厚規格保探傷S355J2鋼板的生產方法與流程

2023-10-04 10:28:19

本砝碼涉及一種材料技術，具體說，涉及一種厚規格保探傷S355J2鋼板的生產方法。

背景技術：
S355J2鋼種要求具有較高的強度和韌性，該鋼種被廣泛應用於生產製造中的各個領域，隨著製造業的發展，對S355J2鋼板的厚度要求越來越厚，同時鋼板還需要探傷滿足要求。隨著鋼板厚度增厚，軋制時壓縮比減小，厚鋼板的探傷合格率一般會下降。S355J2鋼板採用歐標生產，生產的鋼板多用於出口，出口鋼板一般都要在鋼板裡加硼或在表面刷漆，表面刷漆會導致工藝複雜，成本高；而加硼鋼容易出現裂紋，厚規格鋼板由於壓縮比小，出現裂紋的可能性更大。因此厚規格的保探傷S355J2加硼鋼難以大批量生產。中國公開號CN101654760A公開了一種非合金結構鋼S355J2鋼板及其生產方法。按該方法生產的鋼板強度和韌性都滿足標準要求。但該方法不適用於80mm以上厚度規格的鋼板生產，且成分不含硼(B)。中國公開號CN102345060A公開了一種無表面裂紋S355J2加硼鋼板及其生產方法。按該方法生產的鋼板強度和韌性都滿足標準要求，鋼板表面無裂紋，能保三級探傷。但該方法要求軋完鋼板進緩冷坑堆垛緩冷，對後續工藝條件和設備要求高，對能否滿足三級以上的探傷沒有論述，同時鋼裡添加了Nb、Ti，合金成本高。

技術實現要素：
本發明所解決的技術問題是提供一種厚規格保探傷S355J2鋼板的生產方法，通過合適的加熱、控軋、控冷、正火工藝就得到了表面質量良好的厚規格保探傷S355J2鋼板。一種厚規格保探傷S355J2鋼板的生產方法，包括冶煉、連鑄、板坯再加熱、鋼板軋製成型、層流冷卻、堆垛緩冷和正火處理的步驟，其中，冶煉和連鑄過程中，鐵水採用鎂基脫硫，在轉爐採用頂底複合吹煉；鋼水經LF爐精煉，要求鋼水中的S≤0.003％；鋼水進行RH爐處理，在真空度不超過133Pa下處理時間不低於30分鐘；連鑄坯的厚度為250mm，連鑄時採用電磁攪拌和輕壓下，電磁攪拌頻率為6Hz，電流280A，壓下位置為6、7、8段，壓下量為2mm、2mm、2mm；板坯再加熱過程中，採用250mm厚的連鑄坯進行生產，再加熱的出爐溫度1180-1210℃，加熱時間270～410分鐘；鋼板軋製成型過程中，第一階段開軋厚度為板坯厚度，第一階段開軋溫度1170～1200℃，第一階段高溫延伸軋制時單道次壓下率≥10％，軋制3～5個道次；第二階段鋼板的開軋厚度為1.3～2倍成品鋼板厚度，第二階段鋼板開軋溫度為860～890℃，第二階段終軋溫度為820～850℃，軋制4～6個道次，至少有一道次壓下率≥11％；層流冷卻過程中，冷卻速度為5～8℃/s，終冷溫度為640～690℃；堆垛緩冷過程中，要求鋼板的堆垛緩冷溫度大於200℃；正火處理過程中，正火的溫度為870℃，並在870℃保溫20分鐘。正火出爐後採用自然空冷方式冷卻；成品厚規格保探傷S355J2鋼板的厚度為50mm～100mm，其化學成分按重量百分比計，包括：C0.17～0.19％、Si0.35～0.45％、Mn1.45～1.6％、P≤0.02％、S≤0.005％、V0.025～0.035％、Ca0.0015～0.003％、Als0.017～0.03％，其餘為鐵和雜質。進一步：板坯出爐溫度為1180℃，板坯加熱時間為270分鐘，第一階段開軋溫度1170℃，第一階段高溫延伸軋制最小單道次壓下率12％，第二階段開軋厚度108mm，第二階段開軋溫度880℃，第二階段終軋溫度850℃，冷卻速度6℃/s，終冷溫度640℃，正火溫度870℃；成品鋼板厚度為60mm，其化學成分按重量百分比計，包括：C0.17％、Si0.35％、Mn1.45％、P0.02％、S0.003％、V0.025％、Als0.017％、Ca0.0015％，餘量為Fe和雜質。進一步：板坯出爐溫度為1210℃，板坯加熱時間為410分鐘，第一階段開軋溫度1200℃，第一階段高溫延伸軋制最小單道次壓下率10％，第二階段開軋厚度130mm，第二階段開軋溫度860℃，第二階段終軋溫度832℃，冷卻速度5℃/s，終冷溫度658℃，正火溫度870℃；成品鋼板厚度為100mm，其化學成分按重量百分比計，包括：C0.19％、Si0.45％、Mn1.55％、P0.012％、S0.005％、V0.035％、Als0.026％、Ca0.002％，餘量為Fe和雜質。與現有技術相比，本砝碼技術效果包括：1、本發明採用低成本成分設計，只在傳統C-Mn鋼的基礎上添加微量的V，通過合適的加熱、控軋、控冷、正火工藝就得到了表面質量良好的厚規格保探傷S355J2鋼板。2、鋼板的強度、塑性、韌性良好。鋼板的強度在360MPa～430MPa之間，抗拉強度在540～600MPa之間，延伸率在24％～32％之間，-20℃衝擊功在140J～200J之間。3、鋼板的探傷合格率高。鋼板的一級探傷合格率達到99.96％。4、鋼板的成分和工藝設計合理，工藝制度比較寬鬆，可在寬厚板線上穩定生產。5、以1年生產50mm～100mm該S355J2鋼板1.5萬噸，每噸利潤200元計算。一年可增加利潤300萬元，具有良好的經濟效益。該鋼板表面質量良好，無需後面工序修磨，便於加工，具有良好的社會效益。附圖說明圖1為本發明實施例1的鋼板的金相組織圖；圖2為本發明實施例2的鋼板的金相組織圖；圖3為本發明實施例3的鋼板的金相組織圖。具體實施方式只在傳統C-Mn鋼的基礎上添加微量的V，通過合適的加熱、控軋、控冷、正火工藝就得到了表面質量良好的厚規格保探傷S355J2鋼板。解決了常規工藝生產的S355J2鋼板表面裂紋嚴重的問題。厚規格保探傷S355J2鋼板的生產方法，具體步驟如下：步驟1：冶煉和連鑄；(1)鐵水採用鎂基脫硫，在轉爐採用頂底複合吹煉；(2)鋼水經LF爐精煉，要求鋼水中的S≤0.003％；(3)鋼水進行RH爐處理，在真空度不超過133Pa下處理時間不低於30分鐘。(4)連鑄坯的厚度為250mm，連鑄時採用電磁攪拌和輕壓下，電磁攪拌頻率為6Hz，電流280A，壓下位置為6、7、8段，壓下量為2mm、2mm、2mm。連鑄時採用電磁攪拌和輕壓下是為了提高板坯的等軸晶比例，減少中心偏析，提高板坯內部質量。步驟2：板坯再加熱；為保證一定的壓縮比和板坯質量，選用250mm厚的連鑄坯。採用250mm厚的連鑄坯進行生產，連鑄坯(板坯)再加熱的出爐溫度1180-1210℃，加熱時間270～410分鐘。步驟3：鋼板軋製成型；板坯加再加熱之後進行控制軋制，第一階段開軋厚度為板坯厚度，第一階段開軋溫度1170～1200℃，第一階段(粗軋)高溫延伸軋制時單道次壓下率≥10％，軋制3～5個道次；第二階段(精軋)鋼板的開軋厚度為1.3～2倍成品鋼板厚度，第二階段鋼板開軋溫度為860～890℃，第二階段終軋溫度為820～850℃，軋制4～6個道次，至少有一道次壓下率≥11％。對上述加熱好的連鑄坯在奧氏體再結晶區進行控制軋制。第一階段控制軋制屬於高溫區的奧氏體再結晶控制軋制，這一階段採用低速、大壓下的軋制策略。大的單道次壓下率能使變形充分滲透至鋼板中心，充分細化奧氏體晶粒並均勻奧氏體組織，同時軋制產生的高溫焊合作用很大程度上消除了鑄坯內部的疏鬆、微裂紋等缺陷，使鋼板的緻密度提高；低速軋制使每一道次軋制完的溫度低於上一道次軋制時的溫度，由於鋼板再結晶後晶粒的大小主要取決於當時的溫度，這樣每軋制一道次就會對晶粒進行不同程度細化，最終達到充分細化奧氏體晶粒的目的；還有軋制時軋制速度低，變形抗力小，容易實現較大的單道次壓下率。由於該鋼種的化學成分不含Nb等，能在第二階段較高溫度下軋制時析出第二項粒子的合金元素，因此第二階段的軋制主要還是再結晶控制軋制。第一階段控軋結束後，中間坯在輥道上擺動降溫，降溫方式為自然空冷，降溫至第二階段開軋溫度開始軋制，第二階段軋制時，奧氏體晶粒被反覆破碎、再結晶細化，這樣奧氏體晶粒最終在第一階段軋制細化的基礎上，再次被進一步細化，且由於第二階段軋完後，終軋溫度較低，奧氏體晶粒基本不再長大，最終得到細小的奧氏體晶粒。奧氏體晶粒越細小，其晶界面積越大，由奧氏體向鐵素體轉變時的形核位置就越多，形核率就越高，最終得到的鐵素體晶粒就越細小，鋼板的強度越高，衝擊韌性越好。步驟4：鋼板軋完後進行層流冷卻，冷卻速度為5～8℃/s，終冷溫度為640～690℃。軋後採用層流冷卻，將鋼板由終軋溫度快速冷卻至640～690℃，進一步降低了奧氏體向鐵素體的轉變溫度，進一步細化了鐵素體晶粒，為熱處理準備好良好的鋼板組織。步驟5：堆垛緩冷；鋼板軋完後，需立即下線進行堆垛緩冷，要求鋼板的堆垛緩冷溫度大於200℃。步驟6：軋後鋼板進行正火處理。正火的溫度為870℃，並在870℃保溫20分鐘。正火出爐後採用自然空冷方式冷卻。成品厚規格保探傷S355J2鋼板的厚度為50mm～100mm。其化學成分按重量百分比計，包括：C0.17～0.19％、Si0.35～0.45％、Mn1.45～1.6％、P≤0.02％、S≤0.005％、V0.025～0.035％、Ca0.0015～0.003％、Als(酸溶鋁)0.017～0.03％，其餘為鐵和不可避免雜質。由於厚鋼板的壓縮比小，且軋完冷卻時鋼板心部與表面溫度相差較大，導致鋼板沿厚度方向組織差異大，對控軋、控冷後的鋼板進行熱處理能進一步均勻鋼板的組織，改善鋼板性能。鋼板的正火溫度和正火時間以得到細小、均勻的奧氏體晶粒為準，正火溫度太高，則奧氏體晶粒粗大，影響鋼板性能；正火溫度太低，則奧氏體晶粒不均勻，出現混晶現象，影響鋼板的性能均勻性。以下結合實施例對本發明作進一步描述。實施例1採用厚度為250mm板坯，板坯出爐溫度為1180℃，板坯加熱時間為270分鐘，板坯的(重量百分比)化學成分為：C0.17％、Si0.35％、Mn1.45％、P0.02％、S0.003％、V0.025％、Als0.017％、Ca0.0015％，餘量為Fe和不可避免的雜質。軋製成厚度為60mm的鋼板，詳細的軋制及冷去工藝見表1，其力學性能見表2。鋼板滿足一級探傷要求。如圖1所示，為本發明中實施例1的鋼板的金相組織圖。從該金相圖可以看出，鋼板的組織為鐵素體+珠光體，鐵素體佔大多數，晶粒細小均勻，沒有混晶現象。由於鐵素體佔大多數、晶粒細小，且鐵素體具有良好的塑性、韌性，因此該組織的鋼板具有良好的韌性和較高的強度。表1軋制及冷卻工藝表2鋼板力學性能實施例2採用厚度為250mm板坯，板坯出爐溫度為1210℃，板坯加熱時間為410分鐘，板坯的(重量百分比)化學成分為：C0.19％、Si0.45％、Mn1.55％、P0.012％、S0.005％、V0.035％、Als0.026％、Ca0.002％，餘量為Fe和不可避免的雜質。軋製成厚度為100mm的鋼板，詳細的軋制及冷去工藝見表3，其力學性能見表4。鋼板滿足一級探傷要求。如圖2所示，為本發明中實施例2的鋼板的金相組織圖。從該金相圖可以看出，鋼板的組織為鐵素體+珠光體，鐵素體佔大多數，晶粒細小均勻，沒有混晶現象。由於鐵素體佔大多數、晶粒細小，且鐵素體具有良好的塑性、韌性，因此該組織的鋼板具有良好的韌性和較高的強度。表3軋制及冷卻工藝表4鋼板力學性能實施例3採用厚度為250mm板坯，板坯出爐溫度為1202℃，板坯加熱時間為373分鐘，板坯的(重量百分比)化學成分為：C0.18％、Si0.45％、Mn1.6％、P0.007％、S0.002％、V0.029％、Als0.03％、Ca0.003％，餘量為Fe和不可避免的雜質。軋製成厚度為50mm的鋼板，詳細的軋制及冷去工藝見表5，其力學性能見表6。鋼板滿足一級探傷要求。如圖3所示，為本發明中實施例3的鋼板的金相組織圖。從該金相圖可以看出，鋼板的組織為鐵素體+珠光體，鐵素體佔大多數，晶粒細小均勻，沒有混晶現象。由於鐵素體佔大多數、晶粒細小，且鐵素體具有良好的塑性、韌性，因此該組織的鋼板具有良好的韌性和較高的強度。表5軋制及冷卻工藝表6鋼板力學性能