CN115029628B - 一种高品质特厚钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种高品质特厚钢板及其生产方法，属于钢材制备技术领域，钢板的化学成分以质量分数计包括：C：0.15％‑0.18％，Si:0.40％‑0.50％，Mn：1.50％‑1.60％，Alt：0.02％‑0.04％，Ti：0.010％‑0.03％，P＜0.012％，S＜0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质；采用高C、高Si、高Mn成分设计，通过固溶强化提高强度替代目前采用两阶段轧制的细晶强化，克服两阶段轧制特厚板未再结晶区轧制变形不均，钢板厚度截面组织和性能差异大的问题。
Description
技术领域
本发明属于钢材制备技术领域，特别涉及一种高品质特厚钢板及其生产方法。
背景技术
特厚板广泛应用于风电、桥梁、容器等领域。随着国民经济的发展，特厚板需求不断增加，并且对特厚板的质量提出更高要求。特厚板轧制过程厚度方向变形差异大，轧制变形难以渗透到钢板心部，钢板厚度截面组织和性能差异大，心部缺陷难以消除，探伤无法满足标准要求。
受限于连铸坯尺寸限制，通常采用模铸钢锭生产特厚板，通过增大压缩比改善钢板性能，但模铸钢锭生产成本高，对轧机要求高，并且无法解决钢板厚度截面性能差异大的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种高品质特厚钢板及其生产方法，以解决目前钢板厚度截面性能差异大的问题。
本发明实施例提供了一种高品质特厚钢板，所述钢板的化学成分以质量分数计包括：
C：0.15％-0.18％，Si:0.40％-0.50％，Mn：1.50％-1.60％，Alt：0.02％-0.04％，Ti：0.010％-0.03％，P＜0.012％，S＜0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
可选的，所述钢板的化学成分以质量分数计包括：
C：0.16％-0.17％，Si:0.43％-0.47％，Mn：1.53％-1.57％，Alt：0.025％-0.035％，Ti：0.015％-0.025％，P＜0.012％，S＜0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种如上所述的高品质特厚钢板的生产方法，所述方法包括：
将铁水进行冶炼，后进行连铸，得到铸坯；
将所述铸坯进行加热，得到热铸坯；
将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；
将所述钢板进行冷却，得到冷却钢；
将所述冷却钢进行正火，得到高品质特厚钢板。
可选的，所述铸坯的厚度为350mm-450mm，所述铸坯的宽度为1800mm-2400mm，所述铸坯的中心偏析低于C类1.0。
可选的，所述加热的加热温度为1160℃-1220℃，所述加热的加热时间为400min-600min，所述热铸坯的芯部温度T1和所述热铸坯的表面温度T2的关系满足：T1-T2≥20℃。
可选的，所述轧制采用一阶段轧制工艺，所述轧制的开轧温度为1170℃-1190℃，所述轧制的终轧温度为1140℃-1170℃，所述轧制过程中至少有2道次压下率≥15％。
可选的，所述冷却采用水冷层流冷却，所述水冷层流冷却的终冷温度为640℃-690℃，所述水冷层流冷却的冷却速度为5℃/s-10℃/s。
可选的，所述正火的正火温度为895℃-905℃，所述正火的保温时间为40min-80min。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的高品质特厚钢板，采用高C、高Si、高Mn成分设计，通过固溶强化提高强度替代目前采用两阶段轧制的细晶强化，克服两阶段轧制特厚板未再结晶区轧制变形不均，钢板厚度截面组织和性能差异大的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图；
图2是本发明实施例1提供的轧制规程图；
图3是本发明实施例2提供的轧制规程图；
图4是本发明实施例1提供的钢板的表面的显微组织图；
图5是本发明实施例1提供的钢板的厚度1/4处的显微组织图；
图6是本发明实施例1提供的钢板的厚度1/2处的显微组织图；
图7是本发明实施例2提供的钢板的表面的显微组织图；
图8是本发明实施例2提供的钢板的厚度1/4处的显微组织图；
图9是本发明实施例2提供的钢板的厚度1/2处的显微组织图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
受限于连铸坯尺寸限制，通常采用模铸钢锭生产特厚板，通过增大压缩比改善钢板性能，但模铸钢锭生产成本高，对轧机要求高，并且无法解决钢板厚度截面性能差异大的问题。因此研究采用连铸坯生产特厚板，提高特厚板厚度方向组织和性能均匀性，改善特厚板心部质量意义重大。
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种高品质特厚钢板，所述钢板的化学成分以质量分数计包括：
C：0.15％-0.18％，Si:0.40％-0.50％，Mn：1.50％-1.60％，Alt：0.02％-0.04％，Ti：0.010％-0.03％，P＜0.012％，S＜0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的成分设计基于以下认识：
采用高C、高Si、高Mn成分设计，通过固溶强化提高强度，替代目前采用两阶段轧制的细晶强化，克服两阶段轧制特厚板未再结晶区轧制变形不均，钢板厚度截面组织和性能差异大等问题；
利用Ti微合金化抑制奥氏体晶粒长大，达到细化晶粒的目的。
严格控制P、S等有害元素，提高钢板韧性。
在一些实施例中，钢板的化学成分以质量分数计包括：
C：0.16％-0.17％，Si:0.43％-0.47％，Mn：1.53％-1.57％，Alt：0.025％-0.035％，Ti：0.015％-0.025％，P＜0.012％，S＜0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种如上所述的高品质特厚钢板的生产方法，所述方法包括：
S1.将铁水进行冶炼，后进行连铸，得到铸坯；
具体而言，冶炼采用KR脱S、转炉冶炼，通过顶底复合吹炼；采用LF炉和VD炉真空处理，降低O，H等有害气体以及P、S的含量。
在一些实施例中，铸坯的厚度为350mm-450mm，所述铸坯的宽度为1800mm-2400mm，所述铸坯的中心偏析低于C类1.0。
S2.将所述铸坯进行加热，得到热铸坯；
具体而言，钢坯冷装入炉，钢坯加热温度1160-1220(℃)，加热时间400-600(min)。
控制钢坯加热温度1160-1220(℃)，蔡允恭高温加热减小变形抗力，增大轧制变形；
控制加热时间为400-600(min)，通过均热段控制钢坯心部温度比上下表面温度高20℃以上，增大轧制力往钢板心部渗透能力，消除心部缺陷。
S3.将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；
具体而言，轧制采用一阶段轧制工艺，开轧温度1170-1190(℃)，终轧温度1140-1170(℃)，保证至少有2道次压下率≥15％，采用高温大下压、完全再结晶区轧制保证充分再结晶，细化晶粒同时消除缺陷。
S4.将所述钢板进行冷却，得到冷却钢；
在一些实施例中，冷却采用水冷层流冷却，所述水冷层流冷却的终冷温度为640℃-690℃，所述水冷层流冷却的冷却速度为5℃/s-10℃/s。
控制终冷温度640-690(℃)、冷却速度5-10(℃/s)，可以控制轧后晶粒长大，达到细化晶粒的目的。
S5.将所述冷却钢进行正火，得到高品质特厚钢板。
在一些实施例中，正火的正火温度为895℃-905℃，所述正火的保温时间为40min-80min。
控制正火温度895-905(℃)、保温时间40-80(min)，实现晶粒细化和组织均匀化。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的高品质特厚钢板及其生产方法进行详细说明。
实施例1
一种连铸坯生产高品质特厚板，其化学成分按质量百分数，单位wt％：C：0.165，Si：0.44，Mn：1.57，Alt：0.039，Ti：0.019，P：0.003，S：0.0007，其余为Fe和残余元素。
制备方法包括：
S1.将铁水进行冶炼，后进行连铸，得到铸坯；
S2.将所述铸坯进行加热，得到热铸坯；
S3.将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；
S4.将所述钢板进行冷却，得到冷却钢；
S5.将所述冷却钢进行正火，得到高品质特厚钢板
制备过程各工艺参数如下：
板坯尺寸为400*2400*4100(mm)，铸坯中心偏析为C类0.5，钢板尺寸为150*2585*8920(mm)。钢坯加热温度上表面1185℃，心部1209℃，下表面1176℃；一阶段轧制，开轧温度1177℃，终轧温度1151℃；终冷温度654℃，冷速7℃/S；正火温度900℃，保温时间50min。
实施例2
一种连铸坯生产高品质特厚板，其化学成分按质量百分数，单位wt％：C：0.171，Si：0.43，Mn：1.53，Alt：0.039，Ti：0.014，P：0.004，S：0.0010，其余为Fe和残余元素。
制备方法包括：
S1.将铁水进行冶炼，后进行连铸，得到铸坯；
S2.将所述铸坯进行加热，得到热铸坯；
S3.将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；
S4.将所述钢板进行冷却，得到冷却钢；
S5.将所述冷却钢进行正火，得到高品质特厚钢板
制备过程各工艺参数如下：
板坯尺寸为400*2000*4100(mm)，铸坯中心偏析为C类0.5，钢板尺寸为160*2030*8860(mm)。钢坯加热温度上表面1179℃，心部1213℃，下表面1170℃；一阶段轧制，开轧温度1185℃，终轧温度1161℃；终冷温度673℃，冷速6℃/S；正火温度900℃，保温时间60min。
对比例1
一种连铸坯生产特厚板，其化学成分按质量百分数，单位wt％：C：0.22，Si：0.55，Mn：1.73，Alt：0.042，Ti：0.04，P：0.003，S：0.0007，其余为Fe和残余元素。
制备方法包括：
S1.将铁水进行冶炼，后进行连铸，得到铸坯；
S2.将所述铸坯进行加热，得到热铸坯；
S3.将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；
S4.将所述钢板进行冷却，得到冷却钢；
S5.将所述冷却钢进行正火，得到高品质特厚钢板
制备过程各工艺参数如下：
板坯尺寸为400*2400*4100(mm)，铸坯中心偏析为C类0.5，钢板尺寸为150*2585*8920(mm)。钢坯加热温度上表面1185℃，心部1209℃，下表面1176℃；一阶段轧制，开轧温度1177℃，终轧温度1151℃；终冷温度654℃，冷速7℃/S；正火温度900℃，保温时间50min。
对比例2
一种连铸坯生产特厚板，其化学成分按质量百分数，单位wt％：C：0.12，Si：0.32，Mn：1.42，Alt：0.010，Ti：0.008，P：0.003，S：0.0007，其余为Fe和残余元素。
制备方法包括：
S1.将铁水进行冶炼，后进行连铸，得到铸坯；
S2.将所述铸坯进行加热，得到热铸坯；
S3.将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；
S4.将所述钢板进行冷却，得到冷却钢；
S5.将所述冷却钢进行正火，得到高品质特厚钢板
制备过程各工艺参数如下：
板坯尺寸为400*2400*4100(mm)，铸坯中心偏析为C类0.5，钢板尺寸为150*2585*8920(mm)。钢坯加热温度上表面1185℃，心部1209℃，下表面1176℃；一阶段轧制，开轧温度1177℃，终轧温度1151℃；终冷温度654℃，冷速7℃/S；正火温度900℃，保温时间50min。
对比例3
一种连铸坯生产高品质特厚板，其化学成分按质量百分数，单位wt％：C：0.165，Si：0.44，Mn：1.57，Alt：0.039，Ti：0.019，P：0.003，S：0.0007，其余为Fe和残余元素。
制备方法包括：
S1.将铁水进行冶炼，后进行连铸，得到铸坯；
S2.将所述铸坯进行加热，得到热铸坯；
S3.将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；
S4.将所述钢板进行冷却，得到冷却钢；
S5.将所述冷却钢进行正火，得到高品质特厚钢板
制备过程各工艺参数如下：
板坯尺寸为400*2400*4100(mm)，铸坯中心偏析为C类0.5，钢板尺寸为150*2585*8920(mm)。钢坯加热温度上表面1185℃，心部1193℃，下表面1176℃；一阶段轧制，开轧温度1177℃，终轧温度1151℃；终冷温度654℃，冷速7℃/S；正火温度900℃，保温时间50min。
实验例
将实施例1-2制得的钢进行性能检测，测试结果如下表所示。
由上表可得，采用本申请实施例提供的方法制备的钢板厚度方向的性能均匀，改善了特厚钢板芯部质量。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的方法采用合理的化学成分设计，通过完全再结晶区轧制，保证特厚板心部足够变形、消除缺陷；正火对组织进行细化和均匀化，提高厚度方向性能均匀性，实现了钢板同时满足组织和性能均匀、心部质量优良，按标准EN10160，S1，E1要求探伤合格；
(2)本发明实施例提供的钢板采用高C、高Si、高Mn成分设计，通过固溶强化提高强度替代两阶段轧制的细晶强化，组织和性能更均匀；
(3)本发明实施例提供的方法控制钢坯加热心部温度比上下表面高20℃以上，增大轧制力往钢板心部渗透能力，钢板心部质量优良；
(4)本发明实施例提供的方法采用一阶段轧制高温大下压完全再结晶区轧制，生产效率高，有效降低轧机负荷，有效细化组织并消除心部缺陷；
(5)本发明实施例提供的方法通过正火进行晶粒细化和组织均匀化，钢板厚度截面组织和性能差异小；
(5)本发明实施例提供的方法的工艺条件下实现了特厚板高效、稳定生产，钢板组织均匀、厚度截面性能差异小。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种高品质特厚钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分以质量分数计包括：
C：0.16%-0.17%，Si:0.43%-0.47%，Mn：1.53%-1.57%，Alt：0.025%-0.035%，Ti：0.015%-0.025%，P＜0.012%，S＜0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质，所述特厚钢板的制备工艺包括将铁水进行冶炼，后进行连铸，得到铸坯，将铸坯进行加热，得到热铸坯；将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；将所述钢板进行冷却，得到冷却钢，将所述冷却钢进行正火，得到高品质特厚钢板，其中，所述铸坯的厚度为350mm-450mm，所述铸坯的宽度为1800mm-2400mm，所述铸坯的中心偏析低于C类1.0，所述热铸坯的芯部温度T1和所述热铸坯的表面温度T2的关系满足：T1-T2≥20℃，所述轧制采用一阶段轧制工艺，所述轧制的开轧温度为1170℃-1190℃，所述轧制的终轧温度为1140℃-1170℃，所述轧制过程中至少有2道次压下率≥15%，所述冷却采用水冷层流冷却，所述水冷层流冷却的终冷温度为640℃-690℃，所述水冷层流冷却的冷却速度为5℃/s-10℃/s。
2.一种如权利要求1所述的高品质特厚钢板的生产方法，其特征在于，所述方法包括：
将铁水进行冶炼，后进行连铸，得到铸坯；
将所述铸坯进行加热，得到热铸坯；
将所述热铸坯进行轧制，得到钢板；
将所述钢板进行冷却，得到冷却钢；
将所述冷却钢进行正火，得到高品质特厚钢板，其中，所述铸坯的厚度为350mm-450mm，所述铸坯的宽度为1800mm-2400mm，所述铸坯的中心偏析低于C类1.0，所述热铸坯的芯部温度T1和所述热铸坯的表面温度T2的关系满足：T1-T2≥20℃，所述轧制采用一阶段轧制工艺，所述轧制的开轧温度为1170℃-1190℃，所述轧制的终轧温度为1140℃-1170℃，所述轧制过程中至少有2道次压下率≥15%，所述冷却采用水冷层流冷却，所述水冷层流冷却的终冷温度为640℃-690℃，所述水冷层流冷却的冷却速度为5℃/s-10℃/s。
3.根据权利要求2所述的高品质特厚钢板的生产方法，其特征在于，所述加热的加热温度为1160℃-1220℃，所述加热的加热时间为400min-600min。
4.根据权利要求2所述的高品质特厚钢板的生产方法，其特征在于，所述正火的正火温度为895℃-905℃，所述正火的保温时间为40min-80min。
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