一種q345工程用鋼及其生產方法
2023-06-06 07:21:41
一種q345工程用鋼及其生產方法
【專利摘要】一種Q345工程用鋼，其組分及重量百分比含量為：C：0.15～0.18%，Si：0.2～0.5%，Mn：1.25～1.45%，P≤0.03%，S≤0.03%，Als：0.015～0.06%；生產步驟：轉爐冶煉並連鑄成坯；對連鑄坯加熱；軋制，先進行寬展，再進行縱向軋制；冷卻；進行矯直、精整。本發明在其僅以C、Si、Mn、Al為最基本元素下，其性能完全滿足GB/T1591-2008標準要求，且塑性和韌性性還有較大的富餘量，鋼板的溫度衝擊符合E級板衝擊要求，即屈服強度≥360Mpa，抗拉強度≥520Mpa，延伸率A≥25%，0℃以上溫度平均衝擊功不低於133J，且冷彎合格，並且生產流程短、能源消耗少，生產成本大大降低。
【專利說明】一種Q345工程用鋼及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工程用鋼及其生產方法，具體地屬於一種Q345工程用鋼及其生產方法。
【背景技術】
[0002]常規的低合金鋼一般通過添加Nb、V等合金元素來達到晶粒細化和性能強化。隨著鋼鐵行業進入微利時代，減量化生產勢在必行。開發新一代鋼鐵生產工藝流程，提出在其主要環節的材料加工過程中，應實現添加合金元素減量化、在不添加或少添加合金元素的條件下，生產出高性能的鋼材。國內高強度鋼種的生產已經開始採用減量化的軋制工藝，從Q235向Q345的升級研究已經成熟，在工廠試軋成功並生產。[0003]為了降低生產成本，不添加低合金化學成分中的合金Nb、V，僅依靠C、Mn達到鋼板性能要求。但是由於合金元素的降低，會使鋼板屈服、抗拉性能降低。武鋼集團鄂鋼4300_寬厚板廠藉助軋機先進工藝設備，通過不添加合金V，適當調整化學成分中的C、Mn含量，優化控軋控冷工藝，生產出質量優異的低合金鋼板。
[0004]經檢索，專利號為CN 1643174A 「低合金鋼」和專利號為CN 102899556 A 「一種低合金中厚板的生產方法」分別對低合金系列鋼的生產技術進行了公開，但是涉及的鋼板實際化學成分合金元素有Nb、V、B、T1、Mo等，成本昂貴；湘鋼對於16mm及以下Q34?鋼板不僅添加合金元素Nb，而且軋制工藝仍然採用控制軋制，導致煉鋼和軋鋼成本雙重增加。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於在保證Q345的力學性能的前提下，提供一種不添加低合金化學成分中的Nb、V等微合金元素，僅依靠C、Mn達到鋼板性能要求的Q345工程用鋼及其生產方法。
[0006]實現上述目的的措施:
一種Q345工程用鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.15-0.18%，S1:0.2-0.5%，Mn:1.25 -1.45%, P ( 0.03%, S - 0.03%, Als:0.015 -0.06%，其餘為 Fe 及不可避免的雜質，並滿足:CEV≥0.44%。
[0007]生產一種Q345工程用鋼的方法，其步驟:
1)轉爐冶煉並連鑄成坯；
2)對連鑄坯加熱，控制加熱溫度在1150-1190°C，均熱時間不低於30min，加熱速率控制在 8 -llmin/cm;
3)進行軋制，先進行寬展，再進行縱向軋制；
當產品的厚度≥16mm時，控制其開軋溫度不低於1070°C，平均道次壓下率不低於15%，控制終軋溫度在900-950°C ；
當產品的厚度大於16mm時，粗軋進行分段軋制，控制其第一階段開軋溫度不低於10700C，控制其第二階段開軋溫度在890-950°C，中間坯厚度按照成品板厚的2-4倍控制，控制精軋終軋溫度在820-850°C ；
4)進行冷卻，當產品厚度<20_時，採用常規空冷即可；
當產品厚度大於20_時，採用二次冷卻方式冷卻；冷卻速度為3-8°C /S，返紅溫度控制在 600 -660。。；
5)進行矯直、精整。
[0008]本發明中各元素及主要工序的作用:
C:C用於提高鋼板強度和淬火性，當C含量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此Q345工程用鋼，含碳量一般不超過0.20%。
[0009]S1:在煉鋼過程中加矽作為還原劑和脫氧劑，但是如果Si含量超過0.5%，會降低鋼的韌性和焊接性能，優選含量為0.2-0.5%。
[0010]Mn:是良好的脫氧劑和脫硫劑，工業用鋼中一般均含有一定量的Mn。在碳素鋼中加入0.70%以上Mn，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。
[0011]P:在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞，因此規定鋼中含P量小於0.03%,並且P含量越低越好。
[0012]S:硫在通常情況下也是有害元素，使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在實際軋制時易造成裂紋；而且鋼種硫化物夾雜影響鋼的各向異性，對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性，所以要求S含量小於0.03%。
[0013]Als:鋁是鋼中常用的脫氧劑，文獻表明:當Als在0.015%-0.030%的範圍時，可以有效地降低鋼種氧含量，提高鋼的純淨度；另外鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高衝擊韌性。
[0014]CEV:把鋼中合金元素(包括碳)的含量按其作用換自成碳的相當含量，稱為該種鋼材的碳當量，可作為評定鋼材焊接性的一種參考指標。碳鋼中的元素除C外，主要是Mn和Si，它們的含量增加，焊接性變差，但其作用不及碳強烈。國際焊接學會推薦的碳當量公式為 CE (IIff)%=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15? 對於 Q345 工程用鋼，CEV 優選 0.44% 以下。
按照產品厚度進行不同軋制工藝的目的:
對於產品的厚度< 16_採用普通軋制，主要目的是通過對加熱粗化的初始奧氏體晶粒反覆變形一再結晶，使之細化，並從Y — α相變後得到細小的α晶粒。在這種變形機制中，道次變形量對奧氏體再結晶晶粒的大小具有主要的影響。如果道次壓下量較小，不足以使鋼板被軋透，那麼在鋼板表面將發生奧氏體的再結晶過程，而內部原始晶粒非但沒有被細化反而繼續生長，導致由於鋼板內外晶粒尺寸大小不一而出現混晶現象。所以在軋制的過程中，道次壓下量要足夠大，減少在奧氏體部分再結晶區的軋制道次。
[0015]對於16mm以上鋼板採用常規的兩階段控制軋制，即奧氏體完全再結晶區域軋制階段(粗軋)和奧氏體未再結晶區域軋制階段(精軋)；中間坯厚度為成品厚度的2-4倍。一階段軋制在1070°C以上進行，即在奧氏體再結晶區變形，晶粒不斷細化；二階段開軋溫度要控制在890-950°C，即在奧氏體未再結晶區變形，變形後的奧氏體晶粒將不再發生再結晶。此時，隨著壓下量的增加，奧氏體晶粒將沿著軋制方向被壓扁拉長，同時晶粒內部產生大量的變形帶以及大量的位錯、亞結構。鋼板終軋溫度控制在820-850°C，當軋制結束後發生Y — α相變時，在未變形的奧氏體晶界和變形帶上都將產生形核點，這樣就使形核點增多，從而使相變後的鐵素體晶粒更加細化，使產品具有較好的拉伸性能，較好的低溫韌性及焊接性能。
[0016]按照產品厚度進行不同冷卻的目的:
軋後控制冷卻是為了改善鋼材的組織狀態，細化奧氏體組織，阻止或延遲碳、氮化物在冷卻過程中過早析出，使其在鐵素體中彌散析出，提高強度，同時減小珠光體團的尺寸，細化珠光體片層間距，改善鋼材的綜合力學性能。對於20mm以下鋼板，由於鋼板長度較長，溫降快，鋼板表面溫度較低，採用常規空冷即可獲得珠光體和鐵素體組織；對於20mm以上鋼板，須控制鋼板冷卻速率，達到既定冷卻相變點，獲得珠光體和鐵素體組織。
[0017]本發明與現有技術相比，在其僅為C、S1、Mn、Al最基本元素下，其性能完全滿足GB/T1591-2008標準要求的前提下，塑性和韌性性還有較大的富餘量，鋼板的溫度衝擊符合E級板衝擊要求，即屈服強度≥360Mpa，抗拉強度≥520Mpa，延伸率A≥25%，(TC以上溫度平均衝擊功不低於133J，且冷彎合格，並且生產流程短、能源消耗少，生產成本大大降低。
【具體實施方式】
[0018]下面對本發明予以詳細描述:
表I為本發明各實施例及對比例的取值列表；
表2為本發明各實施例及對比例的主要工藝參數列表；
表3為本發明各實施例及對比例性能監測情況列表。
[0019]本發明各實施例按照以下步驟生產:
1)轉爐冶煉並連鑄成坯；
2)對連鑄坯加熱，控制加熱溫度在1150~1190°C，均熱時間不低於30min，加熱速率控制在 8 ~llmin/cm;
3)進行軋制，先進行寬展，再進行縱向軋制；
當產品的厚度≥16mm時，控制其開軋溫度不低於1070°C，平均道次壓下率不低於15%，控制終軋溫度在900~950°C ；
當產品的厚度大於16mm時，粗軋進行分段軋制，控制其第一階段開軋溫度不低於10700C，控制其第二階段開軋溫度在890~950°C，中間坯厚度按照成品板厚的2~4倍控制，控制精軋終軋溫度在820~850°C ；
4)進行冷卻，當產品厚度<20_時，採用常規空冷即可；
當產品厚度大於20_時，採用二次冷卻方式冷卻；冷卻速度為3~8°C /S，返紅溫度控制在 600 ~660。。；
5)進行矯直、精整。
[0020]表I本發明各實施例及對比例冶煉化學成分(Wt%)
【權利要求】
1.一種Q345工程用鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.15~0.18%，S1:0.2~0.5%, Mn:1.25 ~L 45%, P-0.03%, S-0.03%, Als:0.015 ~0.06%，其餘為 Fe 及不可避免的雜質，並滿足=CEV ( 0.44%。
2.生產如權利要求1所述的一種Q345工程用鋼的方法，其步驟: 1)轉爐冶煉並連鑄成坯； 2)對連鑄坯加熱，控制加熱溫度在1150~1190°C，均熱時間不低於30min，加熱速率控制在 8 ~llmin/cm; 3)進行軋制，先進行寬展，再進行縱向軋制； 當產品的厚度≤16mm時，控制其開軋溫度不低於1070°C，平均道次壓下率不低於15%，控制終軋溫度在900~950°C ； 當產品的厚度大於16mm時，粗軋進行分段軋制，控制其第一階段開軋溫度不低於1070°C，控制其第二階段開軋溫度在890~950°C，中間坯厚度按照成品板厚的2~4倍控制，控制精軋終軋溫度在820~850°C ； 4)進行冷卻，當產品厚度<20_時，採用常規空冷即可； 當產品厚度大於20_時，採用二次冷卻方式冷卻；冷卻速度為3~8°C /S，返紅溫度控制在 600 ~660。。； 5)進行矯直、精整。
【文檔編號】B21B37/74GK103451520SQ201310440905
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】鮑海燕, 王成, 操芬, 楊波, 嚴明, 蘇亮 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司