CN112322982B - 一种微钛合金化q355b中厚钢板及其低成本生产方法 - Google Patents

一种微钛合金化q355b中厚钢板及其低成本生产方法 Download PDF

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Abstract

一种微钛合金化Q355B中厚钢板及其低成本生产方法，属于钢铁冶金技术领域。其化学成分按质量分数配比如下：C：0.15~0.18%，Si≤0.24%，Mn≤1.60%，Al：0.020~0.045%，Ti：0.020~0.040%，Cr≤0.10%，P≤0.025%，S≤0.008%，N≤0.080%，其余为铁及不可避免的杂质元素。针对现有技术中30‑40 mm中厚Q355B钢板轧制过程坯料需待温会影响到连续生产节奏的技术问题，本发明提供一种微钛合金化Q355B中厚钢板，具备不添加V、Nb、Cu等贵重元素、无需控轧、能大幅提高生产节奏等优点。

Description

一种微钛合金化Q355B中厚钢板及其低成本生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种微钛合金化Q355B中厚钢板及其低成本生产方法。
背景技术
Q355B目前广泛应用于矿山机械、桥梁等承载动荷的结构、机械零件。随着我国及世界各国基础设施建设的不断进行，Q355B需求量日益增长，现已成为国内各大钢铁企业普遍批量生产的钢种之一。其中"Q"意为屈服强度，355表示这种钢材屈服强度为355MPa，并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。因此，不同规格厚度钢板其实际生产过程中工艺流程也不尽相同。
现有技术中30~40 mm中厚Q355B钢板往往采用C-Mn为基础的成分体系，无其他合金元素，同时传统生产工艺轧制要求一般为加热段温度1100~1200℃，均热段1200~1250℃，正常出钢时间是前一块钢板块轧完时，后一块板坯出钢直接轧制，这种方法需要在中间轧制阶段待温冷却，保证轧制过程中终轧温度命中，中间坯需待温至少1分钟，待温这段时间影响到连续生产节奏。
发明内容
解决的技术问题：针对现有技术中30-40 mm中厚Q355B钢板轧制过程坯料需待温会影响到连续生产节奏的技术问题，本发明提供一种微钛合金化Q355B中厚钢板，具备不添加V、Nb、Cu等贵重元素、无需控轧、能大幅提高生产节奏等优点。
技术方案：一种微钛合金化Q355B中厚钢板，其化学成分按质量分数配比如下：C：0.15~0.18%，Si ≤0.24%，Mn ≤1.60%，Al：0.020~0.045%，Ti：0.020~0.040%， Cr ≤0.10%，P ≤0.025%，S ≤0.008% ，N ≤0.080%，其余为铁及不可避免的杂质元素。
作为优选，其化学成分按质量分数配比如下：C：0.15~0.16%，Si：0.19~0.22%，Mn:1.48~1.52%，Al：0.030~0.038%，Ti：0.029~0.032%， Cr :0.02~0.03%， P ：0.009~0.01%，S：0.001~0.002 % ，N ：0.0034~0.0038%，其余为铁及不可避免的杂质元素，其中，Ceq：0.40~0.41%。
作为优选，所述钢板厚度为30~40 mm。
上述微钛合金化Q355B中厚钢板的低成本生产方法，步骤如下：按质量百分数配制钢种成分、铁水KR预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、软搅拌、板坯连铸、板坯再加热、粗轧、精轧、钢板快速冷却、钢板热矫、上冷床冷却、剪切、入库，其中KR脱硫处理后，铁水S含量≤0.010％；在LF精炼处理后，钢液S含量≤0.005％；软搅拌时间8 min；板坯连铸阶段，进行无氧化保护浇注，中间包过热度控制在25±5℃，拉速1.15~1.2 m/min；板坯再加热阶段，温度控制在1170～1200℃，均热段温度控制在1140～1160℃，在炉时间不小于300 min，同时在前一块钢板未轧完便要求此钢板提前出钢待温2-3分钟，保证开轧温度＜950℃，并可使后续轧制阶段无需待温，钢板快速冷却阶段，终冷温度700~760℃，冷却速率控制10±5℃/s；钢板快速冷却后，上冷床冷却到80℃以下。
作为优选，KR脱硫处理后，铁水S含量为0.005~0.006％；在LF精炼处理后，钢液S含量0.002％；软搅拌时间8 min；板坯连铸阶段，进行无氧化保护浇注，中间包过热度控制在24~26℃，拉速1.15~1.2 m/min；板坯再加热阶段，温度控制在1177～1200℃，均热段温度控制在1140～1160℃，在炉时间不小于300 min，提前出钢，使开轧温度低于950℃；钢板快速冷却阶段，终冷温度723~732℃，冷却速率控制8.5~11℃/s；钢板快速冷却后，上冷床冷却到80℃以下。
有益效果：（1）本发明提出一种微钛合金化Q355B中厚钢板及其低成本生产方法，其对于降低30~40mm Q355B的生产制造成本、提高轧制效率以及控制性能均匀性，具有重要作用。
（2）本发明采用Mn 、Ti复合设计，添加少量的Ti元素促进轧制过程中的物理冶金变化，细化组织，改善钢板内部质量，低倍质量≤B类1.0级；通过严格控制粗轧开始温度，提高粗轧阶段的奥氏体再结晶效果，严格控制精轧过程的压缩比同时通过ACC加速冷却来促进组织进一步细化，获得以铁素体+珠光体为主的均匀组织，进而保证了性能的均匀性，从而获得良好的强韧性匹配。所述钢板中的化学成分没有添加V、Nb、Cu等其他贵重元素；且钢板中碳当量Ceq [=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15] ≤0.45%。
（3）本发明所述生产方法中通过控制粗轧开始温度＜950℃，可保证粗轧过程的奥氏体再结晶效果，防止出现异常粗大的奥氏体晶粒，粗轧后中间坯厚度＞2.5倍的钢板厚度，确保精轧阶段的压缩比≥60%。通过控制终冷温度和ACC冷速来获得铁素体+珠光体的组织，终冷温度控制在700~760℃之间，加速冷却冷速控制在10±5℃/s的水平。
（4）本发明通过加热段高温（1180-1200℃）、均热段（1140-1160℃）相对低温、提前出钢等措施降低开轧温度，无需控轧，能够使轧制的工艺连续进行生产，大幅提高生产节奏，提高轧制效率，提前出钢是在前一块钢板轧制到一半时（距离结束还有3-4分钟），此时便出钢，坯料在辊道等待（同时降温），前一块钢板轧制结束后，此块钢板开始轧制，此时开轧温度已＜950℃，正常轧制即可达到常规控轧工艺终轧温度要求，不需在轧制过程中待温。提前出钢节省下来的就是常规控轧过程中待温的时间。一般一小时轧12块板，用这种方法可以轧14-15块，效率可以提升20%左右。
（5）本发明获得的组织是以铁素体+珠光体为主的组织，晶粒度级别≥8级，该组织类型及晶粒度有效保证了轧制大板的头部、中部、尾部的组织均匀性，确保了性能同板差＜40MPa，所述方法适用厚度为30~40mm，屈服强度≥355MPa，抗拉强度≥470MPa，延伸率（A）≥21%，常温夏比冲击功≥54J，机械性能满足GB/T 1591中Q355级别、EN 10025中S355级别的钢板要求。
综上所述，本发明与国内其他钢厂的生产工艺相比，具备性能良好，生产节奏快等优点，具备极大的推广价值。
附图说明
图1为实施例1制备的近表面钢板组织照片；
图2为实施例1制备的厚度为1/4时钢板组织照片；
图3为实施例1制备的厚度为1/2时钢板组织照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例中，所述微钛合金化Q355B中厚钢板厚度为32 mm，其化学成分按质量分数配比如下：C： 0.16%，Si：0.19%，Mn：1.52%，Al：0.038%，Ti：0.029%，Cr : 0.03%，P ：0.009%，S：0.002 % ，N：0.0034%，其余为铁及不可避免的杂质元素，其中，Ceq：0.41%。
上述微钛合金化Q355B中厚钢板的低成本生产方法，步骤如下：按质量百分数配制钢种成分、铁水KR预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、软搅拌、板坯连铸、板坯再加热、粗轧、精轧、钢板快速冷却、钢板热矫、上冷床冷却、剪切、入库，其中KR脱硫处理后，铁水S含量为0.006％；在LF精炼处理后，钢液S含量为0.002％；软搅拌时间8 min；板坯连铸阶段，进行无氧化保护浇注，中间包过热度控制在24℃，拉速1.15~1.2 m/min；板坯再加热阶段，温度控制在1180℃，均热段温度控制在1140℃，在炉时间不小于300 min，同时提前出钢，在前一块钢板未轧完便要求此钢板提前出钢待温2-3分钟，使板坯再加热后温度为947℃；钢板快速冷却阶段，终冷温度732℃，冷却速率控制9℃/s；钢板快速冷却后，上冷床冷却到80℃以下。
实施例2
本实施例中，所述微钛合金化Q355B中厚钢板厚度为34 mm，其化学成分按质量分数配比如下：C：0.15%，Si：0.20%，Mn:1.49%，Al：0.036%，Ti：0.032%， Cr : 0.03%，P ：0.01%，S：0.001% ，N ：0.0038%，其余为铁及不可避免的杂质元素，其中，Ceq：0.40%。
上述微钛合金化Q355B中厚钢板的低成本生产方法，步骤如下：按质量百分数配制钢种成分、铁水KR预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、软搅拌、板坯连铸、板坯再加热、粗轧、精轧、钢板快速冷却、钢板热矫、上冷床冷却、剪切、入库，其中KR脱硫处理后，铁水S含量为0.006％；在LF精炼处理后，钢液S含量为0.002％；软搅拌时间8 min；板坯连铸阶段，进行无氧化保护浇注，中间包过热度控制在26℃，拉速1.15~1.2 m/min；板坯再加热阶段，温度控制在1185℃，均热段温度控制在1160℃，在炉时间不小于300 min，同时提前出钢，在前一块钢板未轧完便要求此钢板提前出钢待温2-3分钟，使板坯再加热后温度为939℃；钢板快速冷却阶段，终冷温度723℃，冷却速率控制8.5℃/s；钢板快速冷却后，上冷床冷却到80℃以下。
实施例3
本实施例中，所述微钛合金化Q355B中厚钢板厚度为36 mm，其化学成分按质量分数配比如下：C： 0.16%，Si：0.20%，Mn:1.48%，Al：0.030%，Ti：0.031%， Cr :0.02%，P ：0.01%，S：0.001% ，N ：0.0035%，其余为铁及不可避免的杂质元素，其中，Ceq：0.41%。
上述微钛合金化Q355B中厚钢板的低成本生产方法，步骤如下：按质量百分数配制钢种成分、铁水KR预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、软搅拌、板坯连铸、板坯再加热、粗轧、精轧、钢板快速冷却、钢板热矫、上冷床冷却、剪切、入库，其中KR脱硫处理后，铁水S含量为0.005％；在LF精炼处理后，钢液S含量为0.002％；软搅拌时间8 min；板坯连铸阶段，进行无氧化保护浇注，中间包过热度控制在25℃，拉速1.15~1.2 m/min；板坯再加热阶段，温度控制在1177℃，均热段温度控制在1140℃，在炉时间不小于300 min，同时提前出钢，在前一块钢板未轧完便要求此钢板提前出钢待温2-3分钟，使板坯再加热后温度为943℃；钢板快速冷却阶段，终冷温度728℃，冷却速率控制11℃/s；钢板快速冷却后，上冷床冷却到80℃以下。
实施例1~3冶炼炉次及母板轧制工艺过程控制参数如表1，冶炼炉次熔炼成分如表2，热轧母板的力学性能如表3。
表1：实施例冶炼炉次及母板轧制工艺过程控制参数
Figure 809567DEST_PATH_IMAGE002
表2：实施例冶炼炉次熔炼成分
Figure 195549DEST_PATH_IMAGE004
其中，少量的Ni、Cu、Mo和B默认为杂质。
表3：实施例热轧母板的力学性能：
Figure 162237DEST_PATH_IMAGE006
实施例1制备的钢板组织照片参见图1-3，从图中可以看出，采用此成分及工艺生产的钢板完全可以满足常规30-40 mm Q355B性能要求，且在不控轧的情况下，生产效率相较常规控轧可有效提升。
对比例1
一种Q355B中厚钢板，厚度为32 mm。其化学成分按质量分数配比如下：C：0.17%，Si：0.21%，Mn: 1.49%，Al：0.039%，Ni：0.01%，Cu : 0.01%， P ：0.009%，S：0.002 % ，N ：0.0034%，其余为铁及不可避免的杂质元素，其中，Ceq：0.42%。
上述Q355B中厚钢板的生产方法，步骤如下：按质量百分数配制钢种成分、铁水KR预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、软搅拌、板坯连铸、板坯再加热、粗轧、精轧、钢板快速冷却、钢板热矫、上冷床冷却、剪切、入库，其中KR脱硫处理后，铁水S含量为0.007％；在LF精炼处理后，钢液S含量为0.002％；软搅拌时间8 min；板坯连铸阶段，进行无氧化保护浇注，中间包过热度控制在27℃，拉速1.15~1.2 m/min；板坯再加热阶段，温度控制在1189℃，在炉时间不小于300 min；待温56 s后，进入粗轧阶段，开轧温度为1050℃，终轧温度为845℃；钢板快速冷却阶段，终冷温度665℃，冷却速率控制11.9℃/s；钢板快速冷却后，上冷床冷却到80℃以下。
对比例2
一种Q355B中厚钢板，厚度为34 mm。其化学成分按质量分数配比如下：C：0.16%，Si：0.20%，Mn: 1.51%，Al：0.035%，Ni：0.01%，Cu : 0.01%， P ：0.01%，S：0.001% ，N ：0.0037%，其余为铁及不可避免的杂质元素，其中，Ceq：0.41%。
上述微钛合金化Q355B中厚钢板的低成本生产方法，步骤如下：按质量百分数配制钢种成分、铁水KR预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、软搅拌、板坯连铸、板坯再加热、粗轧、精轧、钢板快速冷却、钢板热矫、上冷床冷却、剪切、入库，其中KR脱硫处理后，铁水S含量为0.007％；在LF精炼处理后，钢液S含量为0.002％；软搅拌时间8 min；板坯连铸阶段，进行无氧化保护浇注，中间包过热度控制在24℃，拉速1.15~1.2 m/min；板坯再加热阶段，温度控制在1187℃，在炉时间不小于300 min；待温64s后，进入粗轧阶段，开轧温度为1046℃，终轧温度为856℃；钢板快速冷却阶段，终冷温度672℃，冷却速率控制12.6℃/s；钢板快速冷却后，上冷床冷却到80℃以下。
对比例3
一种Q355B中厚钢板，厚度为36 mm。其化学成分按质量分数配比如下：C：0.16%，Si：0.21%，Mn: 1.53%，Al：0.033%，Ni：0.01%，Cu : 0.01%， P：0.01%，S：0.001 % ，N：0.0035%，其余为铁及不可避免的杂质元素，其中，Ceq：0.42%。
上述微钛合金化Q355B中厚钢板的低成本生产方法，步骤如下：按质量百分数配制钢种成分、铁水KR预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、软搅拌、板坯连铸、板坯再加热、粗轧、精轧、钢板快速冷却、钢板热矫、上冷床冷却、剪切、入库，其中KR脱硫处理后，铁水S含量为0.006％；在LF精炼处理后，钢液S含量为0.002％；软搅拌时间8 min；板坯连铸阶段，进行无氧化保护浇注，中间包过热度控制在26℃，拉速1.15~1.2 m/min；板坯再加热阶段，温度控制在1197℃，在炉时间不小于300 min；待温72s后，进入粗轧阶段，开轧温度为1029℃，终轧温度为851℃；钢板快速冷却阶段，终冷温度669℃，冷却速率控制12.4℃/s；钢板快速冷却后，上冷床冷却到80℃以下。
对比例1~3冶炼炉次及母板轧制工艺过程控制参数如表4，冶炼炉次熔炼成分如表5，热轧母板的力学性能如表6。
表4：对比例冶炼炉次及母板轧制工艺过程控制参数
Figure 495129DEST_PATH_IMAGE008
表5：对比例冶炼炉次熔炼成分
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表中，表格中少量的Cr、Mo、B为杂质。
表6：对比例钢板的力学性能：
Figure DEST_PATH_IMAGE012

Claims (1)

1.一种微钛合金化Q355B中厚钢板的低成本生产方法，其特征在于，所述钢板厚度为30~40 mm，所述微钛合金化Q355B中厚钢板化学成分按质量分数配比如下：C：0.15~0.16%，Si：0.19~0.22%，Mn：1.48~1.52%，Al：0.030~0.038%，Ti：0.029~0.032%，Cr：0.02~0.03%，P：0.009~0.01%，S：0.001~0.002%，N：0.0034~0.0038%，其余为铁及不可避免的杂质元素，其中，Ceq：0.40~0.41%，具体步骤如下：按质量百分数配制钢种成分、铁水KR预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、软搅拌、板坯连铸、板坯再加热、粗轧、精轧、钢板快速冷却、钢板热矫、上冷床冷却、剪切、入库，其中KR脱硫处理后，铁水S含量为0.005~0.006％；在LF精炼处理后，钢液S含量0.002％；软搅拌时间8 min；板坯连铸阶段，进行无氧化保护浇注，中间包过热度控制在24~26℃，拉速1.15~1.2 m/min；板坯再加热阶段，温度控制在1177～1200℃，均热段温度控制在1140～1160℃，在炉时间不小于300 min，提前出钢，使开轧温度低于950℃；钢板快速冷却阶段，终冷温度723~732℃，冷却速率控制8.5~11℃/s；钢板快速冷却后，上冷床冷却到80℃以下。
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