CN112877596B - 用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法及含Cr的S450J0钢板的制造方法 - Google Patents

用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法及含Cr的S450J0钢板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及冶金领域，具体而言，涉及一种用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法及含Cr的S450J0钢板的制造方法。本申请用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法，使S450J0钢板的成分满足以下公式：Cr含量＝(120～350)倍的B的含量；C1含量＝C含量减去0.1；Mn1含量＝Mn含量减去0.2；C1+Mn1+Cr总含量＝1.69～1.87采用该方法用Cr替代欧标S450J0钢板中的B，获得强度、硬度、耐磨性、耐热、耐腐蚀性能优异的钢板，并且成本较低，经济效益高。该制备方法，配合相应的工艺参数，从而保证了钢板屈服强度、抗拉强度、伸长率、夏氏冲击功完全满足欧标要求。

Description

用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法及含Cr的S450J0钢板的 制造方法
技术领域
本申请涉及冶金领域，具体而言，涉及一种用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法及含Cr的S450J0钢板的制造方法。
背景技术
S450J0钢是欧标EN10025结构钢中的一种非合金结构钢板，具有较好的可焊接性能，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、机械工件加工等领域，是广泛应用的钢结构加工材料之一。
目前，该牌号钢板中常常添加B元素。然而目前含硼钢受到了一些限制。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法及含Cr的S450J0钢板的制造方法。
第一方面，本申请提供一种用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法，按照重量百分比计，BS450J0钢板的成分包括：
C 0.15～0.18；Si 0.25～0.40；Mn 1.45～1.60；V 0.030～0.040；Nb 0.045～0.055；Ti 0.008～0.015；B 0.0010～0.0025；Als 0.015～0.030；
方法包括，按照以下公式对S450J0钢板的成分进行替换：
Cr的含量＝(120～350)倍的B的含量；
C1的含量＝C含量减去0.1；
Mn1的含量＝Mn含量减去0.2；
(C1+Mn1+Cr)的总含量＝(1.69～1.87)；
式中：C1、Mn1、Cr为替换后的含Cr的S450J0钢板中的成分。
在本申请的其他实施例中，按照重量百分比计，含Cr的S450J0钢板的成分包括：
C1 0.14～0.17；Si 1 0.25～0.40；Mn1 1.25～1.35；V1 0.030～0.040；Nb1 0.045～0.055；Ti1 0.008～0.015；Cr 0.30～0.35；Als10.015～0.030。
在本申请的其他实施例中，按照重量百分比计，含Cr的S450J0钢板的成分包括：
P1≤0.020，S1≤0.005；As1≤0.04、Sn1≤0.03、N1≤0.005、O1≤0.003、H1≤0.0002。
在本申请的其他实施例中，按照重量百分比计，含Cr的S450J0钢板的碳当量CEV≤0.46。
在本申请的其他实施例中，上述含Cr的S450J0钢板的屈服强度460～489Mpa；
可选地，含Cr的S450J0钢板的抗拉强度617～646Mpa；
可选地，含Cr的S450J0钢板的伸长率24～26％；
可选地，含Cr的S450J0钢板的夏氏冲击功103～182J。
第二方面，本申请提供一种含Cr的S450J0钢板的制造方法，包括：
控制轧制得到的中间坯的等温厚度满足：(1.6～2.6)*h，式中h为板厚。
在本申请的其他实施例中，板厚在40mm～60mm之间时，等温厚度为：(2.0～2.6)*h；
板厚在60.1mm～80mm之间时，等温厚度为：(1.6～2.0)*h。
在本申请的其他实施例中，对钢坯进行粗轧，粗轧开轧温度1040℃～1100℃，粗轧过程的前三个道次的平均压下量≥28mm，得到中间坯；
可选地，对中间坯进行精轧，精轧开轧温度840℃～890℃，得到精轧件；
可选地，对精轧件进行冷却，冷却速度控制在2℃/s～10℃/s的范围内，返红温度控制在630℃～680℃。
在本申请的其他实施例中，板厚在40mm～60mm之间时，粗轧开轧温度为1040℃～1100℃；等温厚度(2.0～2.6)*h；精轧开轧温度850℃～890℃；终轧温度770℃～830℃；开冷温度760℃～820℃；平均冷却速度5℃/s～10℃/s；返红温度630℃～670℃；
板厚在60mm～80mm之间时，粗轧开轧温度为1060℃～1100℃；等温厚度(1.6～2.0)*h；精轧开轧温度840℃～880℃；终轧温度790℃～850℃；开冷温度780℃～840℃；平均冷却速度2℃/s～4℃/s；返红温度640℃～680℃。
在本申请的其他实施例中，在连铸二冷区钢水未凝固区采用电磁搅拌，电流445A～455A，频率5Hz～7Hz；
可选地，在连铸二冷区铸坯凝固末端采用轻压下技术，压下量控制在3～6mm；
可选地，将制得的钢板进行堆冷，开始堆垛时钢板的温度>300℃，堆垛时间≥24小时，拆垛处理时钢板的温度≤150℃。
本申请实施例提供的用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法及含Cr的S450J0钢板的制造方法的有益效果包括：
本申请用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法，使S450J0钢板的成分满足以下公式：Cr＝(120～350)倍的B的含量；C1＝C含量减去0.1；Mn1＝Mn含量减去0.2；C1+Mn1+Cr＝1.69～1.87；从而获得了含Cr的S450J0钢板。采用该方法用Cr替代欧标S450J0钢板中的B，获得强度、硬度、耐磨性、耐热、耐腐蚀性能优异的钢板，并且成本较低，经济效益高。该制备方法，根据得到的含Cr的S450J0钢板的成分参数，配合相应的工艺参数，从而保证了钢板屈服强度460～489MPa、抗拉强度617～646MPa、伸长率24～26％，夏氏冲击功Akv(0℃)103～182J，完全满足欧标要求。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
文中物料含量出现“％”指重量百分比。
按照重量百分比计，S450J0钢板的成分包括：C 0.15～0.18；Si 0.25～0.40；Mn1.45～1.60；V 0.030～0.040；Nb 0.045～0.055；Ti 0.008～0.015；B 0.0010～0.0025；Als 0.015～0.030。
发明人经过研究，发现S450J0钢中的B可以用Cr、Mo进行替代。发明人进一步研究发现，该钢中，加Mo的量为≥0.08％，若按照目标加入量0.10％计算，合金成本约157元/吨；而加Cr的量为≥0.30％，若按照目标加入量0.32％计算，合金成本约53元/吨，则综合考虑，将元素Cr作为可添加退税元素最为经济，且Cr元素加入到钢水中，会固溶到晶格中，提高钢板的强度、硬度和耐磨性，对钢板耐热、耐腐蚀性也有一定的改善。
本申请实施方式提供了用Cr替代欧标S450J0钢板中B的方法，该方法包括，按照以下公式对前述的S450J0钢板的成分进行替换：
Cr的含量＝(120～350)倍的B的含量；
C1的含量＝C含量减去0.1；
Mn1的含量＝Mn含量减去0.2；
(C1+Mn1+Cr)＝(1.69～1.87)；
式中：C1、Mn1、Cr为替换后的含Cr的S450J0钢板中的成分。
采用该方法能够用Cr替代欧标S450J0钢板中的B，并且获得强度、硬度、耐磨性、耐热、耐腐蚀性能优异的钢板，并且成本较低，经济效益高。
本申请一些实施方式中，上述用Cr替代欧标S450J0钢板中B后得到的钢板，记为S450J0-Cr钢板。
在一些实施方式中，该S450J0-Cr钢板的成分包括：按照重量百分比计，C1 0.14～0.17；Si 1 0.25～0.40；Mn1 1.25～1.35；V1 0.030～0.040；Nb1 0.045～0.055；Ti1 0.008～0.015；Cr 0.30～0.35；Als10.015～0.030。
在一些实施方式中，该S450J0-Cr钢板的成分包括：按照重量百分比计，C1 0.14～0.17；Si 1 0.25～0.40；Mn1 1.25～1.35；V1 0.030～0.040；Nb1 0.045～0.055；Ti1 0.008～0.015；Cr 0.30～0.35；Als10.015～0.030；P1≤0.020，S1≤0.005；As1≤0.04、Sn1≤0.03、N1≤0.005、O1≤0.003、H1≤0.0002。
在一些实施方式中，该S450J0-Cr钢板的成分包括：按照重量百分比计，C1 0.14～0.17；Si 1 0.25～0.40；Mn1 1.25～1.35；V1 0.030～0.040；Nb1 0.045～0.055；Ti1 0.008～0.015；Cr 0.30～0.35；Als10.015～0.030；P1≤0.020，S1≤0.005；As1≤0.04、Sn1≤0.03、N1≤0.005、O1≤0.003、H1≤0.0002；余量为Fe和不可避免的杂质。
在一些实施方式中，该S450J0-Cr钢板的成分包括：按照重量百分比计，C1 0.15～0.16；Si1 0.26～0.39；Mn1 1.26～1.34；V1 0.031～0.039；Nb1 0.046～0.054；Ti1 0.009～0.014；Cr 0.31～0.34；Als10.016～0.029；P1≤0.020，S1≤0.005；As1≤0.04、Sn1≤0.03、N1≤0.00、O1≤0.003、H1≤0.0002；余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，该S450J0-Cr钢板的碳当量CEV＝C1+Mn1/6+(Cr1+Mo1+V1)/5+(Ni1+Cu1)/15。
进一步地，按照重量百分比计，CEV≤0.46％。
进一步地，该S450J0-Cr钢板的屈服强度461～488Mpa；进一步可选地，该S450J0-Cr钢板的屈服强度462～487Mpa；示例性地，该S450J0-Cr钢板的屈服强度462Mpa、465Mpa、468Mpa、470Mpa、480Mpa或者485Mpa。
进一步地，该S450J0-Cr钢板的抗拉强度617～646Mpa；进一步可选地，该S450J0-Cr钢板的抗拉强度620～640Mpa；示例性地，该S450J0-Cr钢板的抗拉强度625Mpa、630Mpa、635Mpa、640Mpa或者645Mpa。
进一步地，该S450J0-Cr钢板的伸长率24～26％。
进一步地，该S450J0-Cr钢板的夏氏冲击功Akv(0℃)103～182J。
本申请一些实施方式还提供一种含Cr的S450J0钢板的制造方法，该方法能够用于制造前述任一实施方式提供的S450J0-Cr钢板。
在本申请一些实施方式中，含Cr的S450J0钢板的制造方法，包括以下步骤：
步骤S1、转炉冶炼。
在该步骤，控制入转炉铁水S≤0.010％，要求转炉终点碳含量0.08±0.02％，并确保终点P≤0.017％，做好挡渣出钢，严禁下渣。
步骤S2、钢水LF炉精炼处理。
在该步骤，通过脱硫、脱氧、夹杂物去除及形态控制，通过氩气搅拌均匀钢水成分和温度，提高钢水纯净度。
步骤S3、钢水RH真空脱气处理。
在该步骤，控制真空度≤0.267kPa，下钢水循环时间20～30min，纯脱气时间10～20min，减少钢中气体含量。
步骤S4、复压后进行Ca处理。
该步骤，能够确保钢水可浇性，钙处理后保证软吹时间10～15min。
步骤S5、连铸。
采取全程保护浇注工艺，大包长水口碗部采用氩封。
步骤S6、浇注。
浇注时，钢包到中间包采用长水口保护出钢，中间包到结晶器采用浸入式水口保护浇注，中间包钢水过热度控制在10～30℃。
步骤S7、在连铸二冷区钢水未凝固区采用电磁搅拌，电流445A～455A，频率5Hz～7Hz。
对于S450J0-Cr钢板，结合该电磁搅拌设备特性，设置电流445A～455A，频率5Hz～7Hz时，对钢坯内部质量改善效果最明显。
进一步可选地，在连铸二冷区钢水未凝固区采用电磁搅拌，电流446A～456A，频率5.5Hz～6.5Hz。
示例性地，在连铸二冷区钢水未凝固区采用电磁搅拌，电流450A，频率6Hz，加速钢水流动。
步骤S8、在连铸二冷区铸坯凝固末端采用轻压下技术，压下量控制在3～6mm。
对于S450J0-Cr钢板，根据钢水凝固收缩特点，将轻压下量控制在3～6mm，可减少钢坯缩孔、疏松和中心偏析等缺陷的发生，有效的改善板坯内部质量。
进一步可选地，在连铸二冷区铸坯凝固末端采用轻压下技术，压下量控制在3.5～5.5mm。示例性地，压下量控制在4mm、4.5mm、5mm或者5.5mm。
步骤S9、将步骤S8得到的铸坯下线入坑缓冷至600℃以下。
步骤S10、铸坯加热：
采用冷装工艺，对步骤S9得到的铸坯加热。进一步地，整体时间按铸坯厚度计算，速率控制在10min/cm～13min/cm范围内，加热温度1150℃～1280℃。
步骤S11、轧制。
对步骤S10得到的加热后的铸坯进行粗轧得到中间坯，对中间坯进行精轧；然后控制冷却。
进一步地，对钢坯进行粗轧，粗轧开轧温度1040℃～1100℃，前三个道次的平均压下量≥28mm，得到中间坯。进一步可选地，对钢坯进行粗轧，粗轧开轧温度1050℃～1090℃；示例性地，粗轧开轧温度1050℃、1060℃、1070℃或者1080℃。进一步地，粗轧过程的前三个道次的平均压下量≥28mm。
进一步地，对中间坯进行精轧，精轧开轧温度840℃～890℃。进一步可选地，对中间坯进行精轧，精轧开轧温度841℃～888℃。示例性地，精轧开轧温度842℃、845℃、860℃、870℃、875℃或者880℃。
进一步地，精轧时，控制轧制得到的中间坯的等温厚度满足：(1.6～2.6)*h，式中h为板厚。进一步可选地，精轧时，控制轧制得到的中间坯的等温厚度满足：(1.7～2.5)*h，式中h为板厚。进一步可选地，精轧时，控制轧制得到的中间坯的等温厚度满足：(1.8～2.4)*h，式中h为板厚。
进一步地，板厚在40mm～60mm之间时，等温厚度为：(2.0～2.6)*h；板厚在60.1mm～80mm之间时，等温厚度为：(1.6～2.0)*h。
进一步地，对制得的中间坯进行精轧，精轧开轧温度840℃～890℃。进一步可选地，精轧开轧温度845℃～885℃。进一步可选地，精轧开轧温度840℃～880℃。示例性地，精轧开轧温度853℃、858℃、860℃、870℃、880℃或者885℃。
在本申请一些实施方式中，在精轧之后，冷却之前，还对精轧件进行终轧。进一步地，终轧温度控制在770℃～850℃。
步骤S12、冷却。
进一步可选地，对步骤S11精轧后得到的精轧件进行冷却，冷却速度控制在3℃/s～9℃/s的范围内，返红温度控制在635℃～675℃。进一步可选地，冷却速度控制在4℃/s～8℃/s的范围内，返红温度控制在640℃～670℃。示例性地，冷却速度控制为5℃/s、6℃/s、7℃/s或者8℃/s；返红温度控制为645℃、650℃、655℃或者660℃。
进一步地，对精轧后得到的精轧件进行冷却，冷却速度控制在2℃/s～10℃/s的范围内，返红温度控制在630℃～680℃。
进一步可选地，上述进行冷却时，采用CR+ACC控轧控冷生产技术。
在一些具体的实施方式中，板厚在40mm～60mm之间时，粗轧开轧温度为1040℃～1100℃；等温厚度(2.0～2.6)*h；精轧开轧温度850℃～890℃；终轧温度770℃～830℃；开冷温度760℃～820℃；平均冷却速度5℃/s～10℃/s；返红温度630℃～670℃。
在一些具体的实施方式中，板厚在60mm～80mm之间时，粗轧开轧温度为1060℃～1100℃；等温厚度(1.6～2.0)*h；精轧开轧温度840℃～880℃；终轧温度790℃～850℃；开冷温度780℃～840℃；平均冷却速度2℃/s～4℃/s；返红温度640℃～680℃。
步骤S13、堆冷。
将步骤S12制得的钢板进行堆冷。
进一步地，开始堆垛时钢板的温度>300℃，堆垛时间≥24小时，拆垛处理时钢板的温度≤150℃。
为了保证钢板下线堆冷的温度不会太低，时间不会太短，目的主要是排除钢中的固溶H元素，减少钢板内部残余应力。通过将开始堆垛时的温度>300℃，堆垛时间≥24小时，拆垛处理时的温度≤150℃，能够有效减少S450J0-Cr钢板内部残余应力。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例1
提供一种S450J0-Cr钢板，其化学成分按重量百分数计为：C1 0.15；Si1 0.30；Mn11.30；V1 0.035；Nb1 0.050；Ti1 0.010；Cr 0.32；Als10.020；P1≤0.020％，S1≤0.005％；As1≤0.04％、Sn1≤0.03％、N1≤0.005％、O1≤0.003％、H1≤0.0002％；余量为Fe和不可避免的杂质。
该S450J0-Cr钢板按照以下步骤制备：
步骤S1、转炉冶炼。
控制入转炉铁水S≤0.010％，终点碳含量0.08％，终点P≤0.017％。
步骤S2、钢水LF炉精炼处理。
步骤S3、钢水RH真空脱气处理。控制真空度≤0.267kPa，下钢水循环时间20分钟，纯脱气时间15min。
步骤S4、复压后进行Ca处理。钙处理后保证软吹时间13分钟。
步骤S5、连铸。采取全程保护浇注工艺，大包长水口碗部采用氩封。
步骤S6、浇注。浇注时，钢包到中间包采用长水口保护出钢，中间包到结晶器采用浸入式水口保护浇注，中间包钢水过热度控制在20℃。
步骤S7、在连铸二冷区钢水未凝固区采用电磁搅拌，电流450A，频率6HZ。
步骤S8、在连铸二冷区铸坯凝固末端采用轻压下技术，压下量控制在3mm。
步骤S9、将步骤S8得到的铸坯下线入坑缓冷至600℃以下。
步骤S10、铸坯加热：采用冷装工艺，对铸坯加热。整体时间按铸坯厚度计算，速率控制在10min/cm，加热温度1150℃。
步骤S11、轧制。
对钢坯进行粗轧，粗轧开轧温度1040℃，前三个道次的平均压下量≥28mm，得到中间坯。精轧开轧温度880℃。钢板厚度40mm，等温厚度88mm。
步骤S12、冷却。采用CR+ACC控轧控冷生产技术。冷却速度控制在5℃/s的范围内，返红温度控制在650℃。
步骤S13、堆冷。开始堆垛时的温度>300℃，堆垛时间≥24小时，拆垛处理时的温度≤150℃。
实施例2～实施例5
提供一种S450J0-Cr钢板，与实施例1的制备步骤相同，所不同之处在于钢板厚度不同，具体的数值记载在表1中。
对比例1
欧标标准试样1，厚度以及性能参数见表1。
对比例2
欧标标准试样2，厚度以及性能参数见表1。
按照欧标EN 10025-2：2004对实施例1～实施例5制得的S450J0-Cr钢板的性能进行检测，检测结果见表1。
表1
Figure BDA0002886131090000121
从上述表1的检测结果可以看出，本申请实施例1～3制得的厚度在40～60mm之间的钢板的各项性能均满足对比例1中欧标标准试样1的要求；本申请实施例4～5制得的厚度在70～80mm之间的钢板的各项性能均满足对比例2中欧标标准试样2的要求。由此说明采用申请方法用Cr替代欧标S450J0钢板中B后制得的含Cr的S450J0钢板，性能能够满足欧标要求。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，包括：对铸坯进行粗轧得到中间坯，对所述中间坯进行精轧；
精轧时，控制所述中间坯的等温厚度满足：(1.6～2.6)*h，式中h为板厚；按照重量百分比计，所述S450J0钢板的成分包括：
C 0.15~0.18； Si 0.25~0.40；Mn 1.45~1.60；V 0.030~0.040；Nb 0.045~0.055；Ti0.008~0.015；B 0.0010~0.0025；Als 0.015~0.030；
按照以下公式对所述S450J0钢板的成分进行替换：
Cr的含量=（120~350）倍的所述B的含量；
C1的含量=所述C含量减去0.1；
Mn1的含量=所述Mn含量减去0.2；
（C1+Mn1+Cr）的总含量=（1.69~1.87）；
式中：C1、Mn1、Cr为替换后的含Cr的S450J0钢板中的成分；所述含Cr的S450J0钢板的屈服强度 460～489 Mpa；所述含Cr的S450J0钢板的抗拉强度 617～646 Mpa；所述含Cr的S450J0钢板的伸长率24～26%；所述含Cr的S450J0钢板的夏氏冲击功103～182J。
2.根据权利要求1所述的含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，按照重量百分比计，含Cr的S450J0钢板的成分包括：
P1≤0.020，S1≤0.005；As1≤0.04、Sn1≤0.03、N1≤0.005、O1≤0.003、H1≤0.0002。
3.根据权利要求1-2任一项所述的含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，
按照重量百分比计，所述含Cr的S450J0钢板的碳当量CEV≤0.46。
4.根据权利要求1所述的含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，
所述板厚在40mm~60mm之间时，等温厚度为：(2.0~2.6) *h；
所述板厚在60.1mm~80mm之间时，等温厚度为：(1.6~2.0) *h。
5.根据权利要求1所述的含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，
粗轧开轧温度1040℃～1100℃，粗轧过程的前三个道次的平均压下量≥28mm。
6.根据权利要求5所述的含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，
精轧开轧温度840℃～890℃。
7.根据权利要求5所述的含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，对精轧后得到的精轧件进行冷却，冷却速度控制在2℃/s~10℃/s的范围内，返红温度控制在630℃~680℃。
8.根据权利要求1所述的含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，
板厚在40mm~60mm之间时，粗轧开轧温度为1040℃~1100℃；等温厚度（2.0~2.6）*h；精轧开轧温度850℃~890℃；终轧温度770℃~830℃；开冷温度760℃~820℃；平均冷却速度5℃/s ~10℃/s；返红温度630℃~670℃；
板厚在60mm~80mm之间时，粗轧开轧温度为1060℃~1100℃；等温厚度（1.6~2.0）*h；精轧开轧温度840℃~880℃；终轧温度790℃~850℃；开冷温度780℃~840℃；平均冷却速度2℃/s~4℃/s；返红温度640℃~680℃。
9.根据权利要求1所述的含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，
在连铸二冷区钢水未凝固区采用电磁搅拌，电流445A~455A，频率5Hz~7 Hz。
10.根据权利要求9所述的含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，
在连铸二冷区铸坯凝固末端采用轻压下技术，压下量控制在3~6mm。
11.根据权利要求9所述的含Cr的S450J0钢板的制造方法，其特征在于，将制得的钢板进行堆冷，开始堆垛时所述钢板的温度>300℃，堆垛时间≥24小时，拆垛处理时所述钢板的温度≤150℃。
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