CN114686749A - 一种表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法 - Google Patents

一种表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法，本发明通过合适的冶炼、连铸、加热、控轧、控冷、除鳞工艺，生产出了表面质量、力学性能良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板。钢板的强度、塑性、韧性良好,组织为细小的铁素体+珠光体。钢板的屈服强度在328MPa～365MPa之间，抗拉强度在462MPa～516MPa之间，延伸率在26.5％～35％之间，‑20℃冲击功在157J～216J之间。板坯采用直接热装方式，入炉温度高，加热时间短，能耗低。钢板不需进行热处理，生产周期短，成本低。

Description

一种表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产 方法
技术领域
本发明涉及一种表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法。
背景技术
采用普通结构钢制作的结构件在野外使用时，钢板长期暴露在阳光、大气、水等介质中，钢板表面腐蚀较快，使用寿命较短，损失较大，已不能适应生产发展的需要。现在越来越多采用抗腐蚀的耐候结构钢制作结构件，耐候结构钢是一类在大气中具有良好耐腐蚀性能的低合金钢，采用低碳成分设计，Cr、Ni、Cu、P、Si、Mn等作为主要合金元素。通过国内外大量的研究，现在普遍认为经过长时间地暴露于大气中，耐候钢表面将生成一层致密且附着性良好的氧化产物使钢基体与外界腐蚀性物质隔绝，从而显著提高耐候钢的耐腐蚀性能。由于为了抗腐蚀，耐候结构钢中加入了一定量的Cr、Ni、Cu等元素，这些元素的加入，一是钢板的表面质量不好控制，钢板表面容易出现麻坑缺陷；二是钢板的合金较多，强度高，组织比较复杂，冲击韧性和塑性不稳定，经常出现钢板冲击功和延伸率低于标准下限的现象，钢板的强度和塑性、韧性匹配不好。钢板表面麻坑轻微的通过追加修磨进行消除，严重的只能切除判废；性能不合的只能通过追加热处理工序进行挽救，因此钢板表面有麻坑或性能不合会导致制造成本大幅增加，延长交货周期。因此生产耐候结构钢板，难度较大，尤其是在除鳞压力较低、轧机能力较小的宽厚板轧机上。
申请号CN 112126855 A的专利“一种屈服强度310MPa以上冷轧耐候钢的生产方法”提供了一种屈服强度310MPa以上冷轧耐候钢的生产方法，该方法生产的耐候钢性能满足要求，但该方法适合冷轧薄板的生产，不适合宽厚钢板生产。
申请号CN 111850411 A的专利“400MPa级高铬耐候钢及其制备方法”提供了一种屈服强度400MPa级的高铬耐候钢生产方法，该方法生产的耐候钢性能满足要求，但该方法生产的耐候钢碳当量较高，焊接性能不好，同时该方法适合在热连轧机组上生产，不适合宽厚钢板生产。
申请号CN 106435406 A的专利“一种厚规格低合金耐候钢板及其制造方法”提供了一种10～19mm厚的耐候钢生产方法，该方法生产的耐候钢性能满足要求，但该方法适合在热连轧机组上生产，不适合宽厚钢板生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产工艺简单、生产成本低、生产周期短、表面质量良好、韧性良好的屈服强度300MPa级耐候钢板生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法，包括：
1)、钢水的精炼时间不少于40分钟，不回收热渣；
2)、钢水进行RH炉处理，RH真空处理时间不少于19分钟，纯脱气时间不少于15分钟；
3)、连铸坯的厚度为250mm，钢水浇铸时过热度控制在16～31℃，连铸时采用电磁搅拌，电磁搅拌频率为6Hz，电流为370A，电磁搅拌位置为5段；
4)、连铸坯的浇铸时的拉速为0.9-1.0m/min；
5)、板坯采用直接热装，在进入加热炉前，对其表面进行喷水冷却，表面温降速度为4～7℃/s,喷水冷却时间60～80秒；
6)、加热工艺：板坯加热时采用三段式加热的步进式加热炉，第一加热段的加热温度1190～1210℃，加热时间45～60分钟；第二加热段的加热温度1220～1260℃，加热时间45～65分钟；均热段加热时间40～60分钟；连铸坯出炉温度1225-1245℃；加热时使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，混合煤气热值控制在2300～2500kcal/m 3之间，废气残氧量控制在1.2～3％；
7)、轧制及冷却工艺：板坯加热好之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度1215～1235℃，第一阶段终轧温度≥1045℃，第一阶段轧制时设定扭矩为1900～2100kNm，设定单位轧制力为20MN/m，第一阶段轧制时,高温延伸阶段至少有两道次压下率＞15％；第一阶段轧制到第二阶段的开轧厚度为止；第二阶段的开轧厚度为3.3倍成品钢板厚度，第二阶段的开轧温度915～930℃，第二阶段终轧温度为820～840℃，第二阶段轧制到钢板要求的成品厚度为止；钢板轧完后进行层流冷却，ACC水温为22～25℃，冷却速度为10～15℃/s，终冷温度为700～720℃，ACC辊道设定速度为2.0～2.2m/s；
8)、钢板轧制时除鳞工艺：除鳞罐蓄能器的压力不小于19MPa，板坯出炉后经初始除鳞机除鳞时，除鳞机的辊道速度为1.1m/s；第一阶段轧制时，前三道次每道次除鳞，采用反除方式；最后两道次除鳞，除鳞方式为正除；第二阶段轧制时，前两个道次除鳞，除鳞方式为反除，前两个道次每道次轧制完成后，钢板摆动待温4～8秒后再进行下一道次轧制；
9)、所生产的钢板厚度为14mm～30mm厚，在宽厚板轧机上生产。
进一步的，所述耐候钢板的化学成分，按重量百分比：C：0.11～0.13％；Si：0.15～0.25％；Mn：0.5～0.6％；Cr:0.55～0.65％；Ni:0.25～0.35％；Cu:0.3～0.4％；P≤0.015％；S≤0.006％；Ca：0.001～0.0025％；Als：0.018～0.032％；H≤2.0ppm；O:≤0.004％；N：≤0.005％；其余为铁和不可避免杂质。
进一步的，钢板的屈服强度为328MPa～365MPa，抗拉强度462MPa～516MPa，延伸率26.5％～35％，-20℃冲击功157J～216J。
进一步的，所述耐候钢板的化学成分，按重量百分比：C：0.11％；Si：0.25％；Mn：0.5％；Cr:0.65％；Ni:0.25％；Cu:0.3％；P:0.015％；S:0.006％；Ca：0.0015％；Als：0.018％；H：2.0ppm；O:0.004％；N：0.005％；其余为铁和不可避免杂质。
进一步的，所述耐候钢板的化学成分，按重量百分比：C：0.13％；Si：0.15％；Mn：0.6％；Cr:0.55％；Ni:0.35％；Cu:0.4％；P:0.014％；S:0.003％；Ca：0.001％；Als：0.032％；H：1.5ppm；O:0.0032％；N：0.0041％；其余为铁和不可避免杂质。
进一步的，所述耐候钢板的化学成分，按重量百分比：C：0.12％；Si：0.19％；Mn：0.52％；Cr:0.59％；Ni:0.28％；Cu:0.33％；P:0.013％；S:0.004％；Ca：0.0016％；Als：0.026％；H：1.6ppm；O:0.0031％；N：0.0038％；其余为铁和不可避免杂质。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
1)本发明板坯采用直接热装方式，板坯入炉温度高，加热能耗低；要求的除鳞压力低，对除鳞设备要求不高，钢板表面质量良好。
2)钢板的强度、塑性、韧性良好,组织为细小的铁素体+珠光体。钢板的屈服强度在328MPa～365MPa之间，抗拉强度在462MPa～516MPa之间，延伸率在26.5％～35％之间，-20℃冲击功在157J～216J之间。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为实施例1的金相组织图；
图2为实施例2的金相组织图；
图3为实施例3的金相组织图。
具体实施方式
实施例1
采用宽厚板轧机生产，采用厚度为250mm、宽度为2000mm的板坯，铸坯中心偏析为C3.0，中心疏松为2.0，轧制成14mm厚钢板。钢水的精炼时间为40分钟，不回收热渣。钢水进行RH处理，RH真空处理时间为19分钟，纯脱气时间为15分钟，钢水浇铸时的过热度为16℃，连铸时采用电磁搅拌，电磁搅拌频率为6Hz，电流为370A，电磁搅拌位置为5段。连铸坯浇铸时的拉速为0.9m/min。板坯采用直接热装，在进入加热炉前，对其表面进行喷水冷却，表面温降速度为4℃/s，喷水冷却时间为80秒。板坯加热时采用三段式加热的步进式加热炉，第一加热段的加热温度1190℃，加热时间45分钟；第二加热段的加热温度1220℃，加热时间65分钟；均热段加热时间60分钟；连铸坯出炉温度1225℃。加热时使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，混合煤气热值2300kcal/m 3，废气残氧量1.2％。板坯的(重量百分比)化学成分为：C：0.11％；Si：0.25％；Mn：0.5％；Cr:0.65％；Ni:0.25％；Cu:0.3％；P:0.015％；S:0.006％；Ca：0.0015％；Als：0.018％；H：2.0ppm；O:0.004％；N：0.005％；其余为铁和不可避免杂质。除鳞罐蓄能器的压力为19MPa，板坯出炉后经初始除鳞机除鳞时，除鳞机的辊道速度为1.1m/s。第一阶段轧制时，前三道次每道次除鳞，采用反除方式；最后两道次除鳞，除鳞方式为正除。第二阶段轧制时，前两个道次除鳞，除鳞方式为反除，前两个道次每道次轧制完成后，钢板摆动待温4秒后再进行下一道次轧制。钢板轧完后进行层流冷却，ACC水温为22℃，冷却速度为15℃/s，终冷温度为700℃，ACC辊道设定速度为2.2m/s。
详细的第一阶段、第二阶段轧制工艺见表1，其力学性能见表2。
表1第一阶段轧制工艺
Figure BDA0003557477050000061
表2钢板力学性能
Figure BDA0003557477050000062
实施例2
采用宽厚板轧机生产，采用厚度为250mm、宽度为2000mm的板坯，铸坯中心偏析为C1.5，中心疏松为1.0，轧制成30mm厚钢板。钢水的精炼时间为42分钟，不回收热渣。钢水进行RH处理，RH真空处理时间为19.5分钟，纯脱气时间为16分钟，钢水浇铸时的过热度为31℃，连铸时采用电磁搅拌，电磁搅拌频率为6Hz，电流为370A，电磁搅拌位置为5段。连铸坯浇铸时的拉速为1.0m/min。板坯采用直接热装，在进入加热炉前，对其表面进行喷水冷却，表面温降速度为7℃/s，喷水冷却时间为60秒。板坯加热时采用三段式加热的步进式加热炉，第一加热段的加热温度1210℃，加热时间60分钟；第二加热段的加热温度1260℃，加热时间45分钟；均热段加热时间40分钟；连铸坯出炉温度1245℃。加热时使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，混合煤气热值2300kcal/m3，废气残氧量1.2％。板坯的(重量百分比)化学成分为：C：0.13％；Si：0.15％；Mn：0.6％；Cr:0.55％；Ni:0.35％；Cu:0.4％；P:0.014％；S:0.003％；Ca：0.001％；Als：0.032％；H：1.5ppm；O:0.0032％；N：0.0041％；其余为铁和不可避免杂质。除鳞罐蓄能器的压力为19.3MPa，板坯出炉后经初始除鳞机除鳞时，除鳞机的辊道速度为1.1m/s。第一阶段轧制时，前三道次每道次除鳞，采用反除方式；最后两道次除鳞，除鳞方式为正除。第二阶段轧制时，前两个道次除鳞，除鳞方式为反除，前两个道次每道次轧制完成后，钢板摆动待温8秒后再进行下一道次轧制。钢板轧完后进行层流冷却，ACC水温为25℃，冷却速度为10℃/s，终冷温度为720℃，ACC辊道设定速度为2.0m/s。
详细的第一阶段、第二阶段轧制工艺见表3，其力学性能见表4。
表3第一阶段轧制工艺
Figure BDA0003557477050000071
表4钢板力学性能
Figure BDA0003557477050000081
实施例3
采用宽厚板轧机生产，采用厚度为250mm、宽度为2000mm的板坯，铸坯中心偏析为C1.0，中心疏松为1.5，轧制成20mm厚钢板。钢水的精炼时间为44分钟，不回收热渣。钢水进行RH处理，RH真空处理时间为20分钟，纯脱气时间为17分钟，钢水浇铸时的过热度为26℃，连铸时采用电磁搅拌，电磁搅拌频率为6Hz，电流为370A，电磁搅拌位置为5段。连铸坯浇铸时的拉速为0.95m/min。板坯采用直接热装，在进入加热炉前，对其表面进行喷水冷却，表面温降速度为6℃/s，喷水冷却时间为65秒。板坯加热时采用三段式加热的步进式加热炉，第一加热段的加热温度1205℃，加热时间56分钟；第二加热段的加热温度1251℃，加热时间52分钟；均热段加热时间46分钟；连铸坯出炉温度1238℃。加热时使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，混合煤气热值2335kcal/m 3，废气残氧量1.8％。板坯的(重量百分比)化学成分为：C：0.12％；Si：0.19％；Mn：0.52％；Cr:0.59％；Ni:0.28％；Cu:0.33％；P:0.013％；S:0.004％；Ca：0.0016％；Als：0.026％；H：1.6ppm；O:0.0031％；N：0.0038％；其余为铁和不可避免杂质。除鳞罐蓄能器的压力为19.5MPa，板坯出炉后经初始除鳞机除鳞时，除鳞机的辊道速度为1.1m/s。第一阶段轧制时，前三道次每道次除鳞，采用反除方式；最后两道次除鳞，除鳞方式为正除。第二阶段轧制时，前两个道次除鳞，除鳞方式为反除，前两个道次每道次轧制完成后，钢板摆动待温6秒后再进行下一道次轧制。钢板轧完后进行层流冷却，ACC水温为23℃，冷却速度为13℃/s，终冷温度为712℃，ACC辊道设定速度为2.1m/s。
详细的第一阶段、第二阶段轧制工艺见表5，其力学性能见表6。
表5第一阶段轧制工艺
Figure BDA0003557477050000091
表6钢板力学性能
Figure BDA0003557477050000092
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法，其特征在于：包括：
1)、钢水的精炼时间不少于40分钟，不回收热渣；
2)、钢水进行RH炉处理，RH真空处理时间不少于19分钟，纯脱气时间不少于15分钟；
3)、连铸坯的厚度为250mm，钢水浇铸时过热度控制在16～31℃，连铸时采用电磁搅拌，电磁搅拌频率为6Hz，电流为370A，电磁搅拌位置为5段；
4)、连铸坯的浇铸时的拉速为0.9-1.0m/min；
5)、板坯采用直接热装，在进入加热炉前，对其表面进行喷水冷却，表面温降速度为4～7℃/s,喷水冷却时间60～80秒；
6)、加热工艺：板坯加热时采用三段式加热的步进式加热炉，第一加热段的加热温度1190～1210℃，加热时间45～60分钟；第二加热段的加热温度1220～1260℃，加热时间45～65分钟；均热段加热时间40～60分钟；连铸坯出炉温度1225-1245℃；加热时使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，混合煤气热值控制在2300～2500kcal/m 3之间，废气残氧量控制在1.2～3％；
7)、轧制及冷却工艺：板坯加热好之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度1215～1235℃，第一阶段终轧温度≥1045℃，第一阶段轧制时设定扭矩为1900～2100kNm，设定单位轧制力为20MN/m，第一阶段轧制时,高温延伸阶段至少有两道次压下率＞15％；第一阶段轧制到第二阶段的开轧厚度为止；第二阶段的开轧厚度为3.3倍成品钢板厚度，第二阶段的开轧温度915～930℃，第二阶段终轧温度为820～840℃，第二阶段轧制到钢板要求的成品厚度为止；钢板轧完后进行层流冷却，ACC水温为22～25℃，冷却速度为10～15℃/s，终冷温度为700～720℃，ACC辊道设定速度为2.0～2.2m/s；
8)、钢板轧制时除鳞工艺：除鳞罐蓄能器的压力不小于19MPa，板坯出炉后经初始除鳞机除鳞时，除鳞机的辊道速度为1.1m/s；第一阶段轧制时，前三道次每道次除鳞，采用反除方式；最后两道次除鳞，除鳞方式为正除；第二阶段轧制时，前两个道次除鳞，除鳞方式为反除，前两个道次每道次轧制完成后，钢板摆动待温4～8秒后再进行下一道次轧制；
9)、所生产的钢板厚度为14mm～30mm厚，在宽厚板轧机上生产。
2.根据权利要求1所述的表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法，其特征在于：所述耐候钢板的化学成分，按重量百分比：C：0.11～0.13％；Si：0.15～0.25％；Mn：0.5～0.6％；Cr:0.55～0.65％；Ni:0.25～0.35％；Cu:0.3～0.4％；P≤0.015％；S≤0.006％；Ca：0.001～0.0025％；Als：0.018～0.032％；H≤2.0ppm；O:≤0.004％；N：≤0.005％；其余为铁和不可避免杂质。
3.根据权利要求2所述的表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法，其特征在于：钢板的屈服强度为328MPa～365MPa，抗拉强度462MPa～516MPa，延伸率26.5％～35％，-20℃冲击功157J～216J。
4.根据权利要求2所述的表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法，其特征在于：所述耐候钢板的化学成分，按重量百分比：C：0.11％；Si：0.25％；Mn：0.5％；Cr:0.65％；Ni:0.25％；Cu:0.3％；P:0.015％；S:0.006％；Ca：0.0015％；Als：0.018％；H：2.0ppm；O:0.004％；N：0.005％；其余为铁和不可避免杂质。
5.根据权利要求2所述的表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法，其特征在于：所述耐候钢板的化学成分，按重量百分比：C：0.13％；Si：0.15％；Mn：0.6％；Cr:0.55％；Ni:0.35％；Cu:0.4％；P:0.014％；S:0.003％；Ca：0.001％；Als：0.032％；H：1.5ppm；O:0.0032％；N：0.0041％；其余为铁和不可避免杂质。
6.根据权利要求1所述的表面质量良好的屈服强度300MPa级耐候结构钢板生产方法，其特征在于：所述耐候钢板的化学成分，按重量百分比：C：0.12％；Si：0.19％；Mn：0.52％；Cr:0.59％；Ni:0.28％；Cu:0.33％；P:0.013％；S:0.004％；Ca：0.0016％；Als：0.026％；H：1.6ppm；O:0.0031％；N：0.0038％；其余为铁和不可避免杂质。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115896623A (zh) * 2022-11-21 2023-04-04 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种厚规格高韧性屈服强度420MPa级风力发电塔用结构钢板生产方法

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