CN113025916A - 一种直角折弯用q355ne钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种直角折弯用Q355NE钢板及其生产方法，涉及中厚板钢板加工技术领域。本发明的Q355NE钢板中化学组分的重量百分比为：C：0.11‑0.14％、Si：0.10‑0.20％、Mn：1.30‑1.50％、P：≤0.020％、S：≤0.005％、Als：0.015‑0.035％、Nb：0.01‑0.030％、Ti：0.010‑0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明通过调整中厚钢板的化学成分以及生产工艺，使得制备的Q355NE钢板具有良好的强度、塑性、韧性和成型性。该钢板的屈服强度富余量以及抗拉强度大，具有较好的冷塑性，具有良好的低温韧性，可应用于超低温环境。

Description

一种直角折弯用Q355NE钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及中厚钢板加工技术领域，尤其涉及一种直角折弯用Q355NE中厚钢板及其生产方法。
背景技术
中厚板是钢铁工业重要产品之一，应用场景十分广泛，包括风电塔筒制造、锅炉和压力容器制造、船体制造、桥梁、钢结构制造等。随着机械制造技术的发展，异型钢结构特别是直角结构越来越多的采用钢板直接冷折弯成型，由于其折弯内弧半径过小，对钢板冷成型性能要求更高。在GB/T1591～2018《低合金高强度结构钢》中只是规定了室温状态下的冷弯检验，其冷弯内弧半径普遍较大，如20mm厚度钢板，冷弯试验为冷弯180°，内弧半径r＝1.5a(a为试样厚度)也就是30mm，相比之下目前众多机械加工厂采用的直角折弯苛刻许多。因此也导致折弯加工时钢板出现开裂，且开裂比例较高，钢厂冷折弯质量异议居高不下，严重影响钢厂产品质量形象和客户的使用体验，造成严重的经济损失。
因此，通过合理的合金元素配比，以中碳铌微合金化思路，采用正火轧制技术，使得钢板具有优异的冷折弯性能，可满足室温至零下20℃环境下直角折弯加工。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种直角折弯用Q355NE钢板及其生产方法，该方法制备的钢板满足室温至零下20℃环境下直角折弯加工。
本发明提供了一种直角折弯用Q355NE钢板，所述Q355NE钢板的厚度为8-40mm，包括以下重量百分数的化学组分：
C：0.11-0.14％、Si：0.10-0.20％、Mn：1.30-1.50％、P：≤0.020％、S：≤0.005％、Als：0.015-0.035％、Nb：0.01-0.030％、Ti：0.010-0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明还提供了一种上述直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，包括如下步骤：
(1)将上述化学成分的钢水进行冶炼，并将冶炼后的钢水浇注成250mm厚的板坯；
(2)将板坯进行切割后进行加热处理；
(3)对加热处理的板坯进行正火轧制粗轧；
(4)对正火粗轧后的板坯进行正火轧制精轧，并将轧后钢板进行空冷。
优选的，步骤(1)所述钢水在冶炼过程中进行全程吹氩以及一次拉碳处理，并在出钢过程中加入Nb-Fe，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，得到所述钢水。
优选的，步骤(1)所述钢水在浇注时采用氩气进行保护浇注。
优选的，步骤(2)所述加热处理的温度为1100～1250℃，加热时间为160-200min。
优选的，步骤(3)所述正火粗轧工序中开轧温度为1050～1100℃，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，最小中间坯厚度≥40mm。
优选的，步骤(4)所述正火精轧工序中，开轧温度为880～960℃，精轧终轧温度830～860℃，过程道次为6～8道次，精轧末3道次总压下率不低于15％。
本发明的直角折弯用Q355NE钢板中含有以下化学成分：
碳：是廉价的固溶强化元素，在兼顾其固溶强化的同时，又要避免其含量过高会对韧性和塑性产生损害，同时考虑到正火轧制交货只能采用空冷，无法采用轧后冷却提高强度的影响，因此我们将其限定在0.11～0.14％。
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％，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，但是硅含量过高会导致钢板在轧制过程生产硅橄榄石附着在钢板表面，导致除鳞不尽，钢板表面易产生氧化铁皮压入等缺陷，不利于塔筒涂漆后美观；同时硅的升高导致焊接裂纹敏感性指数升高，不利于塔筒制作焊接性能的保障。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0.10～0.20之间
锰：锰是提高强度和韧性的有效元素。但是锰含量过高会增加碳当量和焊接裂纹敏感性指数，导致不利于焊接及成型组织的产生，因此，设定其含量限定在1.30～1.50％。
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0.020％。
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0.005％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。
铌：铌具有较好的细晶强化作用，并且可以改善钢板的韧性，降低韧脆转变温度；另一方面，铌能够通过可通过析出强化提高钢的强度，通常铌含量高于0.040％时不利于低温韧性，因此设定铌含量为0.010～0.040％。
钛：钛作为细化晶粒元素，在一定范围内可以提高钢的强韧性，并有助于焊接热影响区性能的保障，但加入过量的钛会生成氮化钛大颗粒夹杂影响韧性，因此将钛含量限定在0.010～0.020％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用本方法生产的Q355NE具有优良的强度、塑性、韧性和成型性，其屈服强度富余量、抗拉强度大，具有较好的冷塑性，具有良好的低温韧性，可应用于超低温环境。同时采用正火轧制技术，通过低温加热和铌微合金化，大大提高了钢的综合性能，可应用于各类机械制造折弯加工领域。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的Q355NE钢板的金相结构图；
图2为本发明实施例1制备的Q355NE钢板折弯检验示意图；
具体实施方式
以下结合实施例对本发明提供的直角折弯用Q355NE钢板的生产方法进行进一步说明。
实施例1
一种直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将转炉冶炼所得钢水采用氩气保护浇注的方法浇注成250mm厚的板坯，冶炼过程中，转炉全程吹氩，一次拉碳，在出钢过程中加入Nb-Fe，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，其中，冶炼所得钢水包括以下重量百分比的化学成分：C 0.13％、Si0.18％、Mn 1.40％、P 0.014％、S 0.004％、Als 0.033％、Nb 0.025％、Ti 0.017％，其余为Fe及不可避免的杂质。
(2)将步骤(1)制备的板坯进行切割，然后进炉1117℃加热处理178min。
(3)对加热处理的板坯进行正火轧制粗轧，其中开轧温度为1095℃，轧制道次为10道，粗轧末道次压下率为23％，中间坯厚度为40mm。
(4)对正火粗轧后的板坯进行正火轧制精轧，其中开轧温度为928℃，精轧终轧温度834℃，过程道次为6道次，精轧末3道次总压下率为19.3％，并将轧后钢板进行空冷。
最终制备的直角折弯用Q355NE钢板厚度为12mm。
实施例2
一种直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将转炉冶炼所得钢水采用氩气保护浇注的方法浇注成250mm厚的板坯，冶炼过程中，转炉全程吹氩，一次拉碳，在出钢过程中加入Nb-Fe，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，其中，冶炼所得钢水包括以下重量百分比的化学成分：C 0.12％、Si0.11％、Mn 1.41％、P 0.015％、S 0.002％、Als 0.027％、Nb 0.027％、Ti 0.013％，其余为Fe及不可避免的杂质。
(2)将步骤(1)制备的板坯进行切割，然后进炉1180℃加热处理185min。
(3)对加热处理的板坯进行正火轧制粗轧，其中开轧温度为1068℃，轧制道次为8道，粗轧末道次压下率为29.2％，中间坯厚度为48mm。
(4)对正火粗轧后的板坯进行正火轧制精轧，其中开轧温度为935℃，精轧终轧温度856℃，过程道次为6道次，精轧末3道次总压下率为20.0％，并将轧后钢板进行空冷。
最终制备的直角折弯用Q355NE钢板厚度为16mm。
实施例3
一种直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将转炉冶炼所得钢水采用氩气保护浇注的方法浇注成250mm厚的板坯，冶炼过程中，转炉全程吹氩，一次拉碳，在出钢过程中加入Nb-Fe，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，其中，冶炼所得钢水包括以下重量百分比的化学成分：C 0.14％、Si0.12％、Mn 1.39％、P 0.018％、S 0.005％、Als 0.026％、Nb 0.026％、Ti 0.015％，其余为Fe及不可避免的杂质。
(2)将步骤(1)制备的板坯进行切割，然后进炉1220℃加热处理164min。
(3)对加热处理的板坯进行正火轧制粗轧，其中开轧温度为1092℃，轧制道次为7道，粗轧末道次压下率为30.8％，中间坯厚度为60mm。
(4)对正火粗轧后的板坯进行正火轧制精轧，其中开轧温度为905℃，精轧终轧温度848℃，过程道次为8道次，精轧末3道次总压下率为21.7％，并将轧后钢板进行空冷。
最终制备的直角折弯用Q355NE钢板厚度为20mm。
实施例4
一种直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将转炉冶炼所得钢水采用氩气保护浇注的方法浇注成250mm厚的板坯，冶炼过程中，转炉全程吹氩，一次拉碳，在出钢过程中加入Nb-Fe，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，其中，冶炼所得钢水包括以下重量百分比的化学成分：C 0.12％、Si0.14％、Mn 1.36％、P 0.015％、S 0.005％、Als 0.023％、Nb 0.022％、Ti 0.016％，其余为Fe及不可避免的杂质。
(2)将步骤(1)制备的板坯进行切割，然后进炉1180℃加热处理190min。
(3)对加热处理的板坯进行正火轧制粗轧，其中开轧温度为1064℃，轧制道次为8道，粗轧末道次压下率为21％，中间坯厚度为90mm。
(4)对正火粗轧后的板坯进行正火轧制精轧，其中开轧温度为882℃，精轧终轧温度836℃，过程道次为8道次，精轧末3道次总压下率为23.8％，并将轧后钢板进行空冷。
最终制备的直角折弯用Q355NE钢板厚度为30mm。
实施例5
一种直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将转炉冶炼所得钢水采用氩气保护浇注的方法浇注成250mm厚的板坯，冶炼过程中，转炉全程吹氩，一次拉碳，在出钢过程中加入Nb-Fe，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，其中，冶炼所得钢水包括以下重量百分比的化学成分：C 0.11％、Si0.16％、Mn 1.43％、P 0.015％、S 0.004％、Als 0.022％、Nb 0.024％、Ti 0.015％，其余为Fe及不可避免的杂质。
(2)将步骤(1)制备的板坯进行切割，然后进炉1130℃加热处理171min。
(3)对加热处理的板坯进行正火轧制粗轧，其中开轧温度为1058℃，轧制道次为7道，粗轧末道次压下率为22.3％，中间坯厚度为120mm。
(4)对正火粗轧后的板坯进行正火轧制精轧，其中开轧温度为880℃，精轧终轧温度839℃，过程道次为8道次，精轧末3道次总压下率为20％，并将轧后钢板进行空冷。
最终制备的直角折弯用Q355NE钢板厚度为40mm。
实施例1～5直角折弯用Q355NE钢板化学成分重量百分比如表1所示：
表1
Figure BDA0002962168360000061
将实施例1～5制备的直角折弯用Q355NE钢板分别进行力学性能测试，测试方法如下：
(1)按照GB/T2975～2018《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》规范进行冷弯试样的制备，冷弯试样样坯取自钢板宽度1/4处，当钢板厚度≤25mm时，保留上下两个原始轧制面；当钢板厚度>25mm时，冷弯试样减薄至25mm，保留一个原始轧制面。
(2)GB/T232～2010《金属材料弯曲试验方法》规定的常规冷弯检验，试样宽度为20～40mm，随着试样宽度的增加，冷弯要求越严，本检验方法冷弯试样为宽度120mm、长度为40～60mm，厚度最大25mm的长方体试样。
(3)GB/T1591～2018《低合金高强度结构钢》中规定180°冷弯试验中，当钢板厚度≤16mm时冷弯内弧半径r＝1.0a(a为试样厚度)，当钢板厚度>16mm时冷弯内弧半径r＝1.5a(a为试样厚度)。本检验方法180°冷弯试验，冷弯内弧半径为0，即将试样进行对折，并压实。
(4)试样对折压实后，观察试样外表面是否存在肉眼可见裂纹等缺陷，如有则判定为不合格，如无裂纹等缺陷，则为合格。
力学性能测试结果如表2：
表2
Figure BDA0002962168360000071
产品性能评估：
将表2结果与现有GB/T 1591～2018标准规定相比较，采用本方法生产的Q355NE具有优良的强度、塑性、韧性和成型性，其屈服强度富余量在30Mpa以上，抗拉强度稳定在500Mpa以上，延伸率达到26％以上，具有较好的冷塑性，采用120mm宽冷弯试样180°r＝0a表面无任何缺陷。
通过低温韧性试验可以看出，在～40℃时，纵向冲击功可达到180J以上，远高于要求值27J的水平，其断口纤维百分率在95％以上，说明其韧性转变温度在～40℃以下，表明该钢具有良好的低温韧性，可应用于超低温环境。
另外，本发明模拟机械制造领域苛刻的直角折弯工艺，采用120mm宽冷弯试样180°r＝0a作为其折弯用钢出厂检验标准，同时采用正火轧制技术，通过低温加热和铌微合金化，大大提高了钢的综合性能，可应用于各类机械制造折弯加工领域。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种直角折弯用Q355NE钢板，其特征在于，所述Q355NE钢板的厚度为8-40mm，包括以下重量百分数的化学组分：
C：0.11-0.14％、Si：0.10-0.20％、Mn：1.30-1.50％、P：≤0.020％、S：≤0.005％、Als：0.015-0.035％、Nb：0.01-0.030％、Ti：0.010-0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将上述化学成分的钢水进行冶炼，并将冶炼后的钢水浇注成250mm厚的板坯；
(2)将板坯进行切割后进行加热处理；
(3)对加热处理的板坯进行正火粗轧；
(4)对正火粗轧后的板坯进行正火精轧，并将轧后钢板进行空冷。
3.根据权利要求2所述直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，其特征在于，步骤(1)所述钢水在冶炼过程中进行全程吹氩以及一次拉碳处理，并在出钢过程中加入Nb-Fe，在LF精炼处理前造白渣控铝脱氧，然后加入TiFe，得到所述钢水。
4.根据权利要求2所述直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，其特征在于，步骤(1)所述钢水在浇注时采用氩气进行保护浇注。
5.根据权利要求2所述直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，其特征在于，步骤(2)所述加热处理的温度为1100～1250℃，加热时间为160-200min。
6.根据权利要求2所述直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，其特征在于，步骤(3)所述正火轧制粗轧工序中开轧温度为1050～1100℃，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，最小中间坯厚度≥40mm。
7.根据权利要求2所述直角折弯用Q355NE钢板的生产方法，其特征在于，步骤(4)所述正火轧制精轧工序中，开轧温度为880～960℃，精轧终轧温度830～860℃，过程道次为6～8道次，精轧末3道次总压下率不低于15％。
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