CN111440982A - 一种q345b钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Q345B钢板及其生产方法，属于结构钢领域。提供的Q345B钢板化学成分按照质量百分比计为：C：0.16～0.18％；Si：0.22～0.32％；Mn：0.3～0.4％；Ti:0.045～0.055％；P≤0.016％；S≤0.005％；Ca：0.0012～0.0027％；Als：0.015～0.030％；其余为铁和不可避免杂质。本发明通过合适的冶炼、连铸、加热、轧制、控冷工艺，生产出了综合性能良好的Q345B钢板，屈服强度在375MPa～420MPa之间，抗拉强度在502～535MPa之间，延伸率在32％～36％之间，‑20℃冲击功在125J～175J之间。

Description

一种Q345B钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于结构钢领域，具体涉及一种Q345B钢板及其生产方法。
背景技术
Q345B低合金高强度结构钢板在工程机械用钢、桥梁建造、设备结构件制作等领域广泛应用。Q345B钢板国家标准要求20℃的冲击功不小于34J，要求钢板具有较高强度的同时，还需要有良好的韧性。Q345B钢板的最终组织一般为铁素体+珠光体，其成分设计常常采用C-Mn成分设计，或在C-Mn成分基础上添加一定量的Nb、V、Ti等微合金，并通过控轧、控冷工艺来充分细化铁素体晶粒保证钢板的强度或韧性满足要求。
文献CN 102312156A公开一种60mm以下保性能低合金Q345E+B钢板及其生产方法，提供了一种屈服强度345MPa级结构钢生产方法。该方法生产强度满足要求，韧性也较好。但该方法需要加入Nb、V、Ni等微合金，合金成本较高。
文献CN 105063472A公开一种低成本345MPa级别低合金钢板及其生产方法，提供了一种屈服强度345MPa级结构用钢板的生产方法。该方法生产强度满足要求，韧性也较好。但该方法要加入较多的硼和氮，钢板容易产生裂纹，性能稳定性也较差，对冶炼和连铸的控制要求较高。
文献CN 105420599A公开一种Q345降合金钢板的生产方法，提供了一种屈服强度345MPa级钢板的生产方法。该方法生产强度满足要求，韧性也较好。但该方法需要添加较多的Mn，合金成本高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明的一个方面提供一种Q345B钢板，其化学成分按照质量百分比计为：C：0.16～0.18％；Si：0.22～0.32％；Mn：0.3～0.4％；Ti:0.045～0.055％；P≤0.016％；S≤0.005％；Ca：0.0012～0.0027％；Als：0.015～0.030％；其余为铁和不可避免杂质。
上述Q345B钢板的力学性能满足：屈服强度在375MPa～420MPa之间，抗拉强度在502～535MPa之间，延伸率在32％～36％之间，-20℃冲击功在125J～175J之间。
上述Q345B钢板的厚度为14mm～40mm。
本发明另一方面提供一种Q345B钢板的生产方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工艺，其中：
1)冶炼：钢水进行RH炉处理，在真空度不超过120Pa下处理时间不低于15分钟；
2)连铸：连铸时采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌频率为6.5Hz，电流为282A，压下位置为6、7、8段，压下量为2.1mm、2.1mm、2.1mm，连铸坯的厚度为250mm；
3)加热工艺：采用步进式加热炉，连铸坯出炉温度1200-1220℃，加热时间210～270分钟，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.20m/min；
4)14mm～21mm厚钢板轧制成型工艺：连铸坯加热好之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为连铸坯厚度，第一阶段开轧温度1190～1210℃，第一阶段终轧温度≥990℃，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率≥8％，第一阶段轧制速度为2.2～3.5m/s；第二阶段钢板的开轧厚度为3.0倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为910～940℃，第二阶段终轧温度为830～850℃；第二阶段轧制速度为3.5～5m/s，轧制完成后进行层流冷却，冷却速度为25～30℃/s，终冷温度为690～720℃；
5)＞21mm～40mm厚钢板轧制成型工艺：连铸坯加热好之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为连铸坯厚度，第一阶段开轧温度1190～1210℃，第一阶段终轧温度≥1020℃，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率≥10％，第一阶段轧制速度为2～3m/s；第二阶段钢板的开轧厚度为2.7～3倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为890～920℃，第二阶段终轧温度为830～850℃；第二阶段轧制速度为2.5～3.5m/s，轧制完成后进行层流冷却，冷却速度为10～20℃/s，终冷温度为690～720℃。
基于以上技术方案提供的Q345B钢板的生产方法采用低成本成分设计，只采用廉价的Si、Mn、Ti等合金，通过合适的加热、控轧、控冷工艺就得到了综合性能良好的Q345B钢板，数据表明，该Q345B钢板屈服强度在375MPa～420MPa之间，抗拉强度在502～535MPa之间，延伸率在32％～36％之间，-20℃冲击功在125J～175J之间。钢板的强度、塑性、韧性良好，组织为细小的铁素体+珠光体。综上所述，本发明提供一种表面质量良好、强度和韧性匹配良好的Q345B钢板及其生产方法，并且该方法工艺简单，成本低，适合大范围推广使用。
附图说明
图1为实施例1的钢板的金相组织图；
图2为实施例2的钢板的金相组织图；
图3为实施例3的钢板的金相组织图；
图4为实施例4的钢板的金相组织图；
图5为实施例5的钢板的金相组织图；
图6为实施例6的钢板的金相组织图。
具体实施方式
本发明提供一种Q345B钢板及其生产方法，其中提供的Q345B钢板的化学成分按照质量百分计为：C：0.16～0.18％；Si：0.22～0.32％；Mn：0.3～0.4％；Ti:0.045～0.055％；P≤0.016％；S≤0.005％；Ca：0.0012～0.0027％；Als：0.015～0.030％；其余为铁和不可避免杂质。
连铸坯采用较高的加热温度，主要是为了加热时钢中的Ti能充分的固溶进去，以便在轧制和轧后冷却时，Ti的碳、氮化物能充分析出来，改善钢板的组织。对加热好的连铸坯在奥氏体再结晶区和非再结晶区进行控制轧制。该钢种采用两阶段控制轧制，第一阶段控制轧制属于高温区的奥氏体再结晶控制轧制，这一阶段采用低速、大压下的轧制策略。较大的单道次压下率能使轧制变形充分渗透至钢板中心，充分细化奥氏体晶粒并均匀奥氏体组织，同时轧制产生的高温焊合作用很大程度上消除了铸坯内部的疏松、微裂纹等缺陷，使钢板的致密度提高，材料综合性能改善；第一阶段轧制时由于坯子较厚，温降慢，采用低速轧制使钢板每一道次轧完都有较大的温降，这样每轧制一道次就会对晶粒进行不同程度细化，最终达到充分细化奥氏体晶粒的目的；还有轧制时轧制速度低，变形抗力小，容易实现较大的单道次压下率。第一阶段采用较低的终轧温度是为了获得细小的奥氏体晶粒。
第一阶段轧制结束后，中间坯在辊道上摆动降温，降温至第二阶段开轧温度时开始轧制，第二阶段的轧制属于低温非再结晶控轧。通过Ti的碳氮化物析出，钉扎位错，晶粒内部在轧制变形下产生应变，通过多道次轧制，较大的累积压下量，晶粒内部积累了大量的形变能和相变形核位置。通过轧后快速冷却到合适的温度，完成奥氏体向铁素体和珠光体转变，和Ti的碳氮化物在铁素体中析出，得到合适的组织和机械性能。
最终获得的钢板的强度、塑性、韧性良好，组织为细小的铁素体+珠光体。钢板的屈服强度在375MPa～420MPa之间，抗拉强度在502～535MPa之间，延伸率在32％～36％之间，-20℃冲击功在125J～175J之间。
以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，以下实施例仅在于说明本发明的内容以便于理解，并不在于限制本发明的内容。
实施例1：
钢水进行RH处理，处理时真空度在120Pa以下的时间为15分钟，板坯连铸时电磁搅拌的频率为6.5Hz，电流为282A，压下位置为6、7、8段，压下量为2.1mm、2.1mm、2.1mm，获得的连铸坯厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.20m/min，出炉温度为1220℃，加热时间为210分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.16％，Si 0.22％，Mn 0.3％，Ti 0.045，P 0.016％，S 0.005％，Als0.015％，Ca 0.0012％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为14mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表1，其力学性能见表2，钢板的金相组织如图1所示。
表1轧制及冷却工艺
Figure BDA0002432011370000041
表2钢板力学性能
Figure BDA0002432011370000042
实施例2：
钢水进行RH处理，处理时真空度在120Pa以下的时间为15分钟，连铸时电磁搅拌的频率为6.5Hz，电流为282A，压下位置为6、7、8段，压下量为2.1mm、2.1mm、2.1mm，连铸坯厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.20m/min，出炉温度为1190℃，加热时间为270分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.18％，Si 0.32％，Mn 0.4％，Ti 0.055，P 0.014％，S 0.004％，Als 0.03％，Ca0.0027％,余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为21mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表3，其力学性能见表4，钢板的金相组织如图2所示。
表3轧制及冷却工艺
Figure BDA0002432011370000043
表4钢板力学性能
Figure BDA0002432011370000044
实施例3：
钢水进行RH处理，处理时真空度在120Pa以下的时间为15分钟，板坯连铸时电磁搅拌的频率为6.5Hz，电流为282A，压下位置为6、7、8段，压下量为2.1mm、2.1mm、2.1mm，连铸坯厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.20m/min，出炉温度为1205℃，加热时间为255分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.17％，Si 0.26％，Mn 0.35％，Ti 0.051，P 0.013％，S 0.003％，Als 0.028％，Ca0.0022％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为18mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表5，其力学性能见表6，钢板的金相组织如图3所示。
表5轧制及冷却工艺
Figure BDA0002432011370000051
表6钢板力学性能
Figure BDA0002432011370000052
实施例4：
钢水进行RH处理，处理时真空度在120Pa以下的时间为15分钟，板坯连铸时电磁搅拌的频率为6.5Hz，电流为282A，压下位置为6、7、8段，压下量为2.1mm、2.1mm、2.1mm，连铸坯的厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.20m/min，出炉温度为1201℃，加热时间为238分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.16％，Si 0.25％，Mn 0.36％，Ti 0.052，P 0.014％，S 0.004％，Als 0.027％，Ca 0.0021％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为40mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表7，其力学性能见表8，钢板的金相组织如图4所示。
表7轧制及冷却工艺
Figure BDA0002432011370000053
表8钢板力学性能
Figure BDA0002432011370000061
实施例5：
钢水进行RH处理，处理时真空度在120Pa以下的时间为15分钟，板坯连铸时电磁搅拌的频率为6.5Hz，电流为282A，压下位置为6、7、8段，压下量为2.1mm、2.1mm、2.1mm，连铸坯厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.20m/min，出炉温度为1208℃，加热时间为249分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.165％，Si 0.28％，Mn 0.34％，Ti 0.048，P 0.013％，S 0.005％，Als 0.022％，Ca 0.0023％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为22mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表9，其力学性能见表10，钢板的金相组织如图5所示。
表9轧制及冷却工艺
Figure BDA0002432011370000062
表10钢板力学性能
Figure BDA0002432011370000063
实施例6：
钢水进行RH处理，处理时真空度在120Pa以下的时间为15分钟，板坯连铸时电磁搅拌的频率为6.5Hz，电流为282A，压下位置为6、7、8段，压下量为2.1mm、2.1mm、2.1mm，连铸坯厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.20m/min，出炉温度为1215℃，加热时间为252分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.163％，Si 0.27％，Mn 0.35％，Ti 0.053，P 0.013％，S 0.003％，Als 0.025％，Ca 0.0024％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为30mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表11，其力学性能见表12，钢板的金相组织如图6所示。
表11轧制及冷却工艺
Figure BDA0002432011370000071
表12钢板力学性能
Figure BDA0002432011370000072
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (4)

1.一种Q345B钢板，其特征在于，其化学成分按照质量百分比计为：C：0.16～0.18％；Si：0.22～0.32％；Mn：0.3～0.4％；Ti:0.045～0.055％；P≤0.016％；S≤0.005％；Ca：0.0012～0.0027％；Als：0.015～0.030％；其余为铁和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的Q345B钢板，其特征在于，所述Q345B钢板的力学性能满足：屈服强度在375MPa～420MPa之间，抗拉强度在502～535MPa之间，延伸率在32％～36％之间，-20℃冲击功在125J～175J之间。
3.根据权利要求1或2所述的Q345B钢板，其特征在于，所述Q345B钢板的厚度为14mm～40mm。
4.权利要求1-3中任一项所述的Q345B钢板的生产方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工艺，其特征在于：
1)冶炼：钢水进行RH炉处理，在真空度不超过120Pa下处理时间不低于15分钟；
2)连铸：连铸时采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌频率为6.5Hz，电流为282A，压下位置为6、7、8段，压下量为2.1mm、2.1mm、2.1mm，连铸坯的厚度为250mm；
3)加热工艺：采用步进式加热炉，连铸坯出炉温度1200-1220℃，加热时间210～270分钟，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.20m/min；
4)14mm～21mm厚钢板轧制成型工艺：连铸坯加热好之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为连铸坯厚度，第一阶段开轧温度1190～1210℃，第一阶段终轧温度≥990℃，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率≥8％，第一阶段轧制速度为2.2～3.5m/s；第二阶段钢板的开轧厚度为3.0倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为910～940℃，第二阶段终轧温度为830～850℃；第二阶段轧制速度为3.5～5m/s，轧制完成后进行层流冷却，冷却速度为25～30℃/s，终冷温度为690～720℃；
5)＞21mm～40mm厚钢板轧制成型工艺：连铸坯加热好之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为连铸坯厚度，第一阶段开轧温度1190～1210℃，第一阶段终轧温度≥1020℃，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率≥10％，第一阶段轧制速度为2～3m/s；第二阶段钢板的开轧厚度为2.7～3倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为890～920℃，第二阶段终轧温度为830～850℃；第二阶段轧制速度为2.5～3.5m/s，轧制完成后进行层流冷却，冷却速度为10～20℃/s，终冷温度为690～720℃。
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