CN113005353B - 一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法，属于中厚钢板生产技术领域，包括Q345C钢板和所述Q345C钢板的生产方法；所述Q345C钢板的化学成分(单位，wt%)为：C：0.15～0.18、Si：0.20～0.40、Mn：1.25～1.35、P：≤0.025、S：≤0.005、Ti：0.015～0.025、Als：0.015～0.030，其它为Fe和残留元素。本发明生产中严控Q345C过程工艺，包括严控成品硫含量和锰含量；铸坯矫直时坯表面温度大于钢的第三脆性温度区间900℃以上的前提下，二冷水温≤35℃时，二冷比水量按0.42L/kg控制，当二冷水温＞35℃时，二冷比水量按0.48L/kg控制；铸坯切割缓冷后送轧。通过本发明实施，轧制14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率由之前98.40%提高到99.80%，合格率得到了提高。

Description

一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法

技术领域

本发明涉及中厚钢板生产技术领域，具体涉及一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法。

背景技术

随着经济的发展，各行各业对钢材的需求量日益增大，要求也越来越高。Q345C属于低合金高强钢，具有良好的综合力学性能和工艺性能，广泛应用于诸如钢结构、风力塔筒等工程领域。国内生产此规格钢种的钢板，成分设计主要采用C、Mn等元素，其中C含量约为0.11-0.17wt％，Mn含量约为1.30-1.60wt％。Q345C钢板探伤合格率始终没有得到突破，尤其是轧制14～30mm规格钢板探伤合格率，仅为98.40％，影响投料成本。

公开号为CN102041447A的专利文献公开一种低合金系列Q345C厚度规格在50mm以下的钢板及其生产方法。该钢板化学成分为(单位，wt％)：C：≤0.18、Si：≤0.40、Mn：1.05～1.40、P：≤0.020、S：≤0.010、微合金化元素Ti:0.010～0.020、Als：0.010～0.035、其它为Fe和残留元素。该钢板采用的生产方法包括以下步骤：优质铁水、KR铁水预处理、顶底复吹转炉、吹氩处理、LF炉精炼、铸坯堆冷、加热炉、3800mm轧机轧制、ACC层流冷却、热矫直机、钢板堆冷、精整、检测、入库。该技术方案较传统的Q345C的生产方案要简单，在保证钢板综合质量的基础上，没有采取V、Nb进行微合金化，使该方法在生产成本上占有巨大的优势，并且也降低了工人的劳动强度。

公开号为CN110616379A的专利文献公开一种Q345C钢，钢中各元素的质量百分比为：C：0.14-0.18，Mn：1.33-1.48，Nb：0.015-0.030；Si、Als按照常规Q345级别产品要求控制，其它为Fe和生产过程中不可避免的残余元素和杂质；生产工艺中，铸坯加热终了时刻表面温度控制在1100-1150℃范围内，加热时间≥8min/cm；开轧温度1080-1100℃，一阶段终轧温度＞1000℃，二阶段开轧温度≤990℃，二阶段的待温厚度大于等于钢板成品厚度的2.0倍，终轧温度控制在900±20℃范围内；开冷温度780-840℃，终冷温度700±20℃。该方法比常规控轧工艺生产Q345C钢板的节奏提升20-30％，并成功生产综合性能指标符合GB/T1591要求的Q345C钢板。

上述两种Q345C钢板均能满足使用要求，但是探伤合格率低，需要生产成本大，而且造成原料的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法,包括Q345C钢板和所述Q345C钢板的生产方法；所述Q345C钢板的化学成分(单位，wt％)为：C：0.15～0.18、Si：0.20～0.40、Mn：1.25～1.35、P：≤0.025、S：≤0.005、Ti：0.015～0.025、Als：0.015～0.030，其它为Fe和残留元素。

进一步的，所述Q345C钢板的生产方法，包括以下步骤:铁水KR脱硫、转炉冶炼、LF精炼、连铸、铸坯送轧钢轧制；

铁水KR脱硫：根据铁水S含量情况采取浅脱硫，保证脱硫后转炉冶炼铁水硫含量≤0.010％；

转炉冶炼：转炉终点出钢C含量≥0.06％，防止钢水过氧化；出钢温度≥1650℃，保证钢水到LF炉温度≥1550℃，保证精炼快速造渣；转炉出钢过程中开启钢包底吹氩气(氩气压力0.30-0.50Mpa，流量400-700NL/min)对钢包内钢水进行吹氩，并按顺序依次加入1.0～1.2Kg/t钢铝块脱氧、15～16Kg/t钢硅锰合金和4～5Kg/t钢高碳锰铁合金配钢种所要求的硅和锰元素、加入2-4Kg/t钢石灰进行渣洗，其中加入的石灰目的一方面是吸附钢水夹杂物，另一方面兼顾钢水脱硫；出钢结束后，关闭氩气，吊包至LF精炼；

LF精炼：采取大渣量工艺配加电石、铝粒脱氧剂来造高碱度白渣，单炉石灰用量不低于800kg、电石用量80-100Kg、铝粒30-50Kg。要求白渣成形后，白渣保持时间不低于15min，充分利用高碱度白渣来脱硫、吸附钢水中夹杂物，其LF精炼后钢水硫含量满足≤0.005％要求；

连铸：浇注过程中配合电磁搅拌、轻压下，在铸坯矫直时坯表面温度大于钢的第三脆性温度区间900℃以上的前提下，二冷水温≤35℃时，二冷比水量按0.42L/kg控制，当二冷水温＞35℃时，二冷比水量按0.48L/kg控制。具体不同水温状况下二冷各区水量、总水量及比水量情况如下：

铸坯送轧：铸坯切割后，缓冷至500℃以下后送轧。

进一步的，所述铸坯送轧钢轧制之后，要求钢板保持一定的高温状态快速下线堆垛缓冷，保证高温状态钢板缓冷后可以充分释放内部应力及扩散脱H。

进一步的，所述缓冷工艺中，轧制钢板到冷床后快速拉钢至行车跨，下线缓冷温度按照不低于200℃控制，其中，厚度≤20mm的钢板温度不得低于150℃。

进一步的，所述缓冷工艺中，下线缓冷钢板保证堆垛高度≥1m，确保钢板集中多块堆垛，温度缓慢降低。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.将轧制14～30mm规格Q345C钢中成品锰含量由1.35％～1.45％降低到1.25～1.35％范围，以减轻锰含量高后，铸坯凝固后中心锰偏析严重产生异常组织致使裂纹产生的现象，从而提升轧制钢板内部质量。由于锰为提高强度元素，含量降低后，为不影响钢板强度值，把碳含量由前期0.14％～0.17％提高到0.15％～0.18％范围。按此成分控制，不仅保证了钢板强度，而且实现了降锰目的，对减轻中心锰偏析有一定的改善效果。

2.连铸多炉连浇后，二冷水温会出现小幅升高，若二冷强度没有及时进行调大优化，会导致总冷却强度减弱，坯壳抵抗因钢水静压力引起的鼓肚变形的能力变弱，容易加重铸坯中心偏析；而提高冷却强度会促进柱状晶生长，并在配合电磁搅拌情况下有利于促使凝固前沿的液体运动，以打碎树枝晶、增加等轴晶的形核数目，消除柱状晶搭桥，改善疏松及锁孔缺陷，同时电磁搅拌及轻压下，有利于夹杂物上浮、减轻或消除中心偏析。本申请针对生产中二冷水温高带来的坯温高(＞1000℃)影响轧板探伤质量现象，通过优化二冷水量，在铸坯矫直时坯表面温度大于钢的第三脆性温度区间900℃以上(备注：温度低于900℃以下，处于钢的第三脆性温度区间，坯表面极易产生裂纹缺陷)前提下，加大二冷各区水量，进行试验跟踪，最终确定水温超出35℃后，二冷比水量由之前的0.42L/kg提高至0.48L/kg。加大后测量矫直段坯表面温度完全降低到二冷水温31-35℃时对应的940-1000℃范围内，实现了二冷水温升高后，通过加大水量提升铸坯冷却强度来降低坯表面温度的目的，从而保证铸坯内部质量。

3.硫属于钢中易偏析元素，在铸坯凝固过程中硫极易向中心偏析富集，导致中心硫化锰夹杂含量高。同时，随着钢水中硫含量升高，铸坯中心偏析加剧，情况严重时极易导致铸坯中心出现开裂。为提高探伤合格率，本申请Q345C成品硫含量需控制在0.005％以下。本申请一方面修订Q345C成品硫含量按照≤0.005％控制，另一方面生产中采取：铁水预脱硫，保证脱硫后入转炉冶炼铁水硫含量≤0.010％；转炉出钢过程中开启钢包底吹氩气(氩气压力0.30-0.50Mpa，流量400-700NL/min)对钢包内钢水进行吹氩，并加入2-4Kg/t钢石灰进行渣洗，其中加入的石灰目的一方面是吸附钢水夹杂物，另一方面兼顾钢水脱硫；LF精炼采取大渣量工艺配加电石、铝粒脱氧剂来造高碱度白渣，单炉石灰用量不低于800kg、电石用量80-100Kg、铝粒30-50Kg。要求白渣成形后，白渣保持时间不低于15min，充分利用高碱度白渣来脱硫、吸附钢水中夹杂物，其LF精炼后钢水硫含量满足≤0.005％要求。

4.钢板轧制后，通过缓冷减缓钢板降温速度，可以消除钢板内部组织应力和热应力，对防止偏析严重钢板内部异常组织开裂有明显效果。为避免因钢板下线缓冷温度低影响钢板探伤质量，对钢板下线缓冷工艺进行规范。具体：一、凡轧制钢板，到冷床后必须快速拉钢至行车跨，下线缓冷温度按照不低于200℃控制，其中，厚度≤20mm的钢板温度不得低于150℃；二、下线缓冷钢板必须保证堆垛高度≥1m，确保钢板集中多块堆垛温度缓慢降低。

本发明生产中严控Q345C过程工艺，包括：严控成品硫含量、二冷强度控制、成分优化精确控制、轧板堆冷控制等，轧制14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率由之前98.40％提高到99.80％，合格率得到了提高。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法,包括Q345C钢板和所述Q345C钢板的生产方法；所述Q345C钢板的化学成分(单位，wt％)为：C：0.15～0.18、Si：0.20～0.40、Mn：1.25～1.35、P：≤0.025、S：≤0.005、Ti：0.015～0.025、Als：0.015～0.030，其它为Fe和残留元素。

所述Q345C钢板的生产方法，包括以下步骤:铁水KR脱硫、转炉冶炼、LF精炼、连铸、铸坯送轧钢轧制；

铁水KR脱硫：根据铁水S含量情况采取浅脱硫，保证脱硫后转炉冶炼铁水硫含量≤0.010％；

转炉冶炼：转炉终点出钢C含量≥0.06％，防止钢水过氧化；出钢温度≥1650℃，保证钢水到LF炉温度≥1550℃，保证精炼快速造渣；转炉出钢过程中开启钢包底吹氩气(氩气压力0.30-0.50Mpa，流量400-700NL/min)对钢包内钢水进行吹氩，并按顺序依次加入1.0～1.2Kg/t钢铝块脱氧、15～16Kg/t钢硅锰合金和4～5Kg/t钢高碳锰铁合金配钢种所要求的硅和锰元素、加入2-4Kg/t钢石灰进行渣洗，其中加入的石灰目的一方面是吸附钢水夹杂物，另一方面兼顾钢水脱硫；出钢结束后，关闭氩气，吊包至LF精炼；

LF精炼：采取大渣量工艺配加电石、铝粒脱氧剂来造高碱度白渣，单炉石灰用量不低于800kg、电石用量80-100Kg、铝粒30-50Kg。要求白渣成形后，白渣保持时间不低于15min，充分利用高碱度白渣来脱硫、吸附钢水中夹杂物，其LF精炼后钢水硫含量满足≤0.005％要求；

连铸：连铸二冷控制模式为：M＝A*V²+B*V+C，其中：M代表二冷各区水量，V代表连铸拉速，A、B、C代表不同二冷各区水量控制的常数。生产中，当拉速变化时，二冷各区水量大小也跟着随之变化。

在铸坯矫直时坯表面温度大于钢的第三脆性温度区间900℃以上前提下，加大二冷各区水量进行试验跟踪，最终确定水温超出35℃后，二冷比水量由之前0.42L/kg提高至0.48L/kg。具体不同水温状况下二冷各区水量、总水量及比水量情况如下：

铸坯送轧：铸坯切割后，缓冷至500℃以下后送轧。

作为本实施例中的一个优化方式，所述铸坯送轧钢轧制之后，要求钢板保持一定的高温状态快速下线堆垛缓冷，保证高温状态钢板缓冷后可以充分释放内部应力及扩散脱H，提升钢板内部探伤质量。

作为本实施例中的一个优化方式，所述缓冷工艺中，轧制钢板，到冷床后快速拉钢至行车跨，下线缓冷温度按照不低于200℃控制，其中，厚度≤20mm的钢板温度不得低于150℃。

作为本实施例中的一个优化方式，所述缓冷工艺中，下线缓冷钢板保证堆垛高度≥1m，确保钢板集中多块堆垛，温度缓慢降低。

本申请轧制14～30mm规格Q345钢板强度测试，屈服强度富余量在50～70MPa范围，抗拉强度富裕量在40～70MPa范围，强度富裕量较大。因此，将轧制14～30mm规格Q345C钢中成品锰含量由1.35％～1.45％降低到1.25～1.35％范围，把碳含量由前期0.14％～0.17％提高到0.15％～0.18％范围。按此成分控制，不仅保证了钢板强度，而且实现了降锰目的，对减轻中心锰偏析有一定的改善效果。

对比例1

本对比例提供一种Q345C钢的化学成分含量见下表1。

表1低合金Q345C钢种成分

该Q345C钢种轧制20mm规格钢板探伤不合取样进行高倍金相检测，具体检测结果见下表2所示。

表2 Q345C钢板组织及夹杂检测

检测结论：总体夹杂物级别为4.5级，其中硫化物夹杂级别较高。晶粒度细小，在8-9级。但带状组织较高，达到2.5级，且钢板内部组织除铁素体、珠光体外，还存在少量贝氏体组织；同时，试样中心存在明显偏析带，偏析带中含有MnS夹杂，且伴随有微裂纹。

对比例2

本对比例提供三种14～30mm规格Q345C钢板，三种钢板的成分中只有硫含量不同，其他成分均相同。硫含量及探伤合格率，见下表3所示。

表3 Q345C钢板不同硫含量探伤合格率

硫含量，％	0.013	0.010	0.005
				探伤合格率，％	98.3	98.9	99.8

表3表明：随着钢中硫含量增加，探伤合格率呈下滑趋势。根据统计结果看：需提高探伤合格率，Q345C成品硫含量需控制在0.005％以下。因此，本申请生产中采取：铁水预脱硫，保证脱硫后入转炉冶炼铁水硫含量≤0.010％、转炉出钢过程中开启钢包底吹氩气(氩气压力0.30-0.50Mpa，流量400-700NL/min)对钢包内钢水进行吹氩，并加入2-4Kg/t钢石灰进行渣洗，其中加入的石灰目的一方面是吸附钢水夹杂物，另一方面兼顾钢水脱硫；LF精炼采取大渣量工艺配加电石、铝粒脱氧剂来造高碱度白渣，单炉石灰用量不低于800kg、电石用量80-100Kg、铝粒30-50Kg。要求白渣成形后，白渣保持时间不低于15min，充分利用高碱度白渣来脱硫、吸附钢水中夹杂物，其LF精炼后钢水硫含量满足≤0.005％要求。

本发明通过降低14～30mm规格Q345C钢中锰元素含量来减轻中心锰偏析；二冷水温高时,加大连铸二冷强度，来降低坯表面温度，减轻铸坯中心偏析；降低硫含量控制标准，采取铁水预脱硫、LF精炼深脱硫来降低钢中硫含量；规范钢板下线缓冷工艺，提高钢板下线缓冷温度等措施，轧制14～30mm规格低合金Q345C钢板探伤合格率由之前98.40％提高到99.80％。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法,其特征在于：包括Q345C钢板和所述Q345C钢板的生产方法，所述Q345C钢板的化学成分 (单位，wt%)为：C：0.15～0.18、Si：0.20～0.40、Mn：1.25～1.35、P：≤0.025、S：≤0.005、Ti：0.015～0.025、Als：0.015～0.030，其它为Fe和残留元素；

所述Q345C钢板内部质量控制措施：严控成品硫含量和锰含量；浇注过程中配合电磁搅拌、轻压下，铸坯矫直时坯表面温度大于900℃的前提下，二冷水温≤35℃时，二冷比水量按0.42L/kg控制，当二冷水温＞35℃时，二冷比水量按0.48L/kg控制；铸坯切割缓冷后送轧；

所述Q345C钢板的生产方法，包括以下步骤: 铁水KR脱硫、转炉冶炼、LF精炼、连铸、铸坯送轧钢轧制；

铁水KR脱硫：根据铁水S含量情况采取浅脱硫，保证脱硫后转炉冶炼铁水硫含量≤0.010%；

转炉冶炼：转炉终点出钢C含量≥0.06%，防止钢水过氧化；出钢温度≥1650℃，保证钢水到LF炉温度≥1550℃，保证精炼快速造渣；转炉出钢过程中开启钢包底吹氩气，氩气压力0.30-0.50Mpa，流量400-700NL/min，对钢包内钢水进行吹氩，并按顺序依次加入1.0～1.2Kg/t钢铝块脱氧、15～16Kg/t钢硅锰合金和4～5Kg/t钢高碳锰铁合金配钢种所要求的硅和锰元素、加入2～4Kg/t钢石灰进行渣洗，其中加入的石灰目的一方面是吸附钢水夹杂物，另一方面兼顾钢水脱硫；出钢结束后，关闭氩气，吊包至LF精炼；

LF精炼：采取大渣量工艺配加电石、铝粒脱氧剂来造高碱度白渣，单炉石灰用量不低于800kg、电石用量80-100Kg、铝粒30-50Kg，要求白渣成形后，白渣保持时间不低于15min，充分利用高碱度白渣来脱硫、吸附钢水中夹杂物，其LF精炼后钢水硫含量满足≤0.005%要求；

连铸：浇注过程中配合电磁搅拌、轻压下，在铸坯矫直时坯表面温度大于900℃的前提下，二冷水温≤35℃时，二冷比水量按0.42L/kg控制，当二冷水温＞35℃时，二冷比水量按0.48L/kg控制，具体不同水温状况下二冷各区水量、总水量及比水量情况如下：

二冷水温≤35℃时，二冷各区水量为：Ⅰ区274 L/min，Ⅱ区177 L/min，Ⅲ区206 L/min，Ⅳ区186 L/min，Ⅴ区92 L/min，Ⅵ区55 L/min，Ⅶ区30 L/min，二冷总水量1020 L/min，二冷比水量0.42 L/kg；

二冷水温＞35℃时，二冷各区水量为：Ⅰ区313 L/min，Ⅱ区202 L/min，Ⅲ区235 L/min，Ⅳ区213 L/min，Ⅴ区105 L/min，Ⅵ区64 L/min，Ⅶ区34 L/min，二冷总水量1166 L/min，二冷比水量0.48 L/kg；

铸坯送轧：铸坯切割后，缓冷至500℃以下后送轧。

2.根据权利要求1所述的一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法，其特征在于：所述铸坯送轧钢轧制之后，要求钢板保持一定的高温状态快速下线堆垛缓冷，保证高温状态钢板缓冷后可以充分释放内部应力及扩散脱H。

3.根据权利要求2所述的一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法，其特征在于：所述缓冷工艺中，轧制钢板到冷床后快速拉钢至行车跨，下线缓冷温度按照不低于200℃控制，其中，厚度≤20mm的钢板温度不得低于150℃。

4.根据权利要求3所述的一种提高14～30mm规格Q345C钢板探伤合格率的方法，其特征在于：所述缓冷工艺中，下线缓冷钢板保证堆垛高度≥1m，确保钢板集中多块堆垛，温度缓慢降低。