CN113106223A - 一种普碳钢坯轧制低合金高强度q355b薄钢带的方法 - Google Patents

一种普碳钢坯轧制低合金高强度q355b薄钢带的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法。包括如下步骤，1、制得化学成分如下的普碳钢坯Q235：C:0.12％～0.16％；Si：0.2％～0.30％；Mn：0.50％～0.70％；P≤0.020％；S≤0.020％；2、将Q235普碳钢坯在加热炉中加热；3、在粗轧机上采用往复可逆5道次轧制工艺；4、在精轧机上采用7道次进行轧制；5、层流冷却；6、卷曲：7、性能取样检测。本发明在实现性能优化效果的同时节约合金成本，简化生产组织，提高经济效益，另外由于钢材强度的提升，钢材的使用量可以减少，对资源的节省，环境保护的减排都有积极的作用。

Description

一种普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法。
背景技术
低合金高强度钢Q355B钢带的用途广泛，随着轧钢技术的发展，目前，中、宽钢带轧机的装备水平有了明显的提升，用同一钢种生产不同级别的钢板，或用不同的钢种生产同一级别的钢板的轧制技术发展大的技术背景下，通过细化晶粒和改善钢材内部组织来实现钢材的不同性能成为可能。
专利号为CN101352723的发明公开了一种中厚板柔性轧制方法,属于轧钢技术领域。来料钢坯：16MnR的成分为：C：014-0.18％,Si：0.20-0.55％,Mn：1.30-1.40％,P：≤0.030％,S：≤0.015％,Alt：0.020-0.060％,余量为Fe,均为质量百分含量；并根据钢种调整微合金成分。16MnR轧制工艺和冷却工艺为：加热温度1200-1240℃,在炉时间 240-300分钟,2-2.5倍控温,终轧820-840℃,终冷温度670-700℃。优点在于,通过轧制工艺和冷却工艺的调整,可以生产不同标准要求,不同强度级别的钢板。缺点在于：在加热炉的时间240-300分钟，影响生产效率的提升；此外通过提高钢材中Mn合金和Als含量来达到相应的性能要求，合金成本会增加。
专利号为CN103451520A的发明公开了一种Q345工程用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.15～0.18％，Si：0.2～0.5％，Mn：1.25～1.45％，P≤0.03％，S≤0.03％， Als：0.015～0.06％；生产步骤：转炉冶炼并连铸成坯；连铸坯加热；轧制，先进行宽展，再进行纵向轧制、冷却、进行矫直、精整。本发明在其仅以C、Si、Mn、Al为最基本元素下，其性能完全满足GB/T1591-2008标准要求，且塑性和韧性性还有较大的富余量，钢板的温度冲击符合E级板冲击要求，即屈服强度≥360Mpa，抗拉强度≥520Mpa，延伸率A≥25％，0℃以上温度平均冲击功不低于133J，且冷弯合格，并且生产流程短、能源消耗少，生产成本大大降低。该专利也是通过提高钢材中Mn合金和Als含量来达到相应的性能要求，合金成本会增加。
专利号为CN 201410518359的发明公开了一种Q345B中宽带钢及其生产方法,其包括加热,热轧,冷却和卷取工序,采用下述质量百分含量成分的钢坯:C：0.14～0.19％，Si≤0.25％，Mn：0.45～0.85％，P≤0.035％，S≤0.035％，V：0.010～0.040％，N：0.004～0.015％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。本专利中宽带钢采用氮化钒铁微合金化，通过增氮促进钒析出同时细化晶粒；用微量的钒代替大量的锰，析出强化代替固溶强化。本方法中宽带钢中Mn含量降低了约0.45％,同时加入V，有效地降低了吨钢成本；以析出强化和细晶强化为主要强化手段，减少了硫化物夹杂物含量，改善了内部组织，达到了降低生产成本，提高中宽带钢产品质量的效果。本方法降低了合金元素的添加量，实现了减量化生产，同时更好地发挥了细晶强化和沉淀强化，产品综合性能更佳。但是利用微合金V 和N细化晶粒强化和沉淀强化来提高钢材的性能，生产成本会升高，还要炼钢专门组织生产坯料，生产组织过程繁琐。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B 薄钢带的方法，本方法在普碳钢成分的基础上，不添加Nb、V、Ti、Al等微合金元素，仅利用C、Si、Mn的普通碳素结构钢Q235化学成分的钢坯，通过轧制过程中对各道次压下量和各工艺点温度的精确控制，并利用薄钢带在冷却过程中易冷却不易返温的特点，使薄钢带形成铁素体+珠光体+弥散粒状贝氏体的复项组织，从而获得细晶强化、位错强化和弥散强化共同作用达到低合金高强度钢Q355B的性能要求。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，包括如下步骤，
S1、制得化学成分如下的普碳钢坯Q235：C:0.12％～0.16％；Si：0.2％～0.30％；Mn： 0.50％～0.70％；P≤0.020％；S≤0.020％；
S2、将Q235普碳钢坯在加热炉中加热；
S3、在粗轧机上采用往复可逆5道次轧制工艺；
S4、在精轧机上采用7道次进行轧制；
S5、层流冷却：冷却速度为35±5℃/S，冷却时间为9±0.5S，层流冷却的末端段采用两组水嘴作为卷曲温度的调节手段，出层流冷却后进行空冷；层流冷却的末端段采用两组水嘴作为卷曲温度的调节手段，出层流冷却后进行空冷，以均匀钢带的内外温度，达到目标卷曲温度，从而得到理想的钢材复相组织(铁素体+珠光体+弥散粒状贝氏体)；
S6、卷曲：
S7、性能取样检测。
上述技术方案中，通过增加粗轧和精轧的压下量细化了钢带晶粒；粗轧在再结晶温度范围内轧制，特别是低温的再结晶温度范围内经过5道次往复可逆轧制，通过反复再结晶使奥氏体晶粒细化明显，其结果是铁素体晶粒也被细化，提高了钢的强度和韧性。在精轧过程中，在奥氏体未在结晶区进行轧制，机理如下：轧制过程不发生奥氏体再结晶，变形使奥氏体晶粒被拉长，在晶粒内形成大量变形带、孪晶和位错等缺陷和C、N化物析出物，从而增加形核点，相变后使铁素体细化晶粒更进一步，从而也进一步提高钢材的强度和韧性。
对于改善组织结构主要是通过控制轧制、冷却速度和卷曲温度的精确控制，在薄钢带的基体上获得晶粒细化的同时，也获得铁素体+珠光体+弥散粒状贝氏体的复相组织，从而获得低合金钢标准中所要求的各项性能指标，弥散的粒状贝氏体组织是在高密度位错的铁素体基体上，弥散分布着由马氏体和残余奥氏体组成的小岛，通过这些小岛的弥散强化来进一步提高钢材的强度和冲击韧性，但是过多的粒状贝氏体又会破坏钢材基体的连续性，特别是随着冷却速度的增加和卷曲温度的降低，形成贝氏体的聚集或形成下贝氏体，对钢材的冲击韧性和延伸率都会造成破坏，因此严格精确控制冷却速度和卷曲温度，是获得良好性能的关键。本发明在实现性能优化效果的同时节约合金成本，简化生产组织，提高经济效益，另外由于钢材强度的提升，钢材的使用量可以减少，对资源的节省，环境保护的减排都有积极的作用。
进一步，S2中，出炉温度1225-1235℃，加热时间140-160min。
进一步，S3中粗轧开轧温度：1140-1150℃，粗轧压下率80.6-81.7％。
进一步，S4中精轧开轧温度：975±20℃，终轧温度：825±15℃；精轧压下率为86％-96％。
进一步，S6中卷曲温度选择480±20℃。针对普碳钢的成分来说，在这个温度范围确保产生铁素体+珠光体+粒状贝氏体(弥散状的)的复相组织，弥散的粒状贝氏体的存在能大幅提高钢材的强度、冲击韧性和塑性，粒状贝氏体组织对钢的强化方式不仅仅是细晶强化和位错强化，弥散强化也是强化的重要手段，同时这个温度范围避免了不利的脆性组织的产生；
更进一步，通过以上方法制得的低合金高强度Q355B薄钢带各项性能要求如下，
1)热轧薄钢带屈服强度≥355MPa；
2)热轧薄钢带抗拉强度470MPa～630MPa；
3)横向延伸率≥20％；
4)热轧薄钢带0℃横向冲击(KV2)吸收能量最小值≥27J；
5)热轧薄钢带的晶粒度大于10级；
6)热轧钢带的复相组织为铁素体+珠光体+弥散粒状贝氏体。
本发明具有的优点和积极效果：
本发明的一种用普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，利用普通碳素结构钢成分的连铸坯，通过控轧控冷技术，并利用薄钢带冷却迅速，内外温差小，不易返温的特点，用一种低成本的普碳钢铸坯，生产出低合金高强度Q355B强度级别的热轧薄钢带，化学成分、金相组织和物理性能强度、塑性、韧性均满足标准GB/T 1591-2018《低合金高强度结构钢》要求。利用加热炉保温加热、粗轧机5道次轧制、精轧机7道次轧制、层流强制冷却工艺、控温卷曲等生产工艺流程，一体化组织性能控制技术是通过对加热、轧制、冷却以及卷曲工序中的关键工艺进行技术创新，充分发挥细晶、析出、相变的综合强化作用，在不添加Nb、V、Ti、Al等微合金元素前提下，仅利用C、Si、Mn 的普通碳素结构钢Q235化学成分的钢坯，通过超强冷却、并利用薄钢带冷却迅速，内外温差小，不易返温的特点，细化晶粒和强化组织条件充分，大压下等轧制工艺提升钢材综合力学性能，满足钢材不同使用性能的要求，实现利用普碳钢坯生产低合金高强度 Q355B钢带的性能要求。
附图说明
图1是本发明中普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的工艺流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：
本发明公开了一种普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，具体工艺流程如图1所示。
实施例1：
一种普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，包括如下步骤：
S1、制得化学成分如下的普碳钢坯Q235：C:0.128％；Si：0.260％；Mn：0.593％；P:0.017％； S：0.016％；钢坯厚度为：180mm；
S2、将Q235普碳钢坯在加热炉中加热：其中，出炉温度1225℃，加热时间160min；
S3、在粗轧机上采用往复可逆5道次轧制工艺，各道次中间坯厚度如表2所示：
道次 1 2 3 4 5
中间坯厚度mm 127mm 89mm 63mm 46mm 35mm
粗轧开轧温度：1140℃，末道次中间坯厚度35mm，粗轧压下率80.6％；
S4、在精轧机上采用7道次进行轧制；精轧开轧温度：980℃，终轧温度：825℃；成品薄钢带厚度4.0mm，精轧压下率为88.57％；
S5、层流冷却：该步骤执行如下强制冷却工艺：冷却速度为38℃/S，冷却时间为9.3S，层冷末段调温，出层冷后空冷均温；
S6、卷曲：卷曲温度选择470℃；
S7、性能取样检测：通过以上方法制得的薄钢带的各项性能要求如下：
1)热轧薄钢带屈服强度395MPa。
2)热轧薄钢带抗拉强度510MPa。
3)热轧薄钢带横向延伸率26％。
4)热轧薄钢带0℃横向冲击(KV2宽度2.5mm小样)吸收能量值60J。
满足标准GB/T 1591-2018《低合金高强度结构钢》要求。符合低合金高强度Q355B的性能要求。
5)热轧钢带的晶粒度等级为11.5级。
6)热轧钢带的复相组织为：铁素体+珠光体+弥散粒状贝氏体。
实施例2：
一种普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，包括如下步骤：
S1、制得化学成分如下的普碳钢坯Q235：C:0.160％；Si：0.225％；Mn：0.619％；P:0.016％； S：0.14％；钢坯厚度为：180mm；
S2、将Q235普碳钢坯在加热炉中加热：其中，出炉温度1230℃，加热时间140min；
S3、在粗轧机上采用往复可逆5道次轧制工艺，各道次中间坯厚度如表2所示：
道次 1 2 3 4 5
中间坯厚度mm 126mm 88mm 62mm 45mm 34mm
粗轧开轧温度：1145℃，中间坯厚度34mm，粗轧压下率81.1％；
S4、在精轧机上采用7道次进行轧制；精轧开轧温度：990℃，终轧温度：810℃；成品薄钢带厚度3.0mm，精轧压下率为91.18％；
S5、层流冷却：该步骤执行如下强制冷却工艺：冷却速度为36℃/S，冷却时间为9.0S，层冷末段调温，出层冷后空冷均温；
S6、卷曲：卷曲温度选择480℃；
S7、性能取样检测：通过以上方法制得的薄钢带的各项性能要求如下：
1)热轧薄钢带屈服强度400MPa；
2)热轧薄钢带抗拉强度525MPa；
3)热轧薄钢带横向延伸率26％；
4)热轧薄钢带0℃横向冲击(KV2宽度2.5mm小样)吸收能量值89J；
满足标准GB/T 1591-2018《低合金高强度结构钢》要求；
7)热轧钢带的晶粒度等级为12级；
8)热轧钢带的复相组织为：铁素体+珠光体+弥散粒状贝氏体。
实施例3：
一种普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，包括如下步骤：
S1、制得化学成分如下的普碳钢坯Q235：C:0.157％；Si：0.255％；Mn：0.585％；P:0.014％； S：0.012％；钢坯厚度为：180mm；
S2、将Q235普碳钢坯在加热炉中加热：其中，出炉温度1235℃，加热时间147min；
S3、在粗轧机上采用往复可逆5道次轧制工艺，各道次中间坯厚度如表3所示：
道次 1 2 3 4 5
中间坯厚度mm 125mm 87mm 61mm 44mm 33mm
粗轧开轧温度：1150℃，中间坯厚度33mm，粗轧压下率81.7％；
S4、在精轧机上采用7道次进行轧制；精轧开轧温度：975℃，终轧温度：830℃；成品薄钢带厚度2.75mm，精轧压下率为91.67％；
S5、层流冷却：该步骤执行如下强制冷却工艺：冷却速度为38℃/S，冷却时间为9.5S，层冷末段调温，出层冷后空冷均温。
S6、卷曲：卷曲温度选择470℃。
S7、性能取样检测：通过以上方法制得的薄钢带的各项性能要求如下：
1)热轧薄钢带屈服强度420MPa。
2)热轧薄钢带抗拉强度530MPa。
3)热轧薄钢带横向延伸率27％。
4)热轧薄钢带0℃横向冲击(KV2宽度2.5mm小样)吸收能量值120J。
满足标准GB/T 1591-2018《低合金高强度结构钢》要求。
9)热轧钢带的晶粒度等级为11级。
10)热轧钢带的复相组织为：铁素体+珠光体+弥散粒状贝氏体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1、制得化学成分如下的普碳钢坯Q235：C:0.12％～0.16％；Si：0.2％～0.30％；Mn：0.50％～0.70％；P≤0.020％；S≤0.020％；
S2、将Q235普碳钢坯在加热炉中加热；
S3、在粗轧机上采用往复可逆5道次轧制工艺；
S4、在精轧机上采用7道次进行轧制；
S5、层流冷却：冷却速度为35±5℃/S，冷却时间为9±0.5S，层流冷却的末端段采用两组水嘴作为卷曲温度的调节手段，出层流冷却后进行空冷；
S6、卷曲：
S7、性能取样检测。
2.如权利要求1所述的普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，其特征在于：S2中，出炉温度1225-1235℃，加热时间140-160min。
3.如权利要求1所述的普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，其特征在于：S3中粗轧开轧温度：1140-1150℃，粗轧压下率80.6-81.7％。
4.如权利要求1所述的普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，其特征在于：S4中精轧开轧温度：975±20℃，终轧温度：825±15℃；精轧压下率为86％-96％。
5.如权利要求1所述的普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，其特征在于：S6中卷曲温度选择480±20℃.
6.如权利要求1至5任一项所述的普碳钢坯轧制低合金高强度Q355B薄钢带的方法，其特征在于：通过以上方法制得的低合金高强度Q355B薄钢带各项性能要求如下，
1)热轧薄钢带屈服强度≥355MPa；
2)热轧薄钢带抗拉强度470MPa～630MPa；
3)横向延伸率≥20％；
4)热轧薄钢带0℃横向冲击(KV2)吸收能量最小值≥27J；
5)热轧薄钢带的晶粒度大于10级；
6)热轧钢带的复相组织为铁素体+珠光体+弥散粒状贝氏体。
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