一種120mmQ460級結構鋼板及其生產方法

2023-09-14 07:53:00

一種120mmQ460級結構鋼板及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種120mmQ460級結構鋼板及其生產方法，該120mmQ460級結構鋼板包含如下質量百分比的化學成分(單位，wt%)：C：0.15～0.18、Si：0.30～0.45、Mn：1.30～1.60、P≤0.015、S≤0.005、Als：0.015～0.030、Nb：0.030～0.050、Ti：0.010～0.020，其它為Fe和殘留元素；在冶煉過程中，嚴格控制鋼中P（磷）、S（硫）等有害元素，保證鋼水的純淨度基本達到潔淨鋼水平。在後續軋制加熱過程中，為防止鋼坯內部晶粒粗大，適當降低加熱溫度，避免鋼坯內部原始奧氏體晶粒過分長大。本發明鋼板的生產方法採用正火的熱處理工藝，得到珠光體和鐵素體組織。本發明的有益效果在於：①澆濤採用連鑄，縮短了生產周期，降低了生產成本；②鋼板最大厚度可達到100mm。
【專利說明】—種120mmQ460級結構鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到鋼材，具體涉及到一種120_Q460級結構鋼板及其生產方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國國民經濟的迅速發展，結構用鋼的發展也向著高強度、大厚度方向發展。Q460級別結構鋼主要用於起重機械，礦山機械及其他大型焊接結構件等方面。目前80mmQ460級別鋼板一般採用模鑄生產，本發明採用大斷面連鑄進行生產，採用TMCP+正火工藝，成功生產出120mmQ460級別鋼板，降低了生產成本，縮短了生產周期，增強了企業的競爭力。

【發明內容】

[0003]為了推動產業升級，增強企業競爭力。本發明經過摸索，獲得了一種以鑄代錠生產大厚度120_Q460級結構鋼板及其生產方法，從而完成了本發明。
[0004]針對上述問題，本發明的目的是提供一種120mmQ460級結構鋼板及其生產方法 為達到上述目的，本發明採取的技術方案:該120mmQ460級結構鋼板包含如下質量
百分比的化學成分(單位，wt%):C:0.15 ~0.18、Si:0.30 ~0.45、Mn:1.30 ~1.60、P ≤ 0.015、S ≤ 0.005、Als:0.015 ~0.030、Nb:0.030 ~0.050、Ti:0.010 ~0.020，其它為Fe和殘留元素。
[0005]在冶煉過程中，嚴格控制鋼中P (磷)、S (硫)等有害元素，保證鋼水的純淨度基本達到潔淨鋼水平。在後續軋制加熱過程中，為防止鋼坯內部晶粒粗大，適當降低加熱溫度，避免鋼坯內部原始奧氏體晶粒過分長大。在軋制過程中，通過採用TMCP軋制技術和鋼板堆垛緩冷技術，在低碳當量條件下確保鋼板力學性能良好，使鋼板具有良好的組織、綜合性能和焊接性能，還能減低成本，增強市場競爭力，本發明鋼板的生產方法採用正火的熱處理工藝，得到珠光體和鐵素體組織。
[0006]碳當量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]..( 0.44。
[0007]上述方法中，所生產的鋼板最大厚度為120mm規格。
[0008]本發明採用轉爐冶煉、連鑄澆注，3800m寬厚板軋機軋制，正火熱處理方法生產。其工藝流程為:優質鐵水、KR鐵水預處理、100/120噸頂底復吹轉爐、LF爐精煉、真空脫氣處理、鑄坯堆冷24小時(鋼錠堆冷36— 60小時)、加熱、3800m軋機、ACC層流冷卻、11輥熱矯直機、堆冷、熱處理、精整、外檢、探傷、入庫。
[0009]KR鐵水預處理工藝:到站鐵水必須扒前渣與扒後渣，保證液面渣層厚度≤20mm,鐵水經KR攪拌脫硫後保證鐵水S ( 0.003%，保證脫硫周期≤2Imin、脫硫溫降≤20°C。
[0010]轉爐冶煉工藝:入爐鐵水S≤0.010%、P ≤0.080%,鐵水溫度≤1270°C，鐵水裝入量誤差按±lt來控制，廢鋼嚴格採用優質邊角料，過程槍位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、後期1.0-1.1m控制，造渣鹼度R按2.5-4.0控制，出鋼目標P≤0.015%、C≤0.05%、S≤0.003%,出鋼過程中向鋼包內矽鋁鋇鈣、錳鐵合金、矽鐵合金和石灰、螢石。出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結束前採用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度< 30mm，轉爐出鋼過程中要求全程吹氬。
[0011]吹氬處理工藝:氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在300~500mm，離氬站溫度不得低於1570°C。
[0012]LF精煉工藝:精煉過程中全程吹氬，吹氬強度根據不同環節需要進行調節。加入精煉渣料，鹼度按4.0-6.0控制，精煉脫氧劑以電石、鋁粒、矽鐵粉為主，加入量根據鋼水中氧含量及造白渣情況適量加入。加熱過程根據節奏富餘和溫度情況選擇適當電流進行加熱，加熱時間按兩次控制，一加熱7-12min、二加熱6_10min, 二加熱過程中要求根據造洛情況，補加脫氧劑，並要求粘渣次數大於6次。離站前加入矽鈣線，加矽鈣線前必須關閉氬氣，上鋼溫度1565±15°C (不採用真空脫氣)/1610±15°C (採用真空脫氣)。
[0013]VD精煉工藝:VD真空度必須達到67Pa以下，保壓時間必須≥15min，破真空後軟吹2-5min或不吹，軟吹過程中鋼水不得裸露。正常在線包抽真空時間:(抽真空前鋼水溫度一目標離站溫度)/1.7min。覆蓋劑，保證鋪滿鋼液面，加覆蓋劑前必須關閉氬氣，上鋼溫度 1565±15°C。
[0014]連鑄工藝:將冶煉後的鋼水在400mmX 1920mm斷面規格連鑄機上澆鑄，中包過度小於15°C，在，採用輕壓下，在鋼水凝固末端即固相率0.75~0.85的位置對連鑄坯實施0.8~1.0mm的附加壓下量，
加熱工藝:鋼坯入爐後燜鋼2h，10000C以下升溫速度小於80°C /h, 10000C以上升溫速度小於100°C /h，鋼坯最高加熱溫度控制在≤12600C ；
控軋控冷
結合煉鋼化學成分，為防止混晶和晶粒粗大，嚴格堅持「高溫、低速、大壓下」的軋制要求，累計壓下率≥60%,開軋溫度1020°C~1080°C，晾鋼厚度大於250mm，為精軋階段累計變形量及細化晶粒、位錯強化奠定基礎。二階段開軋溫度< 840°C，確保變形滲透使奧氏體內部晶粒被壓扁拉長，增大晶界有效面積並有效形成大量變形帶，為奧氏體相變提供更多的形核點，達到細化奧氏體晶粒的目的，終軋溫度800~820°C ；
由於軋後緩冷易使晶粒長大，並且組織中的C、Mn等合金固溶量有限，因此要控制適當的冷卻速度。為了獲得優良的綜合力學性能，根據板厚的不同，軋後採用不同的層流冷卻，通過調整冷卻集管組數，返紅溫度在660~680°C之間，冷卻速度5~8°C /S，分兩次冷卻，均用弱冷，然後送往矯直機矯直。
[0015]堆冷工藝:採用高溫堆冷工藝可有效避免因快速冷卻產生的殘餘應力，同時可大大降低鋼板中氫的含量，充分實現熱擴散效果，改善鋼板探傷缺陷。鋼板堆垛緩冷工藝如下；堆垛緩冷溫度不低於400°C，堆冷時間≥48小時；
熱處理工藝:在外機爐進行正火處理，溫度為900±10°C，保溫時間2min/mm，出爐後空冷。
[0016]本發明的有益效果在於:①澆濤採用連鑄，縮短了生產周期，降低了生產成本；②鋼板最大厚度可達到100mm。
【具體實施方式】
[0017]本發明採用轉爐冶煉、連鑄澆注，3800m寬厚板軋機軋制，正火熱處理方法生產。其工藝流程為:優質鐵水、KR鐵水預處理、100/120噸頂底復吹轉爐、LF爐精煉、真空脫氣處理、鑄坯堆冷24小時(鋼錠堆冷36—60小時)、加熱、3800m軋機、ACC層流冷卻、11輥熱矯直機、堆冷、熱處理、精整、外檢、探傷、入庫。
[0018]實施方式如下:
成分設計:通過潔淨鋼冶煉，嚴格控制P、S含量，通過進行嚴格的TMCP軋制既保證鋼板的低碳當量及焊接性，又保障鋼板強韌性匹配、抗撕裂性能。具體成分設計為::C:0.15~0.18,Si:0.30 ~0.45,Mn:1.30 ~1.60,P ≤ 0.015,S ≤0.005、Als:0.015~0.030、Nb0.030~0.050、Ti:0.010~0.020，其它為Fe和殘留元素；
KR鐵水預處理工藝:到站鐵水必須扒前渣與扒後渣，保證液面渣層厚度≤ 20mm，鐵水經KR攪拌脫硫後保證鐵水S ≤ 0.003%，保證脫硫周期≤21min、脫硫溫降≥20°C。
[0019]轉爐冶煉工藝:入爐鐵水S≤0.010%、P≤0.080%,鐵水溫度≤1270°C，鐵水裝入量誤差按±lt來控制，廢鋼嚴格採用優質邊角料，過程槍位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、後期1.0-1.1m控制，造渣鹼度R按2.5-4.0控制，出鋼目標P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.003%,出鋼過程中向鋼包內矽鋁鋇鈣、錳鐵合金、矽鐵合金和石灰、螢石。出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結束前採用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度≤30mm，轉爐出鋼過程中要求全程吹氬。
[0020]吹氬處理工藝:氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在300~500mm，離氬站溫度不得低於1570°C。
[0021]LF精煉工藝:精煉過程中全程吹氬，吹氬強度根據不同環節需要進行調節。加入精煉渣料，鹼度按4.0-6.0控制，精煉脫氧劑以電石、鋁粒、矽鐵粉為主，加入量根據鋼水中氧含量及造白渣情況適量加入。加熱過程根據節奏富餘和溫度情況選擇適當電流進行加熱，加熱時間按兩次控制，一加熱7-12min、二加熱6_10min, 二加熱過程中要求根據造洛情況，補加脫氧劑，並要求粘渣次數大於6次。離站前加入矽鈣線，加矽鈣線前必須關閉氬氣，上鋼溫度1565±15°C (不採用真空脫氣)/1610±15°C (採用真空脫氣)。
[0022]VD精煉工藝:VD真空度必須達到67Pa以下，保壓時間必須≥15min，破真空後軟吹2-5min或不吹，軟吹過程中鋼水不得裸露。正常在線包抽真空時間:(抽真空前鋼水溫度一目標離站溫度)/1.7min。覆蓋劑，保證鋪滿鋼液面，加覆蓋劑前必須關閉氬氣，上鋼溫度 1565±15°C。
[0023]連鑄工藝:將冶煉後的鋼水在400mmX 1920mm斷面規格連鑄機上澆鑄，中包過度小於15°C，在，採用輕壓下，在鋼水凝固末端即固相率0.75~0.85的位置對連鑄坯實施
0.8~1.0mm的附加壓下量，
加熱工藝:鋼坯入爐後燜鋼2h，10000C以下升溫速度小於80°C /h, 10000C以上升溫速度小於100°C /h，鋼坯最高加熱溫度控制在≤12600C ；
控軋控冷
結合煉鋼化學成分，為防止混晶和晶粒粗大，嚴格堅持「高溫、低速、大壓下」的軋制要求，累計壓下率≥60%,開軋溫度1020°C~1080°C，晾鋼厚度大於250mm，為精軋階段累計變形量及細化晶粒、位錯強化奠定基礎。二階段開軋溫度≤840°C，確保變形滲透使奧氏體內部晶粒被壓扁拉長，增大晶界有效面積並有效形成大量變形帶，為奧氏體相變提供更多的形核點，達到細化奧氏體晶粒的目的，終軋溫度800~820°C ；由於軋後緩冷易使晶粒長大，並且組織中的C、Mn等合金固溶量有限，因此要控制適當的冷卻速度。為了獲得優良的綜合力學性能，根據板厚的不同，軋後採用不同的層流冷卻，通過調整冷卻集管組數，返紅溫度在660~680°C之間，冷卻速度5~8°C /S，分兩次冷卻，均用弱冷，然後送往矯直機矯直。
[0024]堆冷工藝:採用高溫堆冷工藝可有效避免因快速冷卻產生的殘餘應力，同時可大大降低鋼板中氫的含量，充分實現熱擴散效果，改善鋼板探傷缺陷。鋼板堆垛緩冷工藝如下；堆垛緩冷溫度不低於400°C，堆冷時間≥48小時；
熱處理工藝:在外機爐進行正火處理，溫度為900±10°C，保溫時間2min/mm，出爐後空冷。
[0025]結果分析
機械力學性能分析
成份及機械力學性能按GB /T1591-2008執行，機械性能具體見下表。
[0026]表1試製鋼板機械性能
【權利要求】
1.一種120mmQ460級結構鋼板,該120mmQ460級結構鋼板包含如下質量百分比的化學成分:C:0.15 ~0.18、Si:0.30 ~0.45、Mn:1.30 ~1.60、P ≤ 0.015、S ≤ 0.005、Als:0.015 ~0.030, Nb:0.030 ~0.050、Ti:0.010 ~0.020，其它為 Fe 和殘留元素。
2.一種如權利要求1所述120mmQ460級結構鋼板的生產方法，其生產方法包括:優質鐵水、KR鐵水預處理、100/120噸頂底復吹轉爐、LF爐精煉、真空脫氣處理、鑄坯堆冷24小時、加熱、3800m軋機、ACC層流冷卻、11輥熱矯直機、堆冷、熱處理、精整、外檢、探傷、入庫；其中在轉爐冶煉工藝中，入爐鐵水S ( 0.010%、P≤0.080%，鐵水溫度≤1270°C,鐵水裝入量誤差按土 It來控制，廢鋼嚴格採用優質邊角料，過程槍位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、後期1.0-1.1m控制，造渣鹼度R按2.5-4.0控制，出鋼目標P≤0.015%、C≤0.05%、S≤0.003%,出鋼過程中向鋼包內矽鋁鋇鈣、錳鐵合金、矽鐵合金和石灰、螢石；出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結束前採用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度< 30mm，轉爐出鋼過程中要求全程吹氬；吹氬處理工藝:氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在300~500mm，離氬站溫度不得低於1570°C;連鑄工藝:將冶煉後的鋼水在400mmX 1920mm斷面規格連鑄機上澆鑄，中包過度小於15°C，在，採用輕壓下，在鋼水凝固末端即固相率0.75~0.85的位置對連鑄坯實施0.8~1.0mm的附加壓下量；加熱工藝:鋼坯入爐後燜鋼2h，1000°C以下升溫速度小於80°C /h, 1000°C以上升溫速度小於100°C /h，鋼坯最高加熱溫度控制在< 1260°C;堆冷工藝:採用高溫堆冷工藝可有效避免因快速冷卻產生的殘餘應力，同時可大大降低鋼板中氫的含量，充分實現熱擴散效果，改善鋼板探傷缺陷；鋼板堆垛緩冷工藝如下；堆垛緩冷溫度不低於40(TC，堆冷時間≤48小時；熱處理工藝:在外機爐進行正火處理，溫度為900±10°C，保溫時間2min/mm,出爐後空冷。
【文檔編號】C22C38/14GK103695780SQ201310730180
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】朱書成, 龐百鳴, 許少普, 黃紅乾, 崔冠軍, 康文舉 申請人:南陽漢冶特鋼有限公司