CN114029701A - 一种薄规格高韧性钢板及其制造工艺 - Google Patents

一种薄规格高韧性钢板及其制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种薄规格高韧性钢板及其制造工艺。所述薄规格高韧性钢板按照如下制造工艺制得：(1)准备坯料；(2)铣削、清理坯料表面；(3)向坯料的待组坯表面喷涂隔离剂并烘干；(4)将坯料对齐组坯，对相邻坯料的界面缝隙进行四周环焊，得到复合坯料；(5)加热复合坯料，复合坯料透热后出炉轧制，中间坯厚度按照30～50mm控制，轧后矫平空冷，得到复合钢板；(6)剪切复合钢板头尾及两边，分离钢板。本发明合金加入成本和热处理成本低，制得的薄规格高韧性钢板的屈服强度ReH≥355MPa，抗拉强度Rm≥470MPa，伸长率≥22％，‑40℃纵向冲击韧性KV2≥120J。

Description

一种薄规格高韧性钢板及其制造工艺
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种薄规格高韧性钢板及其制造工艺。
背景技术
薄钢板通常采用四辊轧机以薄连铸坯直接轧制或以厚板为坯料再轧成材。但是对于4～6mm的薄规格高韧性结构钢平板，由于钢板极薄，轧制过程冷却速度快，难以保证轧制在预想的温度范围内完成。炉卷轧制生产的薄规格钢板也需采用长的薄规格铸坯轧制，轧制过程中半成品钢板长度很长，头尾温度差异很大，为保证整个长度范围的温度满足轧制要求，薄板轧制的同时需要在卷取炉补热保温，精轧轧制温度始终较高；并且考虑板形需要，后期道次变形量不大，导致采用常规成分无法充分保证薄规格钢板高的低温冲击性能，热轧后的薄规格高韧性结构钢中厚钢板经常出现冲击低下不合格的情形。目前高韧性薄板生产采用以添加铜、镍的低合金特殊成分设计的铸坯，采用高温轧制法轧制出符合板形要求的薄板，钢板冷却后进行正火以保证其-40℃低温韧性满足120J的要求。
基于此，有必要提供一种合金加入成本低、热处理生产工序简单的薄规格高韧性钢板制造工艺。
发明内容
针对现有薄规格高韧性钢板的合金加入成本偏高、热处理生产工艺复杂的技术问题，本发明提供一种薄规格高韧性钢板及其制造工艺，本发明合金加入成本和热处理成本低，制得的薄规格高韧性钢板的屈服强度ReH≥355MPa，抗拉强度Rm≥470MPa，伸长率≥22％，-40℃纵向冲击韧性KV2≥120J。
第一方面，本发明提供一种薄规格高韧性钢板的制造工艺，包括如下步骤：
(1)以重量百分比计，按照合金元素包括C：0.08％～0.14％、Mn：1.20％～1.60％、Si：0.10％～0.50％、P≤0.018％、S≤0.005％、Alt≤0.050％、Nb≤0.050％、N≤50ppm、H≤1.5ppm，余量为Fe的元素组成准备坯料；
(2)铣削、清理坯料表面；
(3)向坯料的待组坯表面喷涂隔离剂并烘干；
(4)待坯料冷却后，将坯料对齐组坯，对相邻坯料的界面缝隙进行四周环焊，得到复合坯料；
(5)加热复合坯料，加热时间按照8～13min/cm控制，加热温度控制在1120～1180℃，复合坯料透热后出炉轧制，中间坯厚度按照30～50mm控制，精轧终轧温度控制在800～890℃之间，轧后不水冷，矫平空冷，得到复合钢板；
(6)空冷后的复合钢板进入剪切线，剪切复合钢板头尾及两边，分离钢板。
进一步的，所述步骤(2)中，清理后坯料表面平整、清洁、干燥、无油污和粉尘。
进一步的，所述步骤(3)中，坯料的待组坯表面的四边各留50～70mm宽的区域不喷涂隔离剂。
进一步的，所述步骤(3)中，烘干温度为400～650℃，烘干时间为30～75min。
进一步的，所述步骤(4)中，相邻坯料的间隙不大于0.4mm。
进一步的，所述步骤(4)中，四周环焊工艺的具体操作步骤如下：
(a)第1遍焊接：以焊接电压30～70kV、焊接电流200～500mA、焊接速度3～8mm/s、扫描宽度2～6mm的工艺条件进行焊接；
(b)第2遍补焊：以焊接电压30～70kV，焊接电流200～500mA，焊接速度3～8mm/s，扫描宽度2～6mm的工艺条件进行补焊；
(c)焊接完毕后继续保真空1小时，再破真空出坯料。
进一步的，所述步骤(4)中，第2遍补焊后，在真空室内采用小电流补焊产生小裂纹的竖缝。
进一步的，破真空后，检查坯料四周焊缝，对发现的凹坑、表面微裂纹进行手工补焊。
第二方面，本发明提供一种采用上述制造工艺制得的薄规格高韧性钢板。
进一步的，所述薄规格高韧性钢板的厚度为4～6mm。
本发明的有益效果在于，采用焊接复合坯料叠轧生产薄规格高韧性钢板，可实现中厚板产线薄规格高韧性钢板的生产，应用价值高；因轧制钢板的中间坯厚度增大，易于保证精轧过程温度在预期的温度范围内完成并累积足够的压下量，轧制生产的钢板-40℃下具有120J以上的高冲击韧性；高韧性薄钢板的生产无需后续热处理，不添加Cu、Ni等合金元素亦可获得高韧性，降低了合金加入成本和热处理成本。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种6mm厚的薄规格高韧性钢板，采用如下制造工艺制得：
(1)以重量百分比计，坯料成分为C：0.11％、Mn：1.45％、Si：0.20％、P：0.015％、S：0.003％、Alt：0.027％、Nb：0.026％、N：40ppm、H：1.2ppm，余量为Fe，坯料经过RH真空精炼处理，坯料尺寸为长2100mm*宽1900mm*厚100mm；
(2)对坯料进行铣削、清理，准备倒运过程严禁用磁吊，表面清理后组合前坯料要求连铸坯表面确保平整、清洁、干燥、无油污和粉尘，确保组合后的铸坯间隙不大于0.4mm；
(3)将隔离剂喷涂在坯料的待组坯表面，坯料的待组坯表面的四边各留55mm宽的区域不喷涂隔离剂，然后将喷涂好隔离剂的坯料运至烘烤炉内进行烘干，烘烤温度400℃，烘烤时间45min，烘干后，取出坯料，待坯料冷却至100℃以下，并注意保护涂隔离剂的坯料表面在复合环焊前勿受损伤；
(4)待坯料冷却后，将两块坯料对齐组坯，两块坯料的间隙不大于0.4mm，对两块坯料的界面缝隙进行四周环焊，首先以焊接电压65kV、焊接电流300mA、焊接速度4.5mm/s、扫描宽度2mm的工艺条件进行第1遍焊接，然后以焊接电压65kV，焊接电流300mA，焊接速度3.5mm/s，扫描宽度4mm的工艺条件进行第2遍补焊，补焊后若竖缝产生小裂纹，在真空室内采用小电流补焊，焊接完毕后继续保真空1小时，再破真空出坯料，检查坯料四周焊缝，对发现的凹坑、表面微裂纹进行手工补焊，所得复合坯料的厚度为200mm；
(5)加热复合坯料，加热时间按照10min/cm控制，加热温度控制在1150℃，复合坯料热透后出炉轧制，中间坯厚度按照40mm控制，精轧终轧温度控制在825℃，轧后不水冷，矫平空冷，得到12mm复合钢板；
(6)空冷后的复合钢板进入剪切线，剪切复合钢板头尾及两边，分离出两张6mm钢板。
对钢板性能进行检测，屈服强度ReH为387MPa，抗拉强度Rm为536MPa，伸长率A为26％，纵向-40℃冲击韧性KV2为160J。
实施例2
一种5mm厚的薄规格高韧性钢板，采用如下制造工艺制得：
(1)以重量百分比计，坯料成分为C：0.10％、Mn：1.50％、Si：0.23％、P：0.012％、S：0.002％、Alt：0.033％、Nb：0.030％、N：35ppm、H：1.0ppm，余量为Fe，坯料经过RH真空精炼处理，坯料尺寸为长2300mm*宽2100mm*厚80mm；
(2)对坯料进行铣削、清理，准备倒运过程严禁用磁吊，表面清理后组合前坯料要求连铸坯表面确保平整、清洁、干燥、无油污和粉尘，确保组合后的铸坯间隙不大于0.4mm；
(3)将隔离剂喷涂在坯料的待组坯表面，坯料的待组坯表面的四边各留65mm宽的区域不喷涂隔离剂，然后将喷涂好隔离剂的坯料运至烘烤炉内进行烘干，烘烤温度450℃，烘烤时间50min，烘干后取出坯料，待坯料冷却至100℃以下，并注意保护涂隔离剂的坯料表面在复合环焊前勿受损伤；
(4)待坯料冷却后，将两块坯料对齐组坯，两块坯料的间隙不大于0.4mm，对两块坯料的界面缝隙进行四周环焊，首先以焊接电压70kV、焊接电流400mA、焊接速度5mm/s、扫描宽度3mm的工艺条件进行第1遍焊接，然后以焊接电压70kV，焊接电流400mA，焊接速度4mm/s，扫描宽度5mm的工艺条件进行第2遍补焊，补焊后若竖缝产生小裂纹，在真空室内采用小电流补焊，焊接完毕后继续保真空1小时，再破真空出坯料，检查坯料四周焊缝，对发现的凹坑、表面微裂纹进行手工补焊，所得复合坯料的厚度为160mm；
(5)加热复合坯料，加热时间按照10min/cm控制，加热温度控制在1180℃，复合坯料热透后出炉轧制，中间坯厚度按照45mm控制，精轧终轧温度控制在820℃，轧后不水冷，矫平空冷，得到10mm复合钢板；
(6)空冷后的复合钢板进入剪切线，剪切复合钢板头尾及两边，分离出两张5mm钢板。
对钢板性能进行检测，屈服强度ReH为408MPa，抗拉强度Rm为525MPa，伸长率A为23％，纵向-40℃冲击韧性KV2为174J。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄规格高韧性钢板的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以重量百分比计，按照合金元素包括C：0.08％～0.14％、Mn：1.20％～1.60％、Si：0.10％～0.50％、P≤0.018％、S≤0.005％、Alt≤0.050％、Nb≤0.050％、N≤50ppm、H≤1.5ppm，余量为Fe的元素组成准备坯料；
(2)铣削、清理坯料表面；
(3)向坯料的待组坯表面喷涂隔离剂并烘干；
(4)待坯料冷却后，将坯料对齐组坯，对相邻坯料的界面缝隙进行四周环焊，得到复合坯料；
(5)加热复合坯料，加热时间按照8～13min/cm控制，加热温度控制在1120～1180℃，复合坯料透热后出炉轧制，中间坯厚度按照30～50mm控制，精轧终轧温度控制在800～890℃之间，轧后矫平空冷，得到复合钢板；
(6)空冷后的复合钢板进入剪切线，剪切复合钢板头尾及两边，分离钢板。
2.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，清理后坯料表面平整、清洁、干燥、无油污和粉尘。
3.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，坯料的待组坯表面的四边各留50～70mm宽的区域不喷涂隔离剂。
4.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，烘干温度为400～650℃，烘干时间为30～75min。
5.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，相邻坯料的间隙不大于0.4mm。
6.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，四周环焊工艺的具体操作步骤如下：
(a)第1遍焊接：以焊接电压30～70kV、焊接电流200～500mA、焊接速度3～8mm/s、扫描宽度2～6mm的工艺条件进行焊接；
(b)第2遍补焊：以焊接电压30～70kV，焊接电流200～500mA，焊接速度3～8mm/s，扫描宽度2～6mm的工艺条件进行补焊；
(c)焊接完毕后继续保真空1小时，再破真空出坯料。
7.如权利要求6所述的制造工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，第2遍补焊后，在真空室内采用小电流补焊产生小裂纹的竖缝。
8.如权利要求6所述的制造工艺，其特征在于，破真空后，检查坯料四周焊缝，对发现的凹坑、表面微裂纹进行手工补焊。
9.一种采用如权利要求1～8任一所述的制造工艺制得的薄规格高韧性钢板。
10.如权利要求9所述的薄规格高韧性钢板，其特征在于，所述薄规格高韧性钢板的厚度为4～6mm。
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