃；
（7）热处理工序：正火保温温度895℃，保温系数2.2min/mm，正火后出炉空冷。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的交货态和模焊态性能指标见表2。
实施例5
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70厚度为105mm，其化学成分组成及其质量百分含量见表1。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢包烘烤良好，烘烤温度950℃；不允许出钢见渣，出钢温度1625℃，出钢C：0.08%；
（2）LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间36min，LF精炼总时间56min，铝线用量4.0㎏/t钢，石灰用量18㎏/t钢，脱氧剂硅铁用量2.7㎏/t钢，过程铝含量0.020%，扒渣铝0.024%，精炼结束S：0.002%；
（3）VD真空精炼工序：真空度36Pa、真空保持时间22min，抽真空时不能大吹氩，氩气流量为305L/min，真空后不允许补喂Al线；
（4）连铸工序：连铸坯厚度为330mm、液相线温度1535℃；
（5）加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1228℃，均热段保温时间65min，加热时间系数13.5min/mm，保证钢坯烧透，均匀；
（6）加热工序：Ⅱ阶段开轧温度885℃，终轧温度760℃，水冷返红温度740℃；
（7）热处理工序：正火保温温度905℃，保温系数2.5min/mm，正火后出炉空冷。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的交货态和模焊态性能指标见表2。
实施例6
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70厚度为115mm，其化学成分组成及其质量百分含量见表1。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢包烘烤良好，烘烤温度925℃；不允许出钢见渣，出钢温度1645℃，出钢C：0.06%；
（2）LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间34min，LF精炼总时间59min，铝线用量4.1㎏/t钢，石灰用量25㎏/t钢，脱氧剂硅铁用量3.2㎏/t钢，过程铝含量0.021%，扒渣铝0.026%，精炼结束S：0.003%；
（3）VD真空精炼工序：真空度35Pa、真空保持时间24min，抽真空时不能大吹氩，氩气流量为320L/min，真空后不允许补喂Al线；
（4）模铸工序：钢锭厚度为960mm、液相线温度1535℃；
（5）加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1232℃，均热段保温时间68min，加热时间系数15min/mm，保证钢坯烧透，均匀；
（6）加热工序：Ⅱ阶段开轧温度895℃，终轧温度790℃，水冷返红温度700℃；
（7）热处理工序：正火保温温度886℃，保温系数3.5min/mm，正火后出炉空冷。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的交货态和模焊态性能指标见表2。
实施例7
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70厚度为127mm，其化学成分组成及其质量百分含量见表1。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢包烘烤良好，烘烤温度900℃；不允许出钢见渣，出钢温度1605℃，出钢C：0.07%；
（2）LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间30min，LF精炼总时间61min，铝线用量4.5㎏/t钢，石灰用量23㎏/t钢，脱氧剂硅铁用量2㎏/t钢，过程铝含量0.018%，扒渣铝0.020%，精炼结束S：0.001%；
（3）VD真空精炼工序：真空度39Pa、真空保持时间20min，抽真空时不能大吹氩，氩气流量为300L/min，真空后不允许补喂Al线；
（4）模铸工序：钢锭厚度为960mm、液相线温度1531℃；
（5）加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1240℃，均热段保温时间62min，加热时间系数10min/mm，保证钢坯烧透，均匀；
（6）加热工序：Ⅱ阶段开轧温度915℃，终轧温度800℃，水冷返红温度710℃；
（7）热处理工序：正火保温温度910℃，保温系数3min/mm，正火后出炉空冷。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的交货态和模焊态性能指标见表2。
实施例8
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70厚度为150mm，其化学成分组成及其质量百分含量见表1。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、加热、轧制、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：钢包烘烤良好，烘烤温度935℃；不允许出钢见渣，出钢温度1615℃，出钢C：0.10%；
（2）LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间37min，LF精炼总时间55min，铝线用量3.6㎏/t钢，石灰用量17㎏/t钢，脱氧剂硅铁用量3.5㎏/t钢，过程铝含量0.015%，扒渣铝0.022%，精炼结束S：0.005%；
（3）VD真空精炼工序：真空度38Pa、真空保持时间26min，抽真空时不能大吹氩，氩气流量为310L/min，真空后不允许补喂Al线；
（4）模铸工序：钢锭厚度为1050m、液相线温度1532℃；
（5）加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1220℃，均热段保温时间60min，加热时间系数14.5min/mm，保证钢坯烧透，均匀；
（6）加热工序：Ⅱ阶段开轧温度920℃，终轧温度880℃，水冷返红温度720℃；
（7）热处理工序：正火保温温度908℃，保温系数1.5min/mm，正火后出炉空冷。
本实施例具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板SA516Gr70的交货态和模焊态性能指标见表2。
表1 实施例1-8钢板的化学成分组成及其质量百分含量（%）
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表1中成分余量为Fe和不可避免的杂质。
表2 实施例1-8钢板的交货态和模焊态性能指标
Figure DEST_PATH_IMAGE004
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 (10)

1.一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板，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≤0.20%，Si：0.15～0.40%，Mn≤1.50%，P≤0.01%，S≤0.003%，Nb≤0.020%，V≤0.03%，Cr：0.10～0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板，其特征在于，所述钢板厚度≤150mm。
3.根据权利要求1所述的一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板，其特征在于，所述钢板交货态硬度≤200HB，交货态和模焊态性能：屈服强度≥260MPa、抗拉强度485～620MPa、延伸≥17%。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸/模铸、加热、轧制、热处理工序；所述热处理工序，正火保温温度880～910℃，保温系数1.5～3.5min/mm，正火后出炉空冷。
5.根据权利要求4所述的一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，钢包烘烤良好，烘烤温度≥900℃；不允许出钢见渣，出钢温度大于1600℃，出钢C≤0.10%。
6.根据权利要求4所述的一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序，全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间≥30min，LF精炼总时间≥55min，铝线用量3～5㎏/t钢，石灰用量≥17㎏/t钢，脱氧剂硅铁用量≥2㎏/t钢，过程铝含量≥0.015%，扒渣铝≥0.020%，精炼结束S≤0.005%。
7.根据权利要求4所述的一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板的生产方法，其特征在于，所述VD真空精炼工序，真空度≤66Pa、真空保持时间≥20min，真空前钢水喂Al线，真空后不允许补喂Al线。
8.根据权利要求4-7任意一项所述的一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板的生产方法，其特征在于，所述连铸/模铸工序，连铸工序连铸坯液相线温度1530～1550℃，连铸坯厚度为200～330mm；模铸工序钢锭液相线温度1530～1550℃，钢锭厚度为640～1050mm。
9.根据权利要求4-7任意一项所述的一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，最高加热温度1250℃，均热段温度1220～1240℃，均热段保温时间≥60min，加热时间系数≥10min/mm，保证钢坯烧透，均匀。
10.根据权利要求4-7任意一项所述的一种具有长时间模焊性能的正火空冷型钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，Ⅱ阶段开轧温度880～920℃，终轧温度760～880℃，水冷返红温度700～750℃。
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