CN111440930A - 一种as nzs 3678-350l15z15-z35正火态结构用钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种AS NZS 3678‑350L15Z15‑Z35正火态结构用钢板，以Fe为基础元素并包含如下元素成分：C：0.13～0.17％，Si：0.10～0.50％，Mn：1.35～1.65％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.08％，Ni：0.10～0.30％，Cu：0.10～0.35％，Al：0.02～0.04％，V：0.02～0.045％，Nb：0.02～0.045％，Ti：0.01～0.025％，N：≤0.008％及不可避免的杂质元素；碳当量0.43‑0.46％的AS/NZS 3678‑350L15(Z15‑Z35)牌号。经过“铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸机铸坯、坯料加热、控制轧制、冷却、正火及精整”等生产工序，能生产出厚度100mm、交货状态为N(正火)的AS/NZS 3678‑350L15(Z15‑Z35)结构用钢板；其屈服强度≥365MPa，抗拉强度≥500MPa，伸长率≥23％；‑15℃夏比V型冲击功≥120J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。

Description

一种AS NZS 3678-350L15Z15-Z35正火态结构用钢板及其制 造方法
技术领域
本发明涉及Z15-Z35结构用钢，尤其涉及一种AS/NZS 3678-350系列结构用钢。
背景技术
随着世界各国国民经济的快速发展，机械、桥梁、建筑用厚钢板的市场需求量越来越大；对钢板厚度规格要求不断增加。澳大利亚资源丰富但钢铁产品尤其是中厚板、大厚度产品主要仍然依赖进口。为增加钢铁产品向澳大利亚的出口量，研究开发满足澳大利亚标准AS/NZS 3678-350的结构用钢系列产品就十分必要。
公开号103276312B发明的“一种80-120mm特厚高强度钢板及其利用连铸坯生产的方法”。该方法采用“250-300mm连铸坯、轧制+调质工艺”生产出屈服强度＞700MPa、抗拉强度＞800MPa、延长率＞14％，-20℃冲击KV2为70-160J高强度钢板。该方法生产周期长、生产成本高、且交货状态为调质。其与本发明无任何关联。
公开号CN101348879B发明的“一种100mm低合金高强度特厚钢板及其制造方法”。该方法采用“连铸坯+控轧控冷”工艺生产符合GB/T1591-1994性能要求的100mmQ345C厚板。从发明公开的资料中显示：该方法生产的钢板，交货状态为控轧控冷(TMCP)；屈服强度最大值仅为335MPa。根据ACC工艺装备的特性：该方法生产的钢板头部、尾部性能存在较大差异且极不稳定。
公开号105803330 B发明的“一种正火船体用结构钢板及其制备方法”。该发明采用的“连铸坯料+正火热处理交货状态”生产技术。用300mm厚度连铸坯料，生产最大成品厚度规格80mm、EH36级高强度船板。
发明内容
当前我国生产的Q345或Q355厚度在80—120mm钢板产品，执行GB/T 1591或GB 712等标准。这些钢板产品不适用于澳大利亚/新西兰联合标准委员会BD-023结构钢技术委员会制定的AS/NZS3678：2016标准。
本发明为满足我国向澳大利亚出口的商品中增加钢铁产品及其制品的品种货物贸易出口，研究开发AS/NZS 3678-350L15(Z15-Z35)结构用钢产品。本发明采用360-450mm连铸坯生产100mm厚、交货状态为N(正火)的AS/NZS 3678-350L15(Z15-Z35)结构用钢板，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；其产品的同板性能均匀、稳定。
本申请产品实现了如下两个目的：
1)满足市场(客户)需要，有些客户或工程项目设计中明确要求，钢板必须是正火产品。产品标准AS/NZS 3678:2016中有N(正火)、CR(控制轧制)、AR(热轧)、TMCP(控轧控冷)、QT(调质)等交货状态，若生产的产品不是客户需要的交货状态，则会失去市场(客户)。
2)本发明制造方法适用性广。即使时生产能力弱的企业也能生产，本方法在制造过程中对控制轧制的待温温度无要求，即控制轧制的难度降低了。对于生产能力强的特钢生产企业，制造过程中第二阶段的轧制温度可以采用较高的轧制温度区间(相对CR生产工艺而言)，从而释放生产产能，扩大产量，生产成本则会降低，产品质量稳定。
本发明的具体技术方案为：一种AS NZS 3678-350L15Z15-Z35正火态结构用钢板，化学成分以Fe为基础元素并包含如下元素成分(wt％)：C：0.13～0.17％，Si：0.10～0.50％，Mn：1.35～1.65％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.08％，Ni：0.10～0.30％，Cu：0.10～0.35％，Cr+Ni+Cu+Mo≤1.0％，Al：0.02～0.04％，V：0.02～0.045％，Nb：0.02～0.045％，Ti：0.01～0.025％，N：≤0.008％及不可避免的杂质元素；碳当量(＝(C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)))在0.41～0.47％，进一步地在0.43-0.46％。
AS/NZS 3678：2016标准规定：350等级钢板的化学成分Cr+Ni+Cu+Mo≤1.0％，其中Cr≤0.25％、Ni≤0.30％、Cu≤0.40％、Mo≤0.08％；不论这四种元素作添加元素还是残余元素，其总和应满足前述要求。目前其它国家的相关联产品标准无此要求，若这四种元素无法满足前述标准，则钢板不符合AS/NZS 3678：2016标准。
本发明设计的冶炼成分各元素的主要作用:
C:C元素在Fe中形成间隙固溶体的溶质元素，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；但韧性却受到影响。故本发明将钢中的C含量控制0.13-0.17％。
Mn:Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，是保证钢的强度和韧性的必要元素，锰和铁形成固溶体，能提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。Mn与S结合形成MnS，避免晶界处形成FeS而导致的热裂纹。Mn含量太低不能满足产品强度要求，因此，综合考虑,Mn含量应该控制在1.35％-1.65％。
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S含量尽可能低，过低导致生产成本高涨。为此，优选为S≤0.005％。
Nb:Nb能在低合金钢加热时阻止晶粒长大；在轧制过程中通过应变诱导，析出Nb的碳化物沉淀在晶界和位错上，阻止奥氏体形变再结晶，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。
V：V除了具备Nb元素特性外，Nb-V复合加入时，其强度比单独加Nb的高。还可使奥氏体晶粒进一步细化，使冷却后的铁素体晶粒更细小，有利于韧性的改善。
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和VN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。
Ni:Ni是非碳化物形成元素。它降低共析点的含C量，增加珠光体的体积分数，有利于提高强度。但Ni含量不宜过高，否则增大过冷奥氏体的稳定性而降低强度，且增加成本。因此其含量控制合宜范围内。
Al：Al既是脱氧剂又是良好的细化晶粒元素，铝可以与钢中的N结合成细小弥散分布的AlN第二相粒子，阻碍晶界的移动，抑制奥氏体晶粒长大，从本质上细化了钢的本质晶粒，提高了奥氏体粗化温度。铝还可以抑制钢的时效，改善钢在低温时的韧性，特别是降低钢的脆性转变温度，本发明限定为0.02％-0.04％。
本发明正火态结构用钢板的制造包括：铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸机铸坯、坯料加热、控制轧制、冷却、正火及精整。
采用上述组分设计和制备方法能生产出厚度达100mm、交货状态为N(正火态)的AS/NZS 3678-350L15(Z15-Z35)结构用钢板；其屈服强度≥365MPa，抗拉强度≥500MPa，伸长率≥23％；-15℃夏比V型冲击功≥120J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100mm厚钢板横断面1/4处的显微组织。
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，以下描述本申请结构钢的制造方法。
采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、去除杂质、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：0.13～0.17％，Si：0.10～0.50％，Mn：1.35～1.65％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.08％，Ni：0.10～0.30％，Cu：0.10～0.35％，Al：0.02～0.04％，V：0.02～0.045％，Nb：0.02～0.045％，Ti：0.01～0.025％，N：≤0.008％及不可避免的杂质元素；碳当量0.43-0.46％的AS/NZS3678-350L15(Z15-Z35)连铸坯。
经宽厚板连铸机恒温、恒速及合理的二冷工艺、凝固未端动态轻压下、电磁搅拌生产出360-450mm坯料。将坯料定尺，坯料下线堆缓冷≥48小时。将精整合格的坯料按生产计划发送轧钢生产。AS/NZS 3678-350L15(Z15-Z35)坯料经低倍组织检查显示：中心偏析：B类:0.5-1.0级、C:0-1.0级；中心疏松：0.5-1.0级；中心裂纹：0-0.5级；其它均无。
加热工艺：加热炉的预热段温度：650-850℃、加热一段温度：850-1150℃、加热二段温度：1150-1250℃、均热段温度：1160-1230℃；加热总时间≥380分钟。坯料内各段应匀速步进；坯料出炉后经粗除鳞机和精除鳞机除去氧化铁皮；粗除鳞水压≥19MPa(包括精除鳞)，开始热轧。
控轧分二阶段：粗轧控制轧制和精轧控制轧制。粗轧的控制轧制：开轧温度≥1000℃，经5-9道次，待温厚度190-210mm。精轧的控制轧制：待温后开轧温度830±20℃，经5-7道次轧制，终轧温度为780-840℃；精轧后三道累计压下率≥26％。轧制完成后直送热矫机矫直，轧件热矫温度≥550℃；之后送冷床冷却；冷却≥300℃则下线堆缓冷，堆缓冷时间≥36小时。
控制轧制是在热轧过程中把金属塑性形变和固态相变结合起来而而省去轧制后热处理的工序。这既能生产出强度、韧性兼优的钢材产品，而又能节约能耗的一项新工艺。控制轧制主要要用于含有微量元素的低碳钢，主要的轧制工艺是：控制轧制参数包括温度、变形量等，以控制再结晶过程，获得所要求的组织和性能。加入某些微量元素可使钢的再结晶开始温度升高，同时适当降低轧制温度；从而使多道次变形的效果叠加，使再结晶在较大的变形量和较低的温度下进行，使钢材获得符合产品要求的组织和性能的产品。
送热处理工序进行正火,正火温度为880±10℃，在炉时间(1.8-2.0)×产品厚度(分)。正火出炉后经冷床冷却至＜200℃，然后表观质量检验、探伤检验、理化性能检验、剪切(切割)、入库。
具体实施例：本发明设计冶炼化学成分提供的AS/NZS 3678-350L15Z35、厚370mm连铸坯料，生产轧制100mm厚度钢板。用连铸坯370×2600×3200mm，轧制成品板100×2900×L(长度)mm。该产品为最大生产厚度。坯料冷装入加热炉，加热炉的预热段温度：700-850℃、加热一段温度：950-1050℃、加热二段温度：1100-1240℃、均热段温度：1200-1210℃；加热总时间390分钟。出炉除鳞后，开始粗轧，粗轧轧制6道次，待温厚度200mm，待温后进行精轧，精轧开轧温度805℃，经5道次轧制，终轧温度791℃；轧制完成后，经矫直机矫3遍后送冷床自然冷却，冷却至330℃下线堆缓冷；经40小时后送热处理工序进行正火，正火温度为880℃，钢板在炉时间180分钟；钢板出炉送冷床自然冷却，冷却至180℃下线。然后再质量检验、取样、理化检验。理化性能检验结果见表1。金相组织如图1
表1
Figure BDA0002415314010000051
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 (7)

1.一种AS NZS 3678-350L15Z15-Z35正火态结构用钢板，化学成分按重量百分含量计算是以Fe为基础元素并包含C：0.13～0.17％，Si：0.10～0.50％，Mn：1.35～1.65％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Cr：≤0.25％，Mo：≤0.08％，Ni：0.10～0.30％，Cu：0.10～0.35％，Cr+Ni+Cu+Mo≤1.0％，Al：0.02～0.04％，V：0.02～0.045％，Nb：0.02～0.045％，Ti：0.01～0.025％，N：≤0.008％及不可避免的杂质元素；碳当量＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)在0.43—0.46％。
2.根据权利要求1所述的AS NZS 3678-350L15Z15-Z35正火态结构用钢板，其特征在于：钢板的最大生产厚度100mm。
3.根据权利要求1所述的AS NZS 3678-350L15Z15-Z35正火态结构用钢板，其特征在于：钢板以正火态交货，屈服强度≥365MPa，抗拉强度≥500MPa，伸长率≥23％；-15℃夏比V型冲击功≥120J。
4.一种制备权利要求1-3中任一权限所述的AS NZS 3678-350L15Z15-Z35正火态结构用钢板的方法，其特征在于：包括如下步骤
(1)坯料：选择符合化学成分的连铸坯或浇注坯作为坯料，坯料的低倍组织满足：中心偏析：B类:0.5-1.0级、C:0-1.0级；中心疏松：0.5-1.0级；中心裂纹：0-0.5级；
(2)加热：预热段温度：650-850℃、加热一段温度：850-1150℃、加热二段温度：1150-1250℃、均热段温度：1160-1230℃；加热总时间≥380min；
(3)除鳞：除去氧化铁皮；
(4)控轧：包括粗轧控制轧制和精轧控制轧制，粗轧的控制轧制：开轧温度≥1000℃，经5-9道次轧成待温厚度，粗轧前5道次中至少有1道次在轧机能力允许下，压下量≥40mm或压下率10-20％；精轧的控制轧制：待温后开轧温度830±20℃，经5-7道次轧制成成品厚度，终轧温度为780-8400℃，精轧后三道累计压下率≥26％；
(5)轧制完成后直送热矫机矫直，轧件热矫温度≥550℃；
(6)之后送冷床冷却：冷却≥300℃则下线堆缓冷，堆缓冷时间≥36小时；
(7)正火：正火温度880±10℃，在炉时间(1.8-2.0)min/mm×产品厚度mm；
(8)正火出炉后由冷床冷却至200℃以下。
5.根据权利要求4所述AS NZS 3678-350L15Z15-Z35正火态结构用钢板的制备方法，其特征在于：所述坯料的厚度为360-450mm。
6.根据权利要求4所述AS NZS 3678-350L15Z15-Z35正火态结构用钢板的制备方法，其特征在于：步骤(3)的除鳞采用粗除鳞机和精除鳞机除去氧化铁皮，粗除鳞和精除鳞的除鳞水压均≥19MPa。
7.根据权利要求4所述AS NZS 3678-350L15Z15-Z35正火态结构用钢板的制备方法，其特征在于：步骤(4)粗轧后的待温坯料厚度为190-210mm。
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