一種調質高強度q620d特厚鋼板的生產方法
2023-05-01 17:51:26 1
一種調質高強度q620d特厚鋼板的生產方法
【專利摘要】一種調質高強度Q620D特厚鋼板的生產方法，工藝步驟為鐵水預處理→轉爐煉鋼→爐外精煉→連鑄（動態輕壓下+電磁攪拌）→加熱→軋制→預矯直→在線淬火→離線淬火→回火→精整→性能檢驗→超聲波探傷。鋼的化學組成百分含量為C≤0.16，Si=0.20～0.40，Mn=1.40～1.60，P≤0.015，S≤0.003，Als=0.03～0.06，Nb+Ti≤0.06，Cu+Ni≤1.0，Cr=0.30～0.60，Mo=0.30～0.50，B≤0.0025，餘量為Fe和不可避免的雜質。控制CEV≤0.60，CEV按CEV=C＋Mn/6＋（Cr＋Mo＋V）/5＋（Ni＋Cu）/15公式進行計算。生產出的高性能100～120mm調質高強度Q620D特厚鋼板滿足了礦山、港口等重型機械製造的需要。
【專利說明】—種調質高強度Q620D特厚鋼板的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於鋼鐵冶煉技術，特別是一種調質高強度Q620D特厚鋼板的生產方法。【背景技術】
[0002]特厚鋼板是指厚度> 60mm的鋼板。現有技術生產特厚鋼板的方法主要有:模鑄鋼錠及電渣重熔鋼錠法、連鑄坯厚板法、焊接複合鑄坯法、豎式連鑄法。
[0003]一般鋼廠連鑄坯最大厚度是300mm，極少數鋼廠也有厚400mm連鑄坯生產。隨著寬厚板生產技術的發展，使用260~300mm板還生產60~IOOmm的一般強度級別特厚板技術已經非常普及；厚度大於IOOmm—般強度級別特厚鋼板，在國際上都是採用鋼錠軋制，這方面的工藝都有相關的報導；厚度大於IOOmm調質高強度特厚鋼板，採用鋼錠軋制後調質處理生產。 [0004]連鑄坯軋制調質處理的高強度特厚鋼板心部軋制變形不深透，產生許多不良的後果:性能合格率低，特別是衝擊韌性差，在厚度方向的性能不均勻，Z向性能差，鋼板心部衝擊功低，鋼板探傷合格率低。厚度大於IOOmm調質高強度特厚鋼板，使用厚300mm連鑄坯軋制調質處理生產未見相關報導。鋼錠軋制特厚鋼板成才率低，一般寬厚板廠不能生產。
[0005]現有技術常規特厚板軋制過程中坯料溫度均勻，其厚度方向的溫度分布Tn可認為是近似均勻的。如果降低坯料表層溫度，坯料厚度方向的溫度Ts是經過強制冷卻後的非均勻的，坯料表層溫度降低後，會使表層金屬的變形抗力或屈服強度σ s增加，變形難度增大，從而抑制坯料表層金屬變形，並以此增加中心區域的變形，從而使厚度方向的壓應力σ 1超過屈服應力Os，產生更均勻的變形。採用坯料厚度方向溫度梯度來控制軋件變形的技術，稱之為溫度梯度軋制技術(圖1、圖2)。
[0006]溫度梯度軋制方法是將板坯表面溫度降低，提高板坯表面的形變抗力，將軋制時的變形引入板坯的心部，但必須高速軋制，否則板坯返紅後變形集中於板坯表層。溫度梯度軋制特厚板的軋制方法為改善鋼板心部性能提供了可能，該技術可提高調質高強度特厚鋼板的心部性能及Z向性能。
[0007]中國專利CN200710193023.9 「一種高強度鋼板及其製備方法」公開了一種IOOKg級屈服強度不低於890MPa，厚度為8~IOOmm的高強度鋼板的生產方法，其70mm以上鋼板採用鋼錠軋材。中國專利CN201110093666.2 「人造板設備用調質高強度鋼板及其生產方法」公開了一種實際是NM40O鋼板，厚度為7O~12Omm鋼板的生產方法，鋼板採用連鑄坯軋材，淬火後回火溫度為300~350°C，此類鋼板不能作為結構件使用。中國專利CN201210387796.1 「一種大厚度海洋工程用調質高強度鋼板及其生產方法」公開了一種屈服強度480MPa，抗拉強度600MPa，最大厚度140mm鋼板的生產方法，鋼板採用鋼錠軋材。中國專利201310178923.1 「一種特厚鋼板的熱處理方法」公開了一種厚度IOOmm以上高強度鋼板熱處理方法，鋼板在淬火機內低壓段採用擺動冷卻以解決特厚鋼板淬不透的問題，鋼板最大長度不能超過低壓段長度即鋼板長度小於9米，該專利公布數據是用於模具加工的高碳45號鋼。[0008]世界掘煤機等重型設備製造技術的改進，以焊接結構代替鑄鋼件，使用屈服強度500~890MPa系列調質高強度特厚板(100~120mm)交貨技術條件中，除滿足鋼板的常規檢驗強度、延伸率、衝擊韌性要求外，同時提出鋼板屈強比小於0.92，鋼板中心的橫向衝擊功大於27J，厚度方向性能達到Z25，鋼板逐張進行超聲波探傷一級合格。針對上述技術要求，目前現有國內外生產企業還沒有連鑄坯軋材的生產報導及生產實績。連鑄坯軋材後調質處理生產低壓縮比的特厚鋼板中存在許多缺陷:
a.鋼板強度合格但韌性低，不能滿足標準要求；
b.鋼板難以滿足心部橫向衝擊功大於27J的要求；
c.鋼板難以滿足厚度方向性能達到Z25的要求；
d.高強鋼板均勻延伸低(≤6%)，強塑積小；
e.鋼板超聲波探傷合格率低。
【發明內容】
[0009]本專利旨有提供一種調質高強度Q620D特厚鋼板的生產方法:採用300mm厚潔淨鋼連鑄坯輔以高溫加熱及溫度梯度大壓下快速軋制改變軋件中心變形條件，增加鋼板心部強烈變形，並利用在線淬火強制冷卻作為預備熱處理，保留控軋後鋼板細化的組織，鋼板進行離線調質處理等技術生產厚度100~120mm調質高強度Q620D特厚鋼板，鋼板屈服強度不低於590MPa，抗拉強度不低於700 MPa,屈強比小於0.92，延伸率不小於15%，均勻延伸率不小於8%，-200C KV2 (橫向)不小於47J，鋼板心部-200C KV2 (橫向)不小於47J，厚度方向性能達到Z25，超聲波探傷一級合格，滿足礦山、港口等重型機械製造的需要。
[0010]本發明的技術方案:
一種調質高強度Q620D特厚鋼板的生產方法。鋼的生產工藝路線:鐵水預處理一轉爐煉鋼一爐外精煉一連鑄(動態輕壓下+電磁攪拌)一加熱一軋制一預矯直一在線淬火一離線淬火一回火一精整一性能檢驗一超聲波探傷。
[0011]鋼的化學組成質量百分含量為:C≤0.16，Si=0.20~0.40，Mn=L 40~1.60，P ≤ 0.015，S ≤ 0.003, Als=0.03 ~0.06，Nb +Ti ( 0.06，Cu+Ni ( 1.0, Cr=0.30 ~0.60，Mo=0.30~0.50，B ( 0.0025，餘量為Fe和不可避免的雜質。控制CEV≤0.60，CEV按CEV=C + Mn/6 + (Cr + Mo + V) /5 + (Ni + Cu) /15 公式進行計算。
[0012]關鍵工藝步驟:
(I)連鑄:按照潔淨鋼的生產方式生產300 X 2280mm斷面連鑄坯，其中連鑄中包過熱度小於10°C，輕壓下量4mm，電磁攪拌電流按295~305A (6.9~7.1Hz)控制。
[0013](2)加熱:板還加熱1280~1300 °C,加熱時間10~15min/cm,均熱時間大於60min，上表面溫度高於下表面1(T2(TC，板坯出爐心部溫度≤1250°C。
[0014](3)軋制:1階段開軋溫度≤1200°C，終軋返紅溫度980~1050°C，粗軋採用溫度梯度、大壓下、快速軋制，板坯展寬後，使用軋機除鱗高壓水連續對板坯空過道次冷卻，板坯表面溫度950~900°C時大壓下快速軋制，每道次開高壓水冷卻軋件，粗軋速度為2.0-2.5m/s，粗軋保證最後連續二道次平均壓下率不小於16%，中間坯厚度控制按板坯展寬後保證二道次壓下率不小於16%的厚度。
[0015]Π階段精軋採用溫度梯度、大壓下、快速軋制，開軋溫度83(T850°C，中間坯空過道次並使用軋機除鱗高壓水連續對中間坯冷卻，中間坯表面溫度800~820°C時大壓下快速軋制，精軋軋制速度為4.3^5.5m/s,每道次開高壓水冷卻軋件，終軋返紅溫度81(T830°C控制，開冷溫度按目標終軋溫度的下限設定，每道次壓下率均須≥ 12%，最後三道次累計壓下率不小於40%。
[0016](4)預矯直:鋼板軋後預矯直機輥縫設置數與鋼板名義厚度相同，速度0.23~0.25m/s，鋼板入水前進行預矯直。
[0017](5)在線淬火:鋼板入水溫度81(T830°C，軋後DQ段輥速0.23~0.25m/s，a、b、C、d各段上下水量180~190 m3/min，冷卻速度大於20°C /s ;ACC段上水量390~400 m3/min，下水量87(T900m3/min，輥速0.80-θ.85m/s鋼板擺動冷卻至室溫。
[0018](6)離線淬火:淬火溫度92(T930°C，在爐時間板厚mmX (2.0~2.2) min/mm，鋼板在爐保溫時間應大於15min ;淬火機輥速2.25^2.35m/s,高壓段縫隙噴嘴水量645~655m3/min0
[0019](7)回火:溫度63(T650°C，在爐時間板厚mmX (3.0~3.5) min/mm，空冷。
[0020](8 )性能檢驗及超聲波探傷。
[0021]用上述方法生產厚度100~120mm調質高強度Q620D特厚鋼板，鋼板屈服強度不低於590MPa，抗拉強度不低於700 MPa,屈強比小於0.92，延伸率不小於15%，均勻延伸率不小於8%，-20°C KV2 (橫向)不小於47J，鋼板心部-20°C KV2 (橫向)不小於47J，厚度方向性能達到Z25，超聲波探傷一級合格，滿足礦山、港口等重型機械製造的需要。與現有技術相t匕，本發明具有以下優點:
a.採用300mm厚連鑄坯生產出了高性能的10(Tl20mm厚調質高強度Q620D特厚鋼板，降低了生產成本，滿足了滿足礦山、港口機械製造的要求。
[0022]b.高溫加熱及溫度梯度、大壓下快速軋制強烈增加了鋼板心部變形，改善了鋼板心部性能及Z向性能，提高了鋼板的超聲波探傷合格率。
[0023]c.利用在線淬火強制冷卻作為預備熱處理，保留溫度梯度軋制和控軋後鋼板心部細化的組織，改善調質鋼板心部性能，提高了調質後鋼板塑性及韌性。
[0024]d.鋼板均勻延伸大於8%，強塑積提高30%以上，高強鋼工件抵抗衝擊載荷能力提聞。
[0025]e.使用連鑄坯生產出了高性能的調質高強度Q620D特厚鋼板，工序簡單、工藝容易實現，一般寬厚板廠均能生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為強制冷卻後坯料厚度方向的溫度分布圖。
[0027]圖2為強制冷卻後坯料厚度方向的應力分布圖。
[0028]圖3為本發明方法生產的調質高強度特厚鋼板顯微組織照片圖。
[0029]圖中:Τη_傳統軋制的坯料均勻溫度分布；Ts_採用坯料非均勻溫度分布；σ s-約束屈服應力；σ t_厚度方向壓應力。
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例進一步說明本發明的內容。[0031]實施例1:煉製板厚為IOOmm調質高強度Q620D特厚鋼板。
[0032]鋼的化學組成質量百分比為:C=0.13，Si=0.33，Mn=L 46，P=0.011，S=0.001，Als=0.045，Nb=0.030，Ti=0.014，Ni=0.45，Cr=0.38，Mo=0.32，B =0.0016，餘量為 Fe 和不可避免的雜質；CEV=0.55。
[0033]鋼的生產工藝步驟與參數為:
(I)連鑄:按照潔淨鋼的生產方式生產300X2280mm斷面連鑄坯，其中連鑄中包過熱度小於10°c、輕壓下量4mm、電磁攪拌電流按300A (7Hz)控制。
[0034](2)加熱:板還加熱1290~1300°C,加熱時間llmin/cm,均熱時間64min,上表面溫度高於下表面15°C，板坯出爐心部溫度1258°C。
[0035](3)軋制:1階段開軋溫度1230°C，終軋返紅溫度1024°C;板坯展寬後，使用軋機除鱗高壓水連續對板坯空過13道次冷卻，板坯表面溫度939°C時大壓下快速軋制，每道次開高壓水冷卻軋件，粗軋軋制速度為2.lm/s。粗軋保證最後連續二道次平均壓下率16.3%、
17.4%。板還展寬後二道次軋製成150_中間還厚度。
[0036]II階段開軋溫度832°C，中間坯空過8道次並使用軋機除鱗高壓水連續對中間坯冷卻，中間坯表面溫度816°C大壓下快速軋制，精軋軋制速度為4.8m/s。每道次開高壓水冷卻軋件，終軋返紅溫度817°C，開冷溫度按目標終軋溫度的下限設定，每道次壓下率均須^ 12%，最後三道次累計壓下率不小於40%。
[0037](4)預矯直:預矯直機輥縫設置100mm、速度0.25 m/s，鋼板入水前進行預矯直。
[0038](5)在線淬火:鋼板入水溫度814°C ;軋後DQ段，輥速0.25m/s，a、b、C、d各段上下水量185 m3/min,冷卻速度29°C /s ；ACC段按上水量394m3/min、下水量889m3/min、輥速按
0.85m/s鋼板擺動冷卻至室溫。
[0039](6)離線淬火:溫度930°C ;在爐時間203min，鋼板在爐保溫時間21min ;淬火機輥速2.3m/s,高壓段縫隙噴嘴水量650 m3/min。
[0040](7)回火:溫度650°C ;在爐時間324min ;空冷。
[0041 ] 實測本實施例1OOmm鋼板性能:屈服強度692MPa、抗拉強度770MPa、延伸率
21.3%、均勻延伸9.4%、屈強比0.899,-200C KV2 (橫向)平均值257J、鋼板心部-20°C KV2 (橫向)平均值194J、厚度方向性能Ψ平均值47.4%、冷彎合格；鋼板按照GB2970標準探傷一級合格。
[0042]實施例2:煉製板厚為120mm調質高強度Q620D特厚鋼板。
[0043]鋼的化學組成質量百分比為:
C=0.13，Si=0.28，Mn=L 48，P=0.011，S=0.001，Als=0.038，Nb=0.015，Ti=0.017，Ni=0.48，Cr=0.36，Mo=0.36，B =0.0016，餘量為 Fe 和不可避免的雜質；CEV=0.55。
[0044]鋼的生產工藝步驟與參數為:
(I)連鑄:按照潔淨鋼的生產方式生產300X2280mm斷面連鑄坯，其中連鑄中包過熱度小於10°c、輕壓下量4mm、電磁攪拌電流按300A (7Hz)控制。
[0045](2)加熱:板還加熱1290~1300°C,加熱時間13min/cm,均熱時間71min,上表面溫度高於下表面18°C，板坯出爐心部溫度1261 °C。
[0046](3)軋制:1階段開軋溫度1231°C，終軋返紅溫度1027°C;板坯展寬後，使用軋機除鱗高壓水連續對板坯空過13道次冷卻，板坯表面溫度942°C時大壓下快速軋制，每道次開高壓水冷卻軋件，粗軋軋制速度為2.lm/s。粗軋保證最後連續二道次平均壓下率16.3%、
16.8%。板還展寬後二道次軋製成160mm中間還厚度。
[0047]II階段開軋溫度836°C，中間坯空過7道次並使用軋機除鱗高壓水連續對中間坯冷卻，中間坯表面溫度807°C大壓下快速軋制，精軋軋制速度為4.lm/s.每道次開高壓水冷卻軋件，終軋返紅溫度818°C，開冷溫度按目標終軋溫度的下限設定，每道次壓下率均須^ 12%，最後三道次累計壓下率不小於40%。
[0048](4)預矯直:預矯直機輥縫設置120mm、速度0.23 m/s，鋼板入水前進行預矯直。
[0049](5)在線淬火:鋼板入水溫度814°C ;軋後DQ段，輥速0.23m/s，a、b、C、d各段上下水量187 m3/min,冷卻速度29°C /s ；ACC段按上水量396m3/min、下水量892m3/min、輥速按
0.85m/s鋼板擺動冷卻至室溫。
[0050](6)離線淬火:溫度930°C ;在爐時間240min，鋼板在爐保溫時間19min ;淬火機輥速2.3m/s,高壓段縫隙噴嘴水量650 m3/min。
[0051](7)回火:溫度630°C ;在爐時間400min ;空冷。
[0052]實測本實施例120 mm鋼板性能:屈服強度683MPa、抗拉強度764MPa、延伸率
22.1%、均勻延伸9.6%、屈強比0.894,-200C KV2 (橫向)平均值248J、鋼板心部-20°C KV2 (橫向)平均值195J、厚度方向性能Ψ平均值46.7%、冷彎合格；鋼板按照GB2970標準探傷一級合格。
【權利要求】
1.一種調質高強度Q620D特厚鋼板的生產方法，工藝步驟為鐵水預處理一轉爐煉鋼一爐外精煉一連鑄(動態輕壓下+電磁攪拌)一加熱一軋制一預矯直一在線淬火一離線淬火一回火一精整一性能檢驗一超聲波探傷，其特徵在於: 鋼的化學組成質量百分含量為C≤0.16, Si=0.20~0.40，Mn=L 40~1.60，P≤0.015，S ≤ 0.003，Als=0.03 ~0.06，Nb +Ti ( 0.06，Cu+Ni ( 1.0,Cr=0.30 ~0.60，Mo=0.30 ~0.50, B≤0.0025，餘量為Fe和不可避免的雜質，控制CEV≤0.60，CEV按CEV= C + Mn/6 +(Cr + Mo + V) /5 + (Ni + Cu) /15 公式進行計算； 關鍵工藝步驟為: (1)連鑄:按照潔淨鋼的生產方式生產300X2280mm斷面連鑄坯，其中連鑄中包過熱度小於10°C，輕壓下量4mm，電磁攪拌電流按295~305A (6.9~7.1Hz)控制； (2)加熱:板坯加熱1280~1300°C，加熱時間10~15min/cm，均熱時間大於60min，上表面溫度高於下表面10-20°C，板坯出爐心部溫度≥12500C ； (3)軋制1%段開軋溫度≥1200°C，終軋返紅溫度980~1050°C，粗軋採用溫度梯度、大壓下、快速軋制，板坯展寬後，使用軋機除鱗高壓水連續對板坯空過道次冷卻，板坯表面溫度950~900°C時大壓下快速軋制，每道次開高壓水冷卻軋件，粗軋速度為2.0-2.5m/s，粗軋保證最後連續二道次平均壓下率不小於16%，中間坯厚度控制按板坯展寬後保證二道次壓下率不小於16%的厚度；11階段精軋採用溫度梯度、大壓下、快速軋制，開軋溫度830-850°C，中間坯空過道次並使用軋機除鱗高壓水連續對中間坯冷卻，中間坯表面溫度800~820°C時大壓下快速軋制，精軋軋制速度為4.3^5.5m/s，每道次開高壓水冷卻軋件，終軋返紅溫度810-830°C控制，開冷溫度按目標終軋溫度的下限設定，每道次壓下率均須≥ 12%，最後三道次累計壓下率不小於40% ； (4)預矯直:鋼板軋後預矯直機輥縫設置數與鋼板名義厚度相同，速度0.23~0.25m/s,鋼板入水前進行預矯直； (5)在線淬火:鋼板入水溫度810^8300C，軋後DQ段輥速0.23~0.25m/s, a、b、C、d各段上下水量180-l90 m3/min，冷卻速度大於20°C/s ;ACC段上水量390~400 m3/min，下水量870-900mVmin，輥速0.80~0.85m/s鋼板擺動冷卻至室溫； (6)離線淬火:淬火溫度920-930°C，在爐時間板厚mmX(2.0-2.2) min/mm，鋼板在爐保溫時間應大於15min ;淬火機輥速2.25~2.35m/s,高壓段縫隙噴嘴水量645~655mVmin ； (7)回火:溫度630-650°C，在爐時間板厚mmX(3.0~3.5) min/mm，空冷； (8)性能檢驗及超聲波探傷。
【文檔編號】C22C38/58GK103540865SQ201310559310
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】楊雲清, 唐衛紅, 高擎, 羅登, 陳衛金, 杜江, 李玉路, 張青學, 張勇偉, 田勇, 易超, 艾亮, 白冰, 趙軍, 賀勁松 申請人:湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司