CN111926162B - 一种性能优良的特厚钢板及其制备方法 - Google Patents

一种性能优良的特厚钢板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种性能优良的特厚钢板及其制备方法，所述制备方法包括：获得连铸坯；选择两块厚度比为1：2～3的所述连铸坯，进行表面清理，获得两块光洁连铸坯；将所述两块光洁连铸坯经过真空叠加封装，获得复合坯；将所述复合坯进行加热，获得预热复合坯；将所述预热复合坯粗轧和精轧，粗轧的变形区系数≥0.5，后进行缓冷，获得所述性能优良的特厚钢板。本发明创造性地提出了选择非对称厚度比例的连铸坯作为原料，当两块连铸坯的厚度比为1：2～3时，配合真空叠加封装、加热、轧制工艺，钢板厚度方向硬度差值最大达3.2HRC；钢板厚度方向表面、1/4、心部的三个位置的屈服强度和抗拉强度差值控制在35MPa以内。

Description

一种性能优良的特厚钢板及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢材制备技术领域，特别涉及一种性能优良的特厚钢板及其制备方法。
背景技术
目前特厚规格100～200mm的钢板主要以模铸法得到的钢锭为生产原料，后续再对钢锭进行加热开坯以及轧制生产。采用这种方法轧制特厚规格钢板可保证较大的压缩比，但是也存在一系列的问题，如大尺寸的模铸钢锭的内部易存在偏析、缩孔、缩松等冶金缺陷，轧制后得到的特厚规格钢板容易发生探伤不合格以及性能均匀性较差等问题。另外大尺寸钢锭本身浇注时间长、能耗大且往往需要开坯进行生产，这无疑会也降低生了产效率、提高了能耗。
相比模铸钢锭，连铸坯具有生产效率高，内部质量良好，生产能耗低等多方面优势，因而选取合适的连铸坯并对连铸坯进行真空复合，用得到的复合连铸坯代替钢锭生产特厚规格钢板，既可保证一定的压缩比又大大提高了钢板的内部质量和性能均匀性。借此优势，这种复合坯代替钢锭的工艺正逐渐发展为生产特厚钢板的新方法。
然而现有的以复合坯生产特厚钢板的方法制备得到的特厚钢板，存在截面硬度均匀性较差，力学性能均匀性，尤其是心部的力学性能较差的技术问题。
因此，如何制备一种截面硬度均匀性良好、力学性能均匀性良好，尤其心部的力学性能好的特厚钢板，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种性能优良的特厚钢板及其制备方法，特厚规格钢板厚度方向性能均匀性好，钢板厚度方向硬度差值在达到了0.8HRC～3.2HRC；且厚度方向力学性能均匀性较高，尤其心部力学性能好，其中不同位置，厚度表面、四分之一、心部位置的屈服强度差值控制在35MPa以内，抗拉强度差值控制在35MPa以内。
为了实现上述目的，本发明提供一种性能优良的特厚钢板，所述制备方法包括：
获得连铸坯；
选择厚度比为1：2～3的两块所述连铸坯，进行表面清理，获得两块光洁连铸坯；
将所述两块光洁连铸坯经过真空叠加封装，获得复合坯；
将所述复合坯进行加热，获得预热复合坯；
将所述预热复合坯粗轧和精轧，所述粗轧的变形区系数≥0.5，后进行缓冷，获得所述性能优良的特厚钢板。
进一步地，所述两块连铸坯的宽度和长度的差值均≤15mm。
进一步地，所述两块连铸坯的总厚度为400mm～800mm。
进一步地，所述将所述复合坯进行加热，获得预热复合坯，包括：
将所述复合坯装炉经过两阶段加热，所述装炉前控制所述复合坯温度≤550℃，所述两阶段加热包括第一加热段和第二加热段，所述第一加热段的温度为710℃～750℃；所述第二加热段的温度为1050℃～1150℃，所述第一加热段和第二加热段的保温时间均为1min/mm～2min/mm。
进一步地，所述缓冷时间≥24h。
进一步地，所述粗轧温度为1050℃～1150℃。
进一步地，所述精轧依次包括第一阶段精轧和第二阶段精轧，所述第一阶段精轧温度为910℃～950℃，所述第二阶段精轧温度为870℃～910℃，所述精轧总压下率为65％～75％。
进一步地，所述精轧总压下率为65％～75％。
本发明还提供了采用所述的制备方法获得的性能优良的特厚钢板。
本发明提供的一种性能优良的特厚钢板的制备方法，适合生产规格为100mm～200mm钢板，在原料连铸坯的选择上要选择相同成分的连铸坯，即不限制连铸坯的化学成分，只要两块连铸坯的化学成分相同或大致相同即可，所述大致相同包括，采用同种化学成分质量分数的钢水采用同样的方法制备得到的连铸坯。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种性能优良的特厚钢板及其制备方法改善了特厚规格钢板厚度方向性能均匀性和心部力学性能，具体地：
本申请人在长期实践的过程中发现复合坯的结合界面处是复合板性能薄弱点所在，再加之厚规格钢板厚度中心处由于轧制变形不易充分渗透，因此厚度中心处相对厚度方向其它位置也是性能薄弱点，所述复合坯的结合界面处与所述钢板厚度中心这两点若是叠加会对由复合坯得到的特厚规格钢板中心部位的性能控制较为不利。因此本申请人经过试验探索创造性地提出了在连铸坯叠加后总厚度相同的条件下，选择非对称厚度比例的连铸坯作为原料，当两块连铸坯的厚度比为1：2～3时，配合真空叠加封装、加热、轧制工艺，(1)改善了特厚规格钢板厚度方向性能均匀性：钢板厚度方向硬度差值在达到了0.8HRC～3.2HRC；(2)改善了心部力学性能：其中不同位置的屈服强度差值控制在35MPa以内，抗拉强度差值控制在35MPa以内，且心部位置未见明显的复合界面存在，从而保证了心部性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1制备得到的性能优良的特厚钢板的金相组织图；
图2为本发明实施例2制备得到的性能优良的特厚钢板的金相组织图；
图3为本发明实施例3制备得到的性能优良的特厚钢板的金相组织图；
图4为本发明实施例4制备得到的性能优良的特厚钢板的金相组织图；
图5为本发明实施例5制备得到的性能优良的特厚钢板的金相组织图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。本发明中用到的“第一”、“第二”等词，不表示顺序关系，可以理解为名词。
本发明实施例提供的技术方案为了提供一种性能优良的特厚钢板，总体思路如下：
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种性能优良的特厚钢板的制备方法，所述制备方法包括：
获得连铸坯；
选择两块厚度比为1：2～3的所述连铸坯，进行表面清理，获得两块光洁连铸坯；
将所述两块光洁连铸坯经过真空叠加封装，获得复合坯；
将所述复合坯进行加热，获得预热复合坯；
将所述预热复合坯粗轧和精轧，所述粗轧的变形区系数≥0.5，后进行缓冷，获得所述性能优良的特厚钢板。
本申请人在长期实践的过程中发现复合坯的结合界面处是复合板性能薄弱点所在，再加之厚规格钢板厚度中心处由于轧制变形不易充分渗透，因此厚度中心处相对厚度方向其它位置也是性能薄弱点，所述复合坯的结合界面处与所述钢板厚度中心这两点若是叠加会对由复合坯得到的特厚规格钢板中心部位的性能控制较为不利。因此本申请人经过试验探索创造性地提出了选择非对称厚度比例，当两块连铸坯的厚度比为1：2～3时，配合真空叠加封装、加热、轧制工艺，(1)改善了特厚规格钢板厚度方向性能均匀性：钢板厚度方向硬度差值在达到了0.8HRC～3.2HRC；(2)改善了心部力学性能：钢板厚度方向表面、四分之一、心部的三个位置的屈服强度差值控制在35MPa以内，抗拉强度差值控制在35MPa以内。若两块连铸坯的厚度比大于1：2，不利于心部性能的提高、不利于厚度方向性能均匀性的提高。若两块连铸坯的厚度比小于1：3则对连铸设备能力要求较高，易超出现有连铸设备极限厚度生产能力从而增加生产和企业负担。
所述变形区形状系数≥0.5的原因：本申请人发现大的变形区形状系数，有利于变形向心部渗透，从而有利于厚度方向性能均匀性和心部性能的提高。若变形区系数小于0.5不利于厚度方向性能均匀性和心部性能的提高。
所述两块连铸坯为相同成分的两块连铸坯，即化学成分质量分数相同，经过相同的工艺获得。
优选地，所述两块连铸坯的宽度和长度的差值均≤15mm。主要是为了组坯的便利，尺寸不能相差太大。
优选地，所述两块连铸坯的总厚度为400mm～800mm。这样既可保证一定的压缩比，又便于复合坯的叠加和封装。最后制备得到的钢板厚度范围为100～200mm。
优选地，所述将所述两块光洁连铸坯经过真空叠加封装，获得复合坯，包括：
将所述两块光洁连铸坯叠加，后进行焊接封边，所述焊接电流为500A～600A，焊接电压为30V～35V，焊接速度为400mm/min～500mm/min；再进行抽真空处理，真空度≤10-3Pa。这种参数控制可保证高效、高质量的对连铸坯进行封装组合。
优选地，所述将所述复合坯进行加热，获得预热复合坯，包括：
将所述复合坯装炉经过两阶段加热，所述装炉前控制所述复合坯温度≤550℃，所述两阶段加热包括第一加热段和第二加热段，所述第一加热段的温度为710℃～750℃；所述第二加热段的温度为1050℃～1150℃，所述第一加热段和第二加热段的保温时间均为1min/mm～2min/mm。所述分段加热主要为了保证加热均匀，避免开裂。
优选地，所述缓冷时间≥24h。所述粗轧温度为1050℃～1150℃。
所述精轧依次包括第一精轧和第二精轧，所述第一精轧温度为910℃～950℃，所述第二精轧温度为870℃～910℃，所述精轧总压下率为65％～75％。所述采用两阶段精轧温度的原因：对于厚规格钢板，精轧分阶段轧制一定程度上有利于轧制效率的提高和性能的改善。
通过上述内容可以看出，本发明提供的一种性能优良的特厚钢板及其制备方法，本申请人经过试验探索创造性地提出了选择非对称厚度比例的连铸坯作为原料，当两块连铸坯的厚度比为1：2～3时，配合真空叠加封装、加热、轧制工艺，(1)改善了特厚规格钢板厚度方向性能均匀性：钢板厚度方向硬度差值在达到了0.8HRC～3.2HRC；(2)改善了心部力学性能：钢板厚度方向表面、四分之一、心部的三个位置的屈服强度差值控制在35MPa以内，抗拉强度差值控制在35MPa以内。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种性能优良的特厚钢板及其制备方法进行详细说明。
本实施例提供的一种性能优良的特厚钢板，其中，实施例1-3以及对比例1为模具钢板，成品钢板为150mm；实施例4-5以及对比例2为普通的Q345钢板，成品钢板为150mm，制备方法为：
步骤1、获得连铸坯，不同组别的连铸坯的化学成分见表1所示。
表1连铸坯化学成分(质量百分数)
组别 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Alt％ Cr％ Mo％
实施例1 0.43 0.30 1.45 0.010 0.001 0.03 2.0 0.2
实施例2 0.42 0.31 1.45 0.010 0.001 0.03 2.1 0.2
实施例3 0.43 0.30 1.45 0.010 0.001 0.03 2.0 0.2
对比例1 0.43 0.30 1.45 0.010 0.001 0.03 2.0 0.2
实施例4 0.15 0.31 1.53 0.010 0.001 0.02 0.15 /
实施例5 0.16 0.30 1.52 0.010 0.001 0.02 0.15 /
对比例2 0.15 0.31 1.53 0.010 0.001 0.02 0.15 /
步骤2、选取相同成分的两块连铸坯，各组别中的两块连铸坯的长度、宽度、厚度如表2所示。
表2
Figure BDA0002581997880000051
Figure BDA0002581997880000061
步骤3、采用铣床清理选取好的连铸坯表面，之后采用丙酮对连铸坯表面进行清洗，保证连铸坯表面平整光洁，获得两块光洁连铸坯；
步骤4、将所述两块光洁连铸坯进行叠加，然后对四周进行焊接封边，利用真空泵从预留的真空接口处对连铸坯进行抽真空处理，真空度达到10-3Pa，抽真空结束后将接口封住，获得复合坯。所述焊接工艺采用自动埋弧焊，焊接电流控制在500A～600A，电压控制在30V～35V，焊接速度控制在400mm/min～500mm/min。
步骤5、将所述复合坯进行装炉加热，装炉前控制所述复合坯温度≤550℃，装炉后采用两阶段加热，获得预热复合坯；所述第一加热段的温度为710℃～750℃；所述第二加热段的温度为1050℃～1150℃，所述第一加热段和第二加热段的保温时间均为1min/mm～2min/mm。
步骤6、对加热好的连铸坯进行粗轧，粗轧阶段温度控制在1050℃～1100℃，变形区形状系数见表3。粗轧完成后进行精轧，所述精轧依次包括第一精轧和第二精轧，所述第一精轧温度为910℃～950℃，所述第二精轧温度为870℃～910℃，所述精轧总压下率为65％～75％。精轧完成后，进行下线堆冷，堆冷温度≥400℃，堆冷时间48h。
表3-各组别轧制工艺参数
Figure BDA0002581997880000062
Figure BDA0002581997880000071
对上述方法获得的实施例1-3以及对比例1的特厚钢板进行性能测试，对其厚度方向表面、四分之一以及心部进行了硬度检验，每个位置各检验9个点，检验结果如下表4所示。
表4钢板厚度方向不同位置硬度检验结果
Figure BDA0002581997880000072
由表4的数据可知：
对比例1中两块连铸坯厚度比为1：1，不在本发明的1：2～3范围内，制备得到的钢板在厚度心部硬度均值为35.5HRC，厚度表面位置硬度均值为40.0HRC，钢板厚度方向硬度差值最大为4.5HRC，表明厚度方向性能均匀性差。
实施例1-3中两块连铸坯厚度比为1：2～3，制备得到的特厚钢板钢板在厚度方向硬度差值在达到了0.8HRC～3.2HRC，表明厚度方向性能均匀性好。其中，图1-3为本发明实施例1-3制备得到的性能优良的特厚钢板的金相组织图，由图1-3可知心部位置未见明显的复合界面存在，组织控制良好。
对上述方法获得的实施例4-5以及对比例2的特厚钢板进行厚度方向表面、1/4位置、心部位置分别进行了力学性能检验，结果如表5所示。
表5
Figure BDA0002581997880000081
由表5的数据可知：
对比例2中变形区形状系数小于0.5，制备得到的钢板在厚度方向屈服强度差值为41MPa，抗拉强度差值为44MPa。表明厚度方向性能均匀性不好。
实施例4-5中变形区形状系数大于等于0.5，制备得到的特厚钢板钢板在厚度方向表面、四分之一、心部的三个位置的屈服强度差值控制在35MPa以内，抗拉强度差值控制在35MPa以内。表明厚度方向性能均匀性好。其中，图4-5为本发明实施例4-5制备得到的性能优良的特厚钢板的金相组织图，由图4-5可知心部组织均匀细小。
综上所述，本发明提供的一种性能优良的特厚钢板及其制备方法，提出了选择非对称厚度比例的连铸坯作为原料，当两块连铸坯的厚度比为1：2～3时，配合真空叠加封装、加热、轧制工艺，粗轧的变形区系数≥0.5，从而改善了特厚规格钢板厚度方向性能均匀性：钢板厚度方向硬度差值在达到了0.8HRC～3.2HRC；改善了心部力学性能：钢板厚度方向表面、四分之一、心部的三个位置的屈服强度差值控制在35MPa以内，抗拉强度差值控制在35MPa以内。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种性能优良的特厚钢板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
获得连铸坯；
选择厚度比为1：2～3的两块所述连铸坯，进行表面清理，获得两块光洁连铸坯，所述两块连铸坯的宽度的差值≤15mm，所述两块连铸坯的长度的差值≤15mm；
将所述两块光洁连铸坯叠加，后进行焊接封边，所述焊接电流为500A～600A，焊接电压为30V～35V，焊接速度为400mm/min～500mm/min；再进行抽真空处理获得复合坯，真空度≤10-3Pa；
将所述复合坯经过两阶段加热获得预热复合坯，加热前控制所述复合坯温度≤550℃，所述两阶段加热包括第一加热段和第二加热段，所述第一加热段的温度为710℃～750℃；所述第二加热段的温度为1050℃～1150℃，所述第一加热段和第二加热段的保温时间均为1min/mm～2min/mm；
将所述预热复合坯粗轧和精轧，所述粗轧的变形区系数≥0.5，后进行缓冷，获得所述性能优良的特厚钢板，所述性能优良的特厚钢板厚度范围为100～200mm。
2.根据权利要求1所述的一种性能优良的特厚钢板的制备方法，其特征在于，所述两块连铸坯的总厚度为400mm～800mm。
3.根据权利要求1所述的一种性能优良的特厚钢板的制备方法，其特征在于，所述缓冷时间≥24h。
4.根据权利要求1所述的一种性能优良的特厚钢板的制备方法，其特征在于，所述粗轧温度为1050℃～1150℃。
5.根据权利要求1所述的一种性能优良的特厚钢板的制备方法，其特征在于，所述精轧依次包括第一精轧和第二精轧，所述第一精轧温度为910℃～950℃，所述第二精轧温度为870℃～910℃。
6.根据权利要求1所述的一种性能优良的特厚钢板的制备方法，其特征在于，所述精轧总压下率为65％～75％。
7.采用权利要求1-6任一所述的制备方法获得的性能优良的特厚钢板。
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