CN111763878A - 一种6毫米s355jr钢板的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种6毫米S355JR钢板的生产方法，属于低合金结构钢特薄中厚板技术领域，包括首先，将转炉冶炼所得的钢水浇注成180mm厚的板坯，在冶炼过程中，转炉全程吹氩，一次拉碳，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，浇注时采用保护浇注，连铸冷却方式采用强冷模式；其次，将板坯切割后进炉加热保温；最后，轧制过程全程高温快轧，在经过粗轧、精轧工序后，钢板进行空冷。本发明提供的一种6毫米S355JR钢板的生产方法在提高Ti强度的同时可以降低对钢材塑韧性及焊接性有害的C元素，还可降低Mn、Nb等合金强化元素，大幅度的降低碳当量，提高焊接性能，降低生产成本。

Description

一种6毫米S355JR钢板的生产方法

技术领域

本发明属于低合金结构钢特薄中厚板技术领域，具体涉及一种6毫米S355JR钢板的生产方法。

背景技术

6mm钢板属于中厚板生产极限规格，生产难度较大，这主要是由于6mm钢板在轧制过程中降温较快，从而无法进行可控的温度工艺控制和板形调整；另一方面，出口钢板宽度普遍在2438mm，但大部分热轧卷板宽度都无法超过2000mm，因此6mm极薄极宽的中厚板前景十分广泛。

目前国内出口中厚板主要有两种满足退税条件的配比合金方式，一种是钢中加入≥0.30％的Cr，另一种是加入≥0.050％的Ti。

由于铬元素的添加会大幅度的提升碳当量，导致焊接性能降低，从国内外标准的发展来看，越来越多的标准对Cr有明显限制；以国标GB/T 1591-2008和GB/T 1591-2018新旧两版标准来看，均明确Cr不得超过0.30％。而出口加Cr钢要求Cr必须大于0.30％，与国家标准相违背，即使是国外标准，如欧标、日标、美标，虽然没有明确Cr的限制，但是在行业内已经形成共识，Cr的应用必须进行限制。特别是欧盟，在2016年，对中国出口的加铬钢严格限制，要求LR机构不得认证加Cr钢材。

相比之下，加钛钢越来越受到青睐，由于钛在0.050-0.070％之间能够大量的促进TiC析出，大幅度的提高强度，而不占用任何一个碳当量，也就是说，Ti在提高强度的同时，就可以降低对钢材塑韧性及焊接性有害的C元素，还可降低Mn、Nb等合金强化元素，大幅度的降低碳当量，提高焊接性能，同时降低生产成本，但是由于中厚板6mm的特殊性，控轧难度较大，加入过多Ti元素容易导致冲击性能不合。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种6毫米S355JR钢板的生产方法，通过采用连铸冷却调控Ti析出物技术，通过对C、Mn等元素的合理搭配，得到了冲击性能较好的加钛钢中厚板，且加钛钢中厚板的生产厚度下限由8mm降至6mm。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种6毫米S355JR钢板的生产方法，包括步骤1)将转炉冶炼所得的钢水浇注成180mm厚的板坯，在冶炼过程中，转炉全程吹氩，一次拉碳，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，浇注时采用保护浇注，连铸冷却方式采用强冷模式；

步骤2)将板坯切割后进炉加热保温，其中加热段温度1100-1250℃，均热段温度为1130-1200℃，加热速率7min/cm；

步骤3)轧制过程全程高温快轧，在粗轧工序中，粗轧开轧温度为1080-1120℃，轧制道次为7-10道，粗轧末道次压下率不低于20％，中间坯厚度≥3.0倍成品厚度；精轧开轧温度为1020-1050℃，精轧终轧温度800-840℃，过程道次为6道次，精轧末3道次总压下率不低于15％，轧后钢板进行空冷。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤1)所述转炉冶炼所得的钢水化学成份的重量百分比为：C：0.07-0.10％、Si：0.15-0.35％、Mn：0.80-1.10％、P：≤0.035％、S：≤0.010％、Als：0.015-0.035％、Ti：0.050-0.070％，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述连铸冷却方式采用强冷模式，连铸二冷水量设定为1700L/min，二冷水温38.1℃，连铸拉速1.15m/min，比水量设定为1.00-1.10L/Kg。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1、本发明的配方能够大量的促进TiC析出，大幅度的提高强度50-100Mpa，而不占用任何一个碳当量，也就是说，Ti在提高强度的同时，就可以降低对钢材塑韧性及焊接性有害的C元素，还可降低如Mn、Nb等合金强化元素，大幅度的降低碳当量，提高焊接性能，同时降低生产成本。

2、本发明通过对C、Mn元素含量的调整和对连铸冷却的调控，比水量设定为1.00-1.10L/Kg，可大幅度的降低TiN大颗粒夹杂产生的可能性，同时促进TiC的析出，获得高强度、高韧性、低碳当量且最低厚度能够达到6mm的中厚板。

3、本发明低合金钢6毫米S355JR采用一种以0.050-0.070的钛合金化的低合金钢，满足出口退税要求。

附图说明

图1是本发明提供的一种6毫米S355JR钢板的生产方法的流程示意图；

图2是本发明提供的一种6毫米S355JR钢板的生产方法钢板金相显微组织照片。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明是一种6毫米S355JR钢板的生产方法，用于在生产6mm S355JR钢板的过程中，提高Ti强度，降低对钢材塑韧性及焊接性有害的C元素，降低如Mn、Nb等合金强化元素，大幅度的降低碳当量，提高焊接性能，同时降低生产成本。

如图1、图2所示，该方法包括步骤1)将转炉冶炼所得的钢水浇注成180mm厚的板坯，在冶炼过程中，转炉全程吹氩，一次拉碳，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，浇注时采用保护浇注，连铸冷却方式采用强冷模式；

步骤2)将板坯切割后进炉加热保温，其中加热段温度1100-1250℃，均热段温度为1130-1200℃，加热速率7min/cm；

步骤3)轧制过程全程高温快轧，在粗轧工序中，粗轧开轧温度为1080-1120℃，轧制道次为7-10道，粗轧末道次压下率不低于20％，中间坯厚度≥3.0倍成品厚度；精轧开轧温度为1020-1050℃，精轧终轧温度800-840℃，过程道次为6道次，精轧末3道次总压下率不低于15％，轧后钢板进行空冷。

在本发明提供的实施例中，步骤1)所述转炉冶炼所得的钢水化学成份的重量百分比为：C：0.07-0.10％、Si：0.15-0.35％、Mn：0.80-1.10％、P：≤0.035％、S：≤0.010％、Als：0.015-0.035％、Ti：0.050-0.070％，其余为Fe及不可避免的杂质，碳：是廉价的固溶强化元素，但是碳含量过高会对韧性和塑性产生损害，为了保障和提高加入Ti元素以后的冲击韧性，因此将其限定在0.07-0.10％。

硅：是有效的钢液脱氧元素，作用为预脱氧并防止气泡等缺陷的产生，如果硅含量低于0.20％，则有可能产生气泡缺陷，硅含量超过0.50％，会恶化钢板的表面质量，同时提高焊接裂纹敏感性指数，不利于焊接性能的保障，另一方面，由于钢中加入大量的铝块和钛铁，而铝和钛是相比硅更强的脱氧元素，可代替硅元素避免气泡的产生，所以，将其含量限定在0.15-0.35之间。

锰：锰是提高强度和韧性的有效元素。由于钢中加入0.050-0.070的钛元素，而Mn含量的高低对Ti的强化效果影响很大，随Mn含量的提高，一方面TiC在奥氏体基体中溶解度增大，另一方面Mn降低r-a相变点温度，从而使得更多的TiC粒子在铁素体相中析出，而6mm钢板降温速度极快，锰含量过高会大量促进TiC的析出，导致强度急剧上升，使铁素体基体脆化，从而恶化冲击性能。而钢中已加入足够的Ti作为强化元素，Mn作为提高强度的作用削弱，因此，Mn含量限定在较低的0.80-1.10％。

磷：磷是钢中有害元素之一，特别对冷塑性冷成型性能危害最大，最大设定其含量上限为0.030％。

硫：硫是钢中有害元素之一，通常在钢中以硫化锰夹杂的形式存在，恶化钢的韧性并造成性能的各向异性。所以，钢中硫含量越低越好，将钢中硫含量控制在0.010％以下。

铝：一方面铝是强脱氧元素，可以有效的控制钢中的氧含量；另一方面，铝也是细化晶粒元素，有利于韧性的提高，但是过多的铝会导致氧化铝夹杂的产生，不利于浇注和性能的提高，所以将铝含量限定在0.015-0.035％之间。

钛：钛作为细化晶粒和析出强化元素，在加入0.030％以上即产生明显的强化效果，随钛含量升高，强化效果越大，但加入过量的钛会生成氮化钛大颗粒夹杂影响冲击韧性，由于出口退税的要求，因此将钛含量限定在0.050-0.070％。

进一步地，本发明所针对钢板是一种以满足退税要求的Ti在0.050-0.070％的钛合金化的低合金钢，通过对C、Mn元素含量的调整和对连铸冷却的调控，以控制TiN大颗粒夹杂和TiC的析出，获得高强度、高韧性、低碳当量，对于加钛钢，连铸冷却速度过弱，会导致不断析出TiN且聚集长大，使TiN颗粒不断粗大，多余Ti与C结合生成TiC，且在TiN颗粒上外延生长，Ti析出物的颗粒越大，在中板加热过程中溶解的难度越大，所需要的加热温度越高、时间越长，如未溶解，则无法在轧制过程和冷却过程中析出，则将不能起到析出强化的作用，特别是连铸析出的TiN大颗粒夹杂会导致冲击韧性急剧恶化，对6mm钢板影响更加明显。

进一步地，连铸冷却方式采用强冷模式，连铸二冷水量设定为1700L/min，二冷水温38.1℃，连铸拉速1.15m/min，比水量设定为1.00-1.10L/Kg，通过对连铸冷却的控制，采用强冷却模式，大幅度的降低TiN大颗粒夹杂产生的可能性，同时促进TiC的析出，因此，将表征连铸冷却强弱的比水量指标设定为强冷模式，比水量设定为1.00-1.10L/Kg。

实施例1：

本实施例公开了一种6毫米S355JR钢板的生产方法，表1为本实施例出口6毫米S355JR低合金钢化学成分表，分别使用设备微机屏显液压万能试验机、双立柱金属摆锤冲击试验机和连续弯曲试验机测量各实施例制备的中碳含钛出口6毫米S355JR钢板的各项力学性能，其中设备微机屏显液压万能试验机测量上屈服强度ReH(试样发生屈服而力首次下降前的最大应力)；抗拉强度Rm(拉伸过程相应最大力Fm对应的应力)；延伸率A(试样拉断后标距的增量与原有标距的比值)；使用双立柱金属摆锤冲击试验机测量纵向+20℃冲击Akv(V型缺口试样在2mm摆锤刀刃下的冲击吸收能量)；连续弯曲试验机测量180°d＝2a冷弯试验，其中，d为弯曲压头直径，a为钢板厚度，冷弯试样进行180°弯折，试样表面无裂纹等缺陷，表示冷弯合格。力学性能检测结果如表2所示，同时，得到的钢板金相显微组织照片如图2所示。

表1实施例1出口6毫米S355JR低合金钢化学成分表

表2实施例1力学性能检测表

本实施例生产的6mm出口加钛钢具有优良的强度、塑性、韧性和焊接性能，其碳当量CEV控制在0.30％以内，远低于标准规定的0.45％，其屈服强度达到400Mpa左右，抗拉强度稳定在490Mpa以上，延伸率达到26％以上，纵向+20℃冲击功(5mm冲击试样)稳定在50J以上，折合标准10*10mm冲击试样为100J以上，同时具有较好的冷塑性，采用宽冷弯80mm试样冷弯试样(标准规定为25-40mm)表面无任何缺陷。

对照例1：

本对照例与实施例1的区别在于：本对照例的原材料中提高了C含量，得到一种中碳含钛出口6毫米S355JR钢板，成分表和检测结果如表3和表4所示。

表3对照例1一种中碳含钛出口6毫米S355JR钢板其化学成分表

获得的最终成品钢板的厚度为6mm。

经检验最终成品钢板得知，一种中碳含钛出口6毫米S355JR钢板其化学组分及各组分重量百分含量为：C：0.14％、Si：0.18％、Mn：1.00％、P：0.022％、S：0.004％、Als：0.026％、Ti：0.065％，其余为Fe及不可避免的杂质。

各项力学性能检测结果如表4所示：

表4对照例1制备产物各项力学性能测试结果

将表4和表2对比可知：本对照例所制备的中碳含钛出口6毫米S355JR钢板强度提高明显、但冲击韧性有所降低，特别是出现个别低于标准的值，处于不稳定状态。

对照例2

本对照例与实施例1的区别在于：本对照例的原材料中C含量提高的更多，本对照例一种高碳含钛出口6毫米S355JR钢板成分表和检测结果如表5和表6所示。

表5对照例2一种高碳含钛出口6毫米S355JR钢板其化学成分表

获得的最终成品钢板的厚度为6mm。

经检验最终成品钢板得知，高碳含钛出口6毫米S355JR钢板其化学组分及各组分重量百分含量为：C：0.18％、Si：0.20％、Mn：0.95％、P：0.020％、S：0.008％、Als：0.030％、Ti：0.062％，其余为Fe及不可避免的杂质。

分别使用设备微机屏显液压万能试验机、双立柱金属摆锤冲击试验机和连续弯曲试验机测量对照例2制备的高碳含钛出口6毫米S355JR钢板的各项力学性能，经测试，试样表面无裂纹等缺陷，表示冷弯合格；各项力学性能检测结果如表6所示：

表6对照例2制备产物各项力学性能测试结果

从表6可以看出对照例2制备的高碳含钛出口6毫米S355JR钢板强度进一步提高、但冲击韧性进一步降低，冲击散值非常明显，钢板处于脆性不稳定状态；

另外，本发明采用连铸冷却调控Ti析出物技术，通过对C、Mn等元素的合理搭配，实现了加入0.050-0.070的Ti在6mm低合金钢的可能性，成功取代Cr元素，将中厚板加钛钢的生产范围下限由8mm扩展至6mm，并引领中国出口板市场由加铬向加钛进行转变，打破欧盟对加铬出口板的限制。同时大幅度降低了C元素和碳当量，碳当量稳定控制在0.30％以内，坚持走低碳当量高焊接性设计思路，全面响应国家绿色钢铁发展要求，同时符合出口退税要求，具有很高的推广作用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种6毫米S355JR钢板的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1）将转炉冶炼所得的钢水浇注成180mm厚的板坯，在冶炼过程中，转炉全程吹氩，一次拉碳，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，浇注时采用保护浇注，连铸冷却方式采用强冷模式；

步骤2）将板坯切割后进炉加热保温，其中加热段温度1100-1250℃，均热段温度为1130-1200℃，加热速率7min/cm；

步骤3）轧制过程全程高温快轧，在粗轧工序中，粗轧开轧温度为1080-1120℃，轧制道次为7-10道，粗轧末道次压下率不低于20%，中间坯厚度≥3.0倍成品厚度；精轧开轧温度为1020-1050℃，精轧终轧温度800-840℃，过程道次为6道次，精轧末3道次总压下率不低于15%，轧后钢板进行空冷。

2.根据权利要求1所述的一种6毫米S355JR钢板的生产方法，其特征在于：步骤1）所述转炉冶炼所得的钢水化学成份的重量百分比为：C：0.07-0.10%、Si：0.15-0.35%、Mn：0.80-1.10%、P：≤0.035%、S：≤0.010%、Als：0.015-0.035%、Ti：0.050-0.070%，其余为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的一种6毫米S355JR钢板的生产方法，其特征在于：所述步骤1）中连铸冷却方式采用强冷模式，连铸二冷水量设定为1700L/min，二冷水温38.1℃，连铸拉速1.15m/min，比水量设定为1.00-1.10L/Kg。

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