CN115572919A - 一种大厚度q345e钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大厚度Q345E钢板及其生产方法，钢板的化学成分及其质量百分含量为：C：0.15‑0.18%，Mn：1.5‑1.65%，Cr：0.2‑0.3%，B：0.0052‑0.0070%，V：0.040‑0.060%，Ni≤0.01%，不添加Ni，余量为Fe及不可避免的杂质；钢板的生产过程包括LF精炼、VD炉精炼、模铸、加热和热处理工序，其中，VD炉精炼过程采用三次真空处理，底吹氮气加氩气的生产模式，确保B的有效含量，同时采用合理的热处理工艺，提高钢板冲击性能。本发明提供的钢板厚度为350‑400mm，钢板‑40℃冲击以及其他力学性能均满足GB/T1591‑2008的要求。
Description
技术领域
本发明属于钢铁技术领域，具体涉及一种大厚度Q345E钢板及其生产方法。
背景技术
对于厚度超过350mm以上的Q345E钢板，由于钢板轧制过程中变形量难以渗透到心部，造成大厚度钢板组织无法充分细化，尤其是对于-40℃的低冲击温度而言，随着钢板厚度增大，钢板心部组织性能变差。因此为了保证钢板负温冲击性能，在不加Ni的前提下，通过其他细晶元素进行细化晶粒，提高大厚度钢板质量至关重要。本发明专利采用B-V微合金复合方式，在VD底吹氮气加氩气的生产工艺，利用BN、VN的析出物，改善了大厚度Q345E钢板的组织性能。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种厚度为350-400mm的Q345E钢板，，该钢板在无Ni贵合金的加入基础上，利用BN、VN细晶强化基体，保证板厚1/4处-40℃纵向低温冲击性能以及其他性能满足GB/T 1591-2008标准要求。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种大厚度Q345E钢板，其化学成分及其质量百分含量为：C：0.15-0.18%，Mn：1.5-1.65%，Cr：0.2-0.3%，B：0.0052-0.0070%，V：0.040-0.060%，Ni≤0.01%，不添加Ni，余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明提供的大厚度Q345E钢板，采用B-V系微合金元素复合强化，在保证一定氮含量时，利用析出物BN、VN强化基体性能。其主要微合金化合物的作用在于：
B：B可以N元素形成B-N5化合物，在铁素体中溶解，促进奥氏体形成和稳定奥氏体，溶解物可以减少晶粒粗化现象，改善钢板的韧性和焊接性能；部分B元素在钢中的主要作用是增加钢的淬透性，提高强度，从而节约其他较稀贵的金属，如镍、铬、钼等。
V：含V钢中加入N后，催进奥氏体中V的碳氮化合物析出，形变诱导铁素体相变，催进铁素体的形核；VN（C）化合物析出后，细化晶粒，同时VN化合物溶于奥氏体当中，固溶强化基体，提高强度。
本发明还提供了一种大厚度Q345E钢板的生产方法，包括LF精炼、VD炉精炼、模铸、加热和热处理，其中：所述VD炉精炼过程，首次真空保持时间10～12min，破空后加入钛铁进行Ti合金化，底吹氩气；加入Ti的目的是为了降低钢中氧含量，避免B\V的氧化，形成酸溶物，为VN、BN更好的析出做准备；然后进行第二次真空处理，真空保持时间5～7min，底吹氮气，加入硼铁和铝粒进行硼合金化；最后进行第三次真空处理，真空保持时间8～10min，底吹氮气+氩气。
本发明所述LF精炼工序，喂铝线500～1000m，吹氩脱硫时加入石灰100～200kg；结束之后，升温到1620-1630℃。
本发明所述模铸工序，水口与中注管浇口之间的间隙采用可伸缩氩气保护装置进行密封，所述可伸缩氩气保护装置的伸缩罩由耐高温材质的纤维组成；所述耐高温材质的纤维为聚苯并咪哇纤维。
本发明所述加热工序，最高加热温度1280-1300℃，总加热时间22-25小时。
本发明所述热处理采用正火工艺，正火温度900-920℃，保温时间2.2-2.5min/mm。
本发明技术方案取得以下有益技术效果：
本发明提供了一种低成本无Ni型、大厚度Q345E钢板，钢板-40℃冲击以及其他性能均满足GB/T1591-2008的要求。
本发明采用B-V微合金成分强化设计，B以N元素形成B-N5化合物，在铁素体中溶解，促进奥氏体形成和稳定奥氏体，并且溶解物可以减少晶粒粗化现象，改善钢板的韧性和焊接性能；N与V结合生产VN析出物，在轧制时通过诱导析出和控制冷却速度，实现析出物弥散分布，在较宽的范围内调整钢的韧性水平，确保了钢板-40℃的冲击韧性；同时因未加入昂贵的Ni合金（0.1%的Ni价格在180元，价格仅次于Mo），确保了低成本生产。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例Q345E钢板厚度为350mm，其化学成分及其质量百分含量如表1所示；其生产过程包括LF精炼、VD炉精炼、模铸、加热和热处理工序，具体如下：
（1）LF精炼：喂铝线量500m，吹氩脱硫时加入石灰100kg；结束之后，升温到1620℃；
（2）VD炉精炼：首次真空保持时间10min，破空后加入钛铁进行Ti合金化，底吹氩气；然后进行第二次真空处理，真空保持时间5min，底吹氮气，加入硼铁和铝粒进行硼合金化；最后进行第三次真空处理，真空保持时间8min，底吹氮气+氩气，流量比为4∶6。
（3）模铸：水口与中注管浇口之间的间隙采用可伸缩氩气保护装置进行密封，所述可伸缩氩气保护装置的伸缩罩由耐高温的聚苯并咪哇纤维组成。
（4）加热：钢锭最高加热温度1280℃，总加热时间在22小时。
（5）热处理：钢板进行正火热处理，正火温度900℃，保温时间2.2min/mm。
本实施例Q345E钢板性能见表2。
实施例2
本实施例Q345E钢板厚度为370mm，其化学成分及其质量百分含量如表1所示；其生产过程包括LF精炼、VD炉精炼、模铸、加热和热处理工序，具体如下：
（1）LF精炼：喂铝线700m，吹氩脱硫时加入石灰150kg；结束之后，升温到1625℃；
（2）VD炉精炼：首次真空保持时间11min，破空后加入钛铁进行Ti合金化，底吹氩气；然后进行第二次真空处理，真空保持时间6min，底吹氮气，加入硼铁和铝粒进行硼合金化；最后进行第三次真空处理，真空保持时间9min，底吹氮气+氩气，流量比为4∶6。
（3）模铸：水口与中注管浇口之间的间隙采用可伸缩氩气保护装置进行密封，所述可伸缩氩气保护装置的伸缩罩由耐高温的聚苯并咪哇纤维组成。
（4）加热：钢锭最高加热温度1280℃，总加热时间在23小时。
（5）热处理：钢板进行正火热处理，正火温度在910℃，保温时间2.3min/mm。
本实施例Q345E钢板性能见表2。
实施例3
本实施例Q345E钢板厚度为380mm，其化学成分及其质量百分含量如表1所示；其生产过程包括LF精炼、VD炉精炼、模铸、加热和热处理工序，具体如下：
（1）LF精炼：喂铝线800m，吹氩脱硫时加入石灰180kg；结束之后，升温到1625℃；
（2）VD炉精炼：首次真空保持时间11min，破空后加入钛铁进行Ti合金化，底吹氩气；然后进行第二次真空处理，真空保持时间6min，底吹氮气，加入硼铁和铝粒进行硼合金化；最后进行第三次真空处理，真空保持时间9min，底吹氮气+氩气，流量比为4∶6。
（3）模铸：水口与中注管浇口之间的间隙采用可伸缩氩气保护装置进行密封，所述可伸缩氩气保护装置的伸缩罩由耐高温的聚苯并咪哇纤维组成。
（4）加热：钢锭最高加热温度1280℃，总加热时间在23.5小时。
（5）热处理：钢板进行正火热处理，正火温度在915℃，保温时间2.4min/mm。
本实施例Q345E钢板性能见表2。
实施例4
本实施例Q345E钢板厚度为390mm，其化学成分及其质量百分含量如表1所示；其生产过程包括LF精炼、VD炉精炼、模铸、加热和热处理工序，具体如下：
（1）LF精炼：喂铝线900m，吹氩脱硫时加入石灰180kg；结束之后，升温到1625℃；
（2）VD炉精炼：首次真空保持时间11min，破空后加入钛铁进行Ti合金化，底吹氩气；然后进行第二次真空处理，真空保持时间6min，底吹氮气，加入硼铁和铝粒进行硼合金化；最后进行第三次真空处理，真空保持时间9.5min，底吹氮气+氩气，流量比为4∶6。
（3）模铸：水口与中注管浇口之间的间隙采用可伸缩氩气保护装置进行密封，所述可伸缩氩气保护装置的伸缩罩由耐高温的聚苯并咪哇纤维组成。
（4）加热：钢锭最高加热温度1290℃，总加热时间在24小时。
（5）热处理：钢板进行正火热处理，正火温度在915℃，保温时间2.4min/mm。
本实施例Q345E钢板性能见表2。
实施例5
本实施例Q345E钢板厚度为400mm，其化学成分及其质量百分含量如表1所示；其生产过程包括LF精炼、VD炉精炼、模铸、加热和热处理工序，具体如下：
（1）LF精炼：喂铝线1000m，吹氩脱硫时加入石灰200kg；结束之后，升温到1630℃；
（2）VD炉精炼：首次真空保持时间12min，破空后加入钛铁进行Ti合金化，底吹氩气；然后进行第二次真空处理，真空保持时间7min，底吹氮气，加入硼铁和铝粒进行硼合金化；最后进行第三次真空处理，真空保持时间10min，底吹氮气+氩气，流量比为4∶6。
（3）模铸：水口与中注管浇口之间的间隙采用可伸缩氩气保护装置进行密封，所述可伸缩氩气保护装置的伸缩罩由耐高温的聚苯并咪哇纤维组成。
（4）加热：钢锭最高加热温度1300℃，总加热时间在25小时。
（5）加热：钢板进行正火热处理，正火温度在920℃，保温时间2.5min/mm。
实施例6
本实施例Q345E钢板厚度为3600mm，其化学成分及其质量百分含量如表1所示；其生产过程包括LF精炼、VD炉精炼、模铸、加热和热处理工序，具体如下：
（1）LF精炼：喂铝线600m，吹氩脱硫时加入石灰120kg；结束之后，升温到1630℃；
（2）VD炉精炼：首次真空保持时间12min，破空后加入钛铁进行Ti合金化，底吹氩气；然后进行第二次真空处理，真空保持时间6min，底吹氮气，加入硼铁和铝粒进行硼合金化；最后进行第三次真空处理，真空保持时间8min，底吹氮气+氩气，流量比为4∶6。
（3）模铸：水口与中注管浇口之间的间隙采用可伸缩氩气保护装置进行密封，所述可伸缩氩气保护装置的伸缩罩由耐高温的聚苯并咪哇纤维组成。
（4）加热：钢锭最高加热温度1300℃，总加热时间在25小时。
（5）加热：钢板进行正火热处理，正火温度在920℃，保温时间2.2min/mm。
表1 各实施例钢板厚度（mm）及其化学成分组成（Wt%）
表2 各实施例钢板力学性能
Claims (8)
1.一种大厚度Q345E钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分及其质量百分含量为：C：0.15-0.18%，Mn：1.5-1.65%，Cr：0.2-0.3%，B：0.0052-0.0070%，V：0.040-0.060%，Ni≤0.01%，不添加Ni，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种大厚度Q345E钢板，其特征在于，所述钢板厚度为350-400mm。
3.如权利要求1或2所述的大厚度Q345E钢板的生产方法，包括LF精炼、VD炉精炼、模铸、加热和热处理，其特征在于，所述VD炉精炼工序，首次真空保持时间10～12min，破空后加入钛铁进行Ti合金化，底吹氩气；然后进行第二次真空处理，真空保持时间5～7min，底吹氮气，加入硼铁和铝粒进行硼合金化；最后进行第三次真空处理，真空保持时间8～10min，底吹氮气+氩气。
4.根据权利要求3所述的大厚度Q345E钢板的生产方法，其特征在于：所述LF精炼工序，喂铝线500～1000m，吹氩脱硫时加入石灰100～200kg；结束之后，升温到1620-1630℃。
5.根据权利要求3所述的大厚度Q345E钢板的生产方法，其特征在于：所述模铸工序，水口与中注管浇口之间的间隙采用可伸缩氩气保护装置进行密封，所述可伸缩氩气保护装置的伸缩罩由耐高温材质的纤维组成。
6.根据权利要求5所述的大厚度Q345E钢板的生产方法，其特征在于：所述耐高温材质的纤维为聚苯并咪哇纤维。
7.根据权利要求3所述的大厚度Q345E钢板的生产方法，其特征在于：所述加热工序，钢锭最高加热温度1280-1300℃，总加热时间22-25小时。
8.根据权利要求3所述的大厚度Q345E钢板的生产方法，其特征在于：所述热处理采用正火工艺，正火温度900-920℃，保温时间2.2-2.5min/mm。
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- 2022-10-21 CN CN202211292700.3A patent/CN115572919B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王顺兴: "《金属热处理原理与工艺》", 哈尔滨工业出版社, pages: 119 * |
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