CN111334721A - 一种正火轧制中厚船板钢及其消除带状组织的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的一种正火轧制中厚船板钢及其消除带状组织的生产方法，包括以下步骤：连铸工序、正火轧制工序和加热工序，其中正火轧制工序为在加热炉加热后，船钢板生产过程采用2道次横向展宽，采用粗轧和精轧控制轧制，粗轧开轧温度≥1100℃，中间坯厚度采用2倍及以上成品厚度；精轧采用奥氏体未再结晶区大压下量轧制，二次开轧温度780～820℃，终轧温度720～770℃；通过调整C含量，降低Mn含量，控制S含量，降低连铸工序中的连铸坯一次带状组织和铸坯中心偏析，在钢板成分中加入Nb、V、Ti等合金元素，满足船板的机械性能要求，减少了轧后离线正火处理，得到具有同等机械性能水平的中厚船板钢板，提高钢板使用可靠性。

Description

一种正火轧制中厚船板钢及其消除带状组织的生产方法
技术领域
本发明涉及钢板热轧技术领域，具体涉及一种正火轧制中厚船板钢及其消除带状组织的生产方法。
背景技术
作为一种中厚船板钢，对钢板的强度有对应等级的强度及韧性要求，尤其对低温冲击性能有严格的标准规定。目前应用于DH36级别中厚船板钢的生产工艺方法，主要包括钢板热轧加离线正火工艺或正火轧制工艺两种方法，通过这两种生产方法来细化晶粒，进而提高强度及低温冲击数值的稳定性。但目前的两种生产工艺无法完全消除钢板存在显微带状组织的问题，并且因显微带状组织的存在导致钢板力学性能的各向异性，同时导致钢板局部位置的塑性和韧性降低的问题。
作为一种正火轧制DH36中厚船板钢，目前正火轧制主要通过控制正火轧制工艺，保证钢板的机械性能及低温冲击性能。对通过正火轧制消除显微带状组织的研究并不多。
作为一种正火轧制DH36中厚船板钢，虽然低温冲击性能可保证较高合格率，但因为常存在不同级别的显微带状组织，导致低温冲击性能并不稳定，会出现低温冲击低值存在的现象，存在一定离散性分布的低温冲击低值，影响船板使用可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种正火轧制中厚船板钢及其消除带状组织的生产方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种正火轧制中厚船板钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.10～0.15％，Si 0.25～0.40％，Mn 0.90～1.10％，P≤0.015％，S≤0.005％，Als 0.025～0.060％，Nb 0.025～0.035％，V 0.020～0.030％，Ti 0.008～0.014％，H≤2ppm，N≤60ppm，O≤30ppm，Ceq≤0.40％，其余为Fe和不可避免杂质。
具体的是，所述船板钢的厚度范围为50～70mm。
一种正火轧制中厚船板钢消除带状组织的生产方法，包括以下步骤：连铸工序、正火轧制工序和加热工序，其中正火轧制工序为在加热炉加热后，船钢板生产过程采用2道次横向展宽，采用粗轧和精轧控制轧制，粗轧开轧温度≥1100℃，中间坯厚度采用2倍及以上成品厚度；精轧采用奥氏体未再结晶区大压下量轧制，二次开轧温度780～820℃，终轧温度720～770℃。
具体的是，所述连铸工序采用弱水冷工艺，其中拉速为0.8-0.9m/min，渣消耗控制在0.50-0.70kg/吨钢，二冷水比水量0.40-0.55L/kg。
具体的是，所述加热工序为预热段温度850～930℃，一段加热温度1030～1100℃，二段加热温度1190～1230℃，均热段温度1200～1230℃，加热炉出炉温度1150～1180℃，在炉时间控制在300～330min。
具体的是，所述奥氏体未再结晶区大压下量轧制工艺，二次开轧的第一道次和第二道次要求压下率20％～25％。
具体的是，还包括炼铁工序、炼钢工序、LF精炼工序和冷床空冷工序。
本发明具有以下有益效果：通过调整C含量，降低Mn含量，控制S含量，降低连铸工序中的连铸坯一次带状组织和铸坯中心偏析，在钢板成分中加入Nb、V、Ti等合金元素，满足船板的机械性能要求，尤其是保证低温冲击性能的稳定性；并在非再结晶区大压下，细化奥氏体晶粒，减少了轧后离线正火处理，得到具有同等机械性能水平的DH36级别中厚船板钢板，有利于减少生产工序，降低钢板的制造成本，提高钢板使用可靠性，从而提高市场竞争力。
附图说明
图1为实施例1所得钢板厚度近表面处组织结构图。
图2为实施例1所得钢板厚度1/4处组织结构图。
图3为实施例1所得钢板厚度1/2处组织结构图。
图4为50mm厚钢板-40℃低温冲击值图(一)。
图5为50mm厚钢板-40℃低温冲击值图(二)。
图6为60mm厚钢板-40℃低温冲击值图(一)。
图7为60mm厚钢板-40℃低温冲击值图(二)。
图8为70mm厚钢板-40℃低温冲击值图(一)。
图9为70mm厚钢板-40℃低温冲击值图(二)。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
一种正火轧制中厚船板钢，该中厚船板钢的级别为DH36级，化学成分的质量分数为C0.10～0.15％，Si 0.25～0.40％，Mn 0.90～1.10％，P≤0.015％，S≤0.005％，Als0.025～0.060％，Nb 0.025～0.035％，V 0.020～0.030％，Ti 0.008～0.014％，H≤2ppm，N≤60ppm，O≤30ppm，Ceq≤0.40％，其余为Fe和不可避免杂质。
如图4-9所示，本发明船板钢的厚度规格为50～70mm。其生产出的50mm、60mm、70mm规格DH36船板检测横向及纵向力学性能结果如下，屈服强度ReL：425～454MPa，抗拉强度Rm：558～575MPa，断后伸长率δ：23.5％～28.5％。
50mm厚钢板-40℃低温冲击功：88～205J(工艺改进前)/159～212J(工艺改进后)。
60mm厚钢板-40℃低温冲击功：74～199J(工艺改进前)/149～201J(工艺改进后)。
70mm厚钢板-40℃低温冲击功：76～177J(工艺改进前)/151～191J(工艺改进后)。
工艺改进后低温冲击值无明显离散分布的低温冲击低值；冷弯合格，钢板综合性能指标全部符合国标及船级社要求。
通过调整C含量，降低Mn含量，控制S含量，降低连铸坯一次带状组织和铸坯中心偏析。在钢板成分中加入Nb、V、Ti等合金元素，并在非再结晶区大压下，细化奥氏体晶粒，这样，生产过程不需经过轧后离线正火处理即可得到机械性能优良的DH36级别船板中厚钢板。
其中C元素：C是仅次于铁的主要元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等。当钢中含碳量在0.5％以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低；为保证钢板强度的同时保证钢的塑韧性，设计碳元素为中低碳含量0.10～0.15％。
Si元素：Si元素作为脱氧剂，控制氧元素含量≤30ppm，并且少量硅能溶于铁素体中提高钢的硬度和强度，设计Si元素含量为0.25～0.40％；
Mn元素：由于Mn价格相对便宜，且能与Fe无限固溶，在提高钢材强度的同时，对塑性的影响相对较小；因此，锰被广泛用于钢中的强化元素，Mn在钢铁冶炼中可与S形成高熔点的MnS，进而消弱和消除S的不良影响。Mn含量并不是越高越好，锰含量的增高，会降低钢的塑性以及焊接性能；通过严格控制S元素含量，降低MnS及复相组织的比例，从而降低铸坯的中心偏析，进而降低铸坯原因导致的带状组织，本设计控制Mn含量为0.90～1.10％。
Al元素：铝作为脱氧剂或合金化元素加入钢中，铝脱氧能力比硅、锰强得多；铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢的冲击韧性，本设计控制Als含量0.025～0.060％。
Nb元素：微量铌可以在不影响钢的塑性或韧性的情况下提高钢的强度；由于有细化晶粒的作用，能提高钢的冲击韧性并降低其脆性转变温度，本设计控制Nb含量0.025～0.035％。
V元素：钒在普通低碳合金钢中能细化晶粒，提高正火后的强度和屈服比及低温特性，改善钢的焊接性能；本设计控制V元素含量0.020～0.030％。
Ti元素：Ti是一种良好的脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素，钛在普通低合金钢中能提高塑性和韧性；由于钛固定了氮和硫并形成碳化钛，提高了钢的强度；本设计控制Ti元素含量0.008～0.014％。
P元素：P是由矿石带入钢中的，磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低；特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称“冷脆”；本设计控制P含量P≤0.015％。
S元素：硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，连铸过程中如果工艺控制不好，容易产生MnS铸坯中心偏析，因此本设计严控S含量S≤0.005％。
一种正火轧制中厚船板钢消除带状组织的生产方法，包括以下主要工序：高炉冶炼铁水→铁水KR→转炉冶炼→LF精炼→CCM→铸坯下线缓冷48小时→铸坯加热→高压水除鳞→正火轧制→冷床空冷。
其中连铸工序采用弱水冷工艺，拉速0.8-0.9m/min，保护渣消耗控制在0.50-0.70kg/吨钢，二冷水比水量0.40-0.55L/kg，有效改善铸态组织，随厚度深入铸坯内部，偏析程度得到明显改善，为后续轧制创造极佳的坯料准备条件。
轧制工艺：采用2道次横向展宽，采用粗轧及精轧两段控制轧制，粗轧开轧温度≥1100℃，中间坯厚度采用2倍及以上成品厚度；二次开轧温度780～820℃，终轧温度720～770℃。
加热工序：预热段温度850～930℃，一段加热温度1030～1100℃，二段加热温度1190～1230℃，均热段温度1200～1230℃，加热炉出炉温度1150～1180℃，在炉时间控制在300～330min。
实施例1
一种正火轧制中厚船板钢及其消除带状组织的生产方法，其化学成分的质量分数为：C0.14％，Si 0.30％，Mn 1.09％，P 0.009％，S 0.003％，Als 0.030％，Nb 0.032％，V0.025％，Ti0.009％，H 2ppm，N 57ppm，O 28ppm，Ceq 0.33％；其余为Fe和不可避免杂质。
连铸工序：采用弱水冷工艺，拉速设定0.85m/min，保护渣消耗0.6kg/吨钢，二冷水比水量0.5L/kg。
加热工序：预热段温度880～900℃，一段加热温度1050～1080℃，二段加热温度1195～1215℃，均热段温度1210～1220℃，加热炉出炉温度1155～1175℃，在炉时间控制在320min。
轧制工序：采用2道次横向展宽，采用粗轧及精轧两段控制轧制，粗轧开轧温度1150℃，150mm中间坯厚度；二次开轧温度800℃，终轧温度760℃；奥氏体未再结晶区大压下量轧制工艺，二次开轧的第一道次和第二道次要求压下率20％～25％。
如图1-3，金相组织检验结果，本方法生产的DH36钢板组织均匀，平均晶粒度9.5～10.5级，说明成分及工艺设计合理，晶粒细化，带状组织均为0～0.5级之间，钢板Z向上晶粒度差异小，钢板强度、塑性优良，冲击性能无低值，使用可靠性更好。
实施例2
一种正火轧制中厚船板钢及其消除带状组织的生产方法，其化学成分的质量分数为：C0.14％，Si 0.31％，Mn 1.06％，P 0.010％，S 0.003％，Als 0.032％，Nb 0.031％，V0.024％，Ti0.008％，H 2ppm，N 58ppm，O 29ppm，Ceq 0.32％；其余为Fe和不可避免杂质。
连铸工序：采用弱水冷工艺，拉速设定0.85m/min，保护渣消耗0.6kg/吨钢，二冷水比水量0.5L/kg。
加热工序：预热段温度880～905℃，一段加热温度1055～1080℃，二段加热温度1195～1220℃，均热段温度1205～1220℃，加热炉出炉温度1150～1175℃，在炉时间控制在310min。
轧制工序：采用2道次横向展宽，采用粗轧及精轧两段控制轧制，粗轧开轧温度1155℃，150mm中间坯厚度；二次开轧温度810℃，终轧温度765℃；奥氏体未再结晶区大压下量轧制工艺，二次开轧的第一道次和第二道次要求压下率20％～25％。
实施例3
一种正火轧制中厚船板钢及其消除带状组织的生产方法，其化学成分的质量分数为：C0.13％，Si 0.30％，Mn 1.09％，P 0.010％，S 0.003％，Als 0.034％，Nb 0.030％，V0.021％，Ti0.009％，H 2ppm，N 56ppm，O 28ppm，Ceq 0.34％；其余为Fe和不可避免杂质。
连铸工序：采用弱水冷工艺，拉速设定0.85m/min，保护渣消耗0.6kg/吨钢，二冷水比水量0.5L/kg。
加热工序：预热段温度885～905℃，一段加热温度1050～1075℃，二段加热温度1190～1215℃，均热段温度1200～1220℃，加热炉出炉温度1150～1180℃，在炉时间控制在315min。
轧制工序：采用2道次横向展宽，采用粗轧及精轧两段控制轧制，粗轧开轧温度1150℃，200mm中间坯厚度；二次开轧温度810℃，终轧温度760℃；奥氏体未再结晶区大压下量轧制工艺，二次开轧的第一道次和第二道次要求压下率20％～25％。
钢板厚度为船板钢厚度，厚钢板也为船板钢。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.一种正火轧制中厚船板钢，其特征在于，由以下重量百分比成分组成：C：0.10～0.15％，Si 0.25～0.40％，Mn 0.90～1.10％，P≤0.015％，S≤0.005％，Als 0.025～0.060％，Nb 0.025～0.035％，V 0.020～0.030％，Ti 0.008～0.014％，H≤2ppm，N≤60ppm，O≤30ppm，Ceq≤0.40％，其余为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的一种正火轧制中厚船板钢，其特征在于：所述船板钢的厚度范围为50～70mm。
3.基于权利要求1-2所述的正火轧制中厚船板钢消除带状组织的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：连铸工序、正火轧制工序和加热工序，其中正火轧制工序为在加热炉加热后，船钢板生产过程采用2道次横向展宽，采用粗轧和精轧控制轧制，粗轧开轧温度≥1100℃，中间坯厚度采用2倍及以上成品厚度；精轧采用奥氏体未再结晶区大压下量轧制，二次开轧温度780～820℃，终轧温度720～770℃。
4.根据权利要求3所述的正火轧制中厚船板钢消除带状组织的生产方法，其特征在于：所述连铸工序采用弱水冷工艺，其中拉速为0.8-0.9m/min，渣消耗控制在0.50-0.70kg/吨钢，二冷水比水量0.40-0.55L/kg。
5.根据权利要求3所述的正火轧制中厚船板钢消除带状组织的生产方法，其特征在于：所述加热工序为预热段温度850～930℃，一段加热温度1030～1100℃，二段加热温度1190～1230℃，均热段温度1200～1230℃，加热炉出炉温度1150～1180℃，在炉时间控制在300～330min。
6.根据权利要求3所述的正火轧制中厚船板钢消除带状组织的生产方法，其特征在于：所述奥氏体未再结晶区大压下量轧制工艺，二次开轧的第一道次和第二道次要求压下率20％～25％。
7.根据权利要求3所述的正火轧制中厚船板钢消除带状组织的生产方法，其特征在于：还包括炼铁工序、炼钢工序和LF精炼工序。
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