一種特厚鋼板的生產方法
2023-07-23 09:46:46
專利名稱：一種特厚鋼板的生產方法
一種特厚鋼板的生產方法技術領域
本發明屬於金屬材料技術領域，特別涉及到一種特厚鋼板的生產方法。
技術背景
在科學技術和現代工業高速發展的今天，機械和建築等用特厚鋼板市場需求越來 越大，對鋼板的性能要求越來越高，厚度規格要求也由以前的60mm以下上升到70mm以上甚 至IOOmm以上。特厚板能廣泛的應用於工程機械、橋梁、容器、車輛、船舶、電力設備及其他 結構件，但如此大的厚度規格上保證性能合格均勻，其生產難度較大。
目前生產特厚板大部分都採用模鑄，其成材率較低，生產效率也低，生產成本較 高。如舞陽鋼鐵有限責任公司申請的名為「一種大厚度調質高強度鋼板及其生產方法」的專 利，專利申請號為200810141457. 9，公開號為CN101363101A，提供一種厚度為100 114mm 的大厚度鋼板，具有高強度、較好的抗層狀撕裂性能和良好的低溫韌性，但其生產工藝採用 了模鑄和調質，使其生產成本過高。
濟南鋼鐵股份有限公司申請的名為「一種生產特厚鋼板的工藝方法」的專利(申 請號為200810249817. 7)，提供一種生產特厚鋼板的方法，將兩塊板坯經過切割、平正、清 潔，通過抽真空並焊合成一塊新的板坯，然後進行加熱、軋制，以解決大型模鑄心部偏析和 疏鬆的問題。但其工序複雜，生產效率較低，並且容易出現分層缺陷。
首鋼總公司申請的名為「一種IOOmm低合金高強度特厚鋼板及其製造方法」的專 利(申請號為200810119503. 5)提供一種厚度為IOOmm的低合金特厚鋼板；首鋼總公司 申請的另一名為「一種IOOmm低合金高強度特厚鋼板及其製造方法」的專利(申請號為 200810224732.幻，提供一種100mm、400MPa級高強度特厚鋼板，都具有較高的屈服強度，且 不需要熱處理，且其生產厚度只有100mm，不能滿足市場對鋼板厚度越來越大的需求。
由以上對比專利可知，目前可用於機械設備等構件的特厚板存在如下不足
採用模鑄、調質工藝生產，生產節奏慢、成本高；
生產工藝複雜，生產效率低，容易產生分層缺陷；
產品厚度規格較小，適用範圍窄。發明內容
基於上述現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種生產工藝簡單，具有高生 產效率、低能耗，最大厚度規格為150mm特厚鋼板的生產方法。
在本發明中，所涉及鋼種的化學成分含量(fft% ) :C0. 10% 0. 16%、SiO. 25% 0. 35%, Mnl. 25% 1. 55%, P 彡 0. 020%, S 彡 0. 005%, NbO. 03% 0. 05%, V0. 02% 0. 04%,TiO. 005% 0. 015%,AlsO. 015% 0. 045%，其餘為!^e以及不可避免的雜質。本 發明所以選擇以上合金元素種類及其含量是因為碳在特厚板鋼的化學成分設計中，碳 對鋼的強度、韌性、焊接性能、冶煉成本影響很大。為了使鋼板具有良好的焊接性能、較好的 低溫衝擊韌性，必須降低鋼中的含碳量，使其控制在中下限。因為碳是較強的固溶強化元素，能顯著提高鋼板強度，但碳含量過高，不利於焊接和滲碳體等第二相難控制，會使韌性、 塑性和鋼板焊接性能明顯惡化，本發明的碳含量定為0. 10% 0. 16%。錳錳是提高強度 和韌性的有效元素，它是弱碳化物形成元素，它在冶煉中的作用是脫氧和消除硫的影響，還 可以降低奧氏體轉變溫度，細化鐵素體晶粒，對提高鋼板強度和韌性有益。同時還能固溶強 化鐵素體和增加鋼的淬透性。一般用低碳高錳類型的鋼作為焊接結構鋼時，錳/碳比值越 大(達2.5以上)，鋼的低溫韌性就越好。錳含量過高時，則鋼硬化而延展性變壞，本發明 的錳含量定為1. 25% 1. 55%。矽矽起到脫氧劑的作用，同時有固溶強化作用，還可以 極大的延緩碳化物的形成，滯後滲碳體的長大，增加了奧氏體穩定性。但是矽含量高，鋼種 易出現夾雜物，鋼材易生鏽，熱軋生產中鐵鏽容易被軋入鋼板表層，熱鍍鋅性能差，同時矽 都顯示出對多線程焊接時局部脆性區域有危害性，本發明的矽含量定為0. 25% 0. 35%。 磷磷是鋼中的有害元素，雖然它是固溶強化效果最好的元素之一，但是磷偏析晶界，惡化 韌性，含量直接影響到鋼板的塑性和韌性。磷對鋼是非常有害的元素。應儘量減少其含量， 應該儘量控制其含量到最低。硫硫是鋼中的有害元素。硫化錳、氧化物夾雜或碳化物等 第二相顆粒的存在都會降低鋼的塑性和強韌性，降低鋼的延伸率。硫化錳有一定塑性，隨軋 制方向拉長延伸，加大了鋼的各向異性，這對鋼的橫向性能非常不利。硫形成的硫化鐵使鋼 在熱軋和焊接中產生熱脆裂紋，含硫較高時，抗硫化氫腐蝕能力大為下降，儘量控制其含量 最低。鋁鋁是脫氧元素，可作為氮化鋁形成元素，有效地細化晶粒，其含量不足0.01%時， 效果較小；超過0. 07%時，脫氧作用達到飽和；再高則對母材及焊接熱影響區韌性有害。所 以，在特厚板中將鋁含量限定在0.015% 0.045%的範圍內。鈮鈮能夠有效地延遲變形 奧氏體的再結晶，阻止奧氏體晶粒長大，提高奧氏體再結晶溫度，細化晶粒。鈮細化晶粒的 強烈效果與在軋制時碳氮化鈮析出延遲奧氏體的再結晶有關係。此外它有較強的析出強化 作用。同時改善強度和韌性；它也可以提高淬透性，在低碳鋼中降低轉變溫度促使貝氏體 組織的形成。隨著Nb鋼中的固溶鈮含量增大，形成貝氏體的趨勢增大。成分設計中參照 國標將鈮含量限定在0. 03% 0. 05%範圍內。釩在合金元素中是鋼中的強化元素，由於 VC, V(CN)的沉澱強化，可使鋼的強度明顯提高。但是提高韌脆轉變溫度，其含量一般控制 在0. 10%以下，本發明將釩含量定為0. 02% 0. 04%。鈦加入微量的鈦，是為了固定鋼 中的氮元素。另外鈦有強烈的析出強化作用，可以提高鋼的強度，對焊接熱影響區處的硬度 也有好的影響作用在最佳狀態下，鈦的氮化物顆粒的存在可抑制焊接熱影響區的晶粒粗化 阻止鋼坯在加熱、軋制、焊接過程中晶粒的長大，改善母材和焊接熱影響區的韌性。鈦低於 0. 005%時，固氮效果差，超過0. 03%時，固氮效果達到飽和，過剩的鈦可以單獨或與鈮一起 形成碳氮化物，強化鋼材，但有時會形成尺寸較大的析出相，將會使鋼的韌性惡化。過多的 鈦含量會引起鈦的氮化物的粗化，對低溫韌性不利，故將本發明中鈦含量定為0. 005% 0. 015%。
以上是添加各種元素的含量範圍以及作用，本發明以300mm厚的連鑄坯、較小的壓縮比為基本特徵，提供一種最大厚度為150mm的特厚鋼板的生產方法利用電磁攪拌技 術生產300mm厚的連鑄坯，對連鑄坯進行探傷和清理，在寬厚板軋機上採用交叉軋制和控 制軋制控制冷卻的方法，生產出探傷合格、性能合格的特厚鋼板，其所用的生產工藝特徵如 下
生產工藝流程鐵水預處理-轉爐冶煉-爐外精煉(LF)-微Ti處理-板坯連鑄(電磁攪拌)-原料驗收、清理-加熱-軋制-矯直-層流冷卻-堆垛緩冷-探傷-取樣檢 驗-切割-噴印標記-檢查-入庫。
煉鋼工藝特徵採取轉爐冶煉，通過頂吹或頂底複合吹煉，進行深脫碳，採用LF處 理，VD脫氣，降低有害氣體0、Η、Ν等以及S的有害作用；進行微合金化，出鋼前加入釩鐵，其 加入量為1 1. 5公斤/噸鋼(含釩50% )，連鑄過程中投入電磁攪拌技術，電磁攪拌強度 控制在800*800A 1000*1000A，攪拌頻率為3. 5 4. 5Hz，澆鑄成厚度為300mm的連鑄坯。
軋制工藝特徵對來料連鑄坯進行探傷和清理，軋前的加熱溫度控制在1150 1220°C以保證細小的奧氏體晶粒，起到軋後細化晶粒的作用。軋前和軋制過程中用高壓 水充分除鱗，板坯開軋溫度控制在1100士50°C，中間坯厚度控制在1.2 1.49倍成品厚 度；保證終軋溫度，厚度為71 IOOmm的終軋溫度為830士20°C，然後空冷到室溫；厚度 為101 150mm的終軋溫度為860士20°C進入層流冷卻，冷卻後的返紅溫度為720士 20°C。 300mm的連鑄坯生產厚度為150mm的鋼板，探傷合格，性能穩定。
按上述方案生產的耐磨鋼具有以下有益效果
利用300mm的連鑄坯生產特厚鋼板，生產效率高，有利於大批量生產，最大能生產 150mm厚度的鋼板，探傷合格；
具有良好的機械性能，屈服強度Rel彡330MPa, _20°C衝擊功AKv彡150J，適用於 大部分機械構件及使用溫度。
具體實施方式
本發明的化學成分及生產工藝，其鋼坯成分如表1，本發明的實際工藝參數如表 2，本發明的實物性能檢驗結果如表3。
表1鋼坯化學成分，Wt %
權利要求
1.一種特厚鋼板的生產方法，主要包括鐵水預處理、轉爐冶煉、爐外精煉、板坯連鑄、 軋制及冷卻，其特徵在於，採用LF精煉處理，VD脫氣；出鋼前加入釩鐵，其加入量為1 1. 5公斤/噸鋼，連鑄過程中投入電磁攪拌技術，軋前板坯加熱溫度控制在1150 1220°C 以保證細小的奧氏體晶粒，軋前和軋制過程中用高壓水充分除鱗，鋼坯開軋溫度控制在 1100士50°C，中間坯厚度控制在1. 2 1. 49倍成品厚度；厚度為71 IOOmm的終軋溫度為 830士20°C，然後空冷到室溫；厚度為101 150mm的終軋溫度為860士20°C進入層流冷卻， 冷卻後的返紅溫度為720士20°C。
2.根據權利要求1所述的一種特厚鋼板的生產方法，其特徵在於，電磁攪拌強度控制 在800*800A 1000*1000A，攪拌頻率為3. 5 4. 5Hz，澆鑄成厚度為300mm的連鑄坯。
3.根據權利要求1所述的一種特厚鋼板的生產方法，其特徵在於，板坯化學成分的質 量百分比為 CO. 10% 0. 16%、SiO. 25% 0. 35%、Mnl. 25 % 1. 55 %、P ≤0. 020 %、 S ≤ 0. 005%,NbO. 03% 0. 05%,V0. 02% 0. 04%,TiO. 005% 0. 015%,AlsO. 015% 0. 045%，其餘為！^及不可避免雜質。
全文摘要
本發明公開了一種特厚鋼板的生產方法，主要包括鐵水預處理、轉爐冶煉、爐外精煉、板坯連鑄、軋制及冷卻，其特徵在於，採用LF精煉處理，VD脫氣；出鋼前加入釩鐵，其加入量為1～1.5公斤/噸鋼，連鑄過程中投入電磁攪拌技術，軋前板坯加熱溫度控制在1150～1220℃以保證細小的奧氏體晶粒，軋前和軋制過程中用高壓水充分除鱗，鋼坯開軋溫度控制在1100±50℃，中間坯厚度控制在1.2～1.49倍成品厚度；厚度為71～100mm的終軋溫度為830±20℃，然後空冷到室溫；厚度為101～150mm的終軋溫度為860±20℃進入層流冷卻，冷卻後的返紅溫度為720±20℃。本發明具有生產效率高，有利於大批量生產，機械性能良好等優點，屈服強度Rel≥330MPa，-20℃衝擊功AKv≥150J，適用於大部分機械構件及使用溫度。
文檔編號C21D8/02GK102029305SQ200910187778
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者付魁軍, 呂丹, 曹忠孝, 李雲, 李文斌, 韓鵬, 馬玉璞 申請人:鞍鋼股份有限公司