專利名稱：一種改善鋼板的低溫韌性和應變時效低溫韌性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋼鐵冶煉工藝，尤其是涉及一種改善含有殘余元素鋼板的低溫韌性和應變時效低溫韌性的方法。
背景技術：
在煉鋼過程中，鐵水、廢鋼及鐵合金等煉鋼原料會將大量的雜質元素帶入煉鋼爐中，在鋼鐵冶煉過程中，一部分雜質如磷和硫可去除，但仍有一部分雜質如Cu、As、Sn、Sb等將最終殘留在鋼中，習慣上，將這部分殘留在鋼中的雜質元素統稱為殘余元素，鋼中上述殘余元素的存在對鋼材性能尤其是低溫韌性和應變時效低溫韌性產生有害影響，導致鋼的抗低溫韌性和應變時效低溫韌性不合格。

發(fā)明內容為了克服現有技術的上述缺點，本發(fā)明提供一種采用低碳和微合金成分設計與控軋控冷工藝相結合、使熱軋鋼板的低溫韌性性能滿足-40℃以下溫度要求、應變時效低溫韌性能達到-20℃以下溫度要求、且鋼板的強度滿足相應品種標準要求，以改善含有殘余元素鋼板的低溫韌性和應變時效低溫韌性的方法。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種改善鋼板的低溫韌性和應變時效低溫韌性的方法，包括煉鋼和精煉、連鑄、軋制和冷卻工藝，所述煉鋼和精煉是選用常規(guī)的煉鋼用電爐或轉爐煉制，控制出鋼中碳的重量百分比含量不大于0.10％，并在鋼的合金化過程，在煉鋼爐出來的鋼水中加入低碳鐵合金進行精煉，精煉結束后的鋼水中的雜質成分的重量百分比含量控制在C≤0.10％，P≤0.025％，S≤0.010％，殘余元素As+Sn+Sb≤0.30％，同時，通過添加鐵合金或其它金屬，添加微合金化元素；所述連鑄是將精煉后的鋼水通過鋼包底部的水口注入中間包，通過中間包底部的水口注入結晶器，通過結晶器連鑄成板坯，出結晶器的鑄坯厚度為150-300mm；所述軋制是采用一軋程或兩軋程工藝，對于一軋程控軋工藝，控制其軋程結束溫度為950℃-1100℃；對于兩軋程控軋工藝，控制第1軋程結束溫度為950℃-1100℃，第2軋程開軋溫度850℃-950℃，開軋厚度為1.5-3倍成品鋼板厚度，終軋溫度750℃-930℃，第2軋程累計壓下率33％-67％；所述冷卻工藝是將軋制后的鋼板進行控冷，冷卻速度為5-30℃/S，終冷溫度控制在450℃-740℃范圍。
所述低碳鐵合金包括低碳錳鐵、低碳硅鐵、低碳硅錳鐵。
所述鐵合金包括鈮鐵、釩鐵和鈦鐵，所述其它金屬包括鋁。
所述微合金化元素包括釩、鈮、鈦和鋁中之一種或數種，其重量百分比控制在V≤0.20％、Nb≤0.10％、Ti≤0.05％、Al≤0.05％。
本發(fā)明的有益效果是由于殘余元素主要是增加鋼的脆性，C與殘余元素疊加，大幅增加了鋼的低溫脆性，通過工藝過程降低鋼中的C含量，從而有效地降低鋼的低溫脆性；通過煉鋼、精煉工藝，有效控制和降低P、S含量，可以減少鋼的低溫脆性；出鋼過程中加入適量的釩、鈮、鈦、鋁，這些微量元素與鋼中的C、N結合成穩(wěn)定的化合物，降低甚至消除鋼中自由氮，降低鋼的應變時效敏感性，析出的化合物提高強度和細化晶粒；軋后加速冷卻，對于低碳鋼，降低奧氏體轉變?yōu)殍F素體和珠光體的轉變溫度；對于超低碳微合金化鋼，軋后加速冷卻，可促使奧氏體轉變?yōu)榈吞钾愂象w鋼/針狀鐵素體鋼，從而達到最佳的強度韌性匹配。熱軋鋼板的低溫韌性性能滿足-40℃以下溫度要求，應變時效低溫韌性能達到-20℃以下溫度要求，且鋼板的強度滿足相應品種標準要求，從而實現了采用含殘余元素的煉鋼原料生產具備低溫韌性和應變時效低溫韌性鋼板的目的。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明進一步說明。
一種改善鋼板的低溫韌性和應變時效低溫韌性的方法，包括煉鋼和精煉、連鑄、軋制和冷卻工藝，在煉鋼和精煉工藝中，選用常規(guī)的煉鋼用電爐或轉爐，出鋼中碳的重量百分比含量控制在0.10％及以下(低碳和超低碳)，在鋼的合金化過程，加入低碳鐵合金，如低碳錳鐵，低碳硅鐵，低碳硅錳鐵，將煉鋼爐出來的鋼水通過精煉爐進行精煉，精煉過程中采取防止增碳的工藝措施，使精煉結束后的鋼水中雜質成分控制為P≤0.025％，S≤0.010％，殘余元素As+Sn+Sb≤0.30％，同時，通過添加鐵合金，如鈮鐵、釩鐵和鈦鐵或添加其它金屬如鋁粒或鋁絲的形式，增加微合金化元素并控制其重量百分比含量，如V≤0.20％、Nb≤0.10％、Ti≤0.05％、Al≤0.05％其中之一種或數種。
本發(fā)明中的精煉后的成分應予以很好地控制，各成分控制如下C≤0.10％C為常用的固溶強化元素，在提高強度的同時，增加鋼的脆性；由于殘余元素主要是增加鋼的脆性，C與殘余元素疊加，大幅增加了鋼的低溫脆性，因此，通過工藝過程有效控制和降低鋼中的C含量，從而有效地降低鋼的低溫脆性。
P≤0.025％P是固溶強化元素，同時也增加鋼的低溫脆性。
S≤0.010％S含量過高，會形成硫化物夾雜，增加鋼的低溫脆性。
因此，通過煉鋼、精煉工藝，有效控制和降低P、S含量，可以減少鋼的低溫脆性。
微合金化元素V≤0.20％、Nb≤0.10％、Ti≤0.05％、Als≤0.05％鋼中添加微合金化元素的主要目的，是通過微合金化元素的析出強化和細晶強化，彌補降碳帶來的鋼的強度的損失，從而保持和提高鋼的強度；同時，當鋼中N含量較高時，微合金元素能夠與N結合，形成氮化物，降低甚至消除鋼中自由氮，防止自由氮增加鋼的低溫應變時效脆性。
在連鑄工藝中，將鋼水通過鋼包底部的水口注入中間包，通過中間包底部的水口注入結晶器，通過結晶器連鑄成板坯，出結晶器的鑄坯厚度為150-300mm。
控制軋制與控制冷卻工藝，控制軋制工藝采用一軋程(奧氏體再結晶區(qū)軋制)或兩軋程(奧氏體再結晶區(qū)與未再結晶區(qū)兩階段軋制)控制軋制，以及軋后控制冷卻工藝(軋后加速冷卻，對于低碳鋼，降低奧氏體轉變?yōu)殍F素體和珠光體的轉變溫度；對于超低碳微合金化鋼，軋后加速冷卻，可促使奧氏體轉變?yōu)榈吞钾愂象w鋼/針狀鐵素體鋼)，對于一軋程控軋工藝，控制其軋程結束溫度950℃-1000℃；對于兩軋程控軋工藝，控制第1軋程結束溫度950℃-1100℃，第2軋程開軋溫度850℃-950℃，開軋厚度1.5-3倍成品鋼板厚度，終軋溫度750℃-930℃，第2軋程累計壓下率33％-67％。
控制冷卻工藝鋼板軋后控冷，冷卻速度一般為5-30℃/S，終冷溫度一般控制在450℃-740℃范圍。終冷溫度的確定，對于鐵素體+珠光體組織的鋼板，保證終冷溫度在貝氏體組織轉變的起始溫度以上；對于低碳貝氏體/針狀鐵素體鋼板，保證終冷溫度在貝氏體組織轉變的起始溫度以下。
本發(fā)明中出鋼或精煉過程中加入適量的釩、鈮、鈦、鋁，是為了利用這些微量元素的作用，與鋼中的C、N結合成穩(wěn)定的化合物，一是降低鋼的應變時效敏感性，二是析出的化合物提高強度和細化晶粒；配合微合金析出物對鋼的相變溫度、再結晶溫度的改變作用，以及控軋控冷工藝對析出物的析出過程的作用，通過控扎控冷工藝，細化晶粒，得到最佳的析出相，實現最佳的強度韌性匹配。
實施例1本發(fā)明采用低碳加釩微合金化成分設計與控軋控冷工藝相結合生產普通強度船板，依次包括以下步驟(1)煉鋼船板選用容量為120噸的氧氣頂底復吹轉爐進行冶煉，出鋼碳的重量百分數為0.03-0.06％，轉爐出鋼過程加入釩鐵(含釩50％)60Kg/爐，使釩在鋼中的重量百分數為0.020-0.030％，出鋼過程加入低碳的硅錳合金，在幾乎不增碳的前提下，實現鋼中硅、錳含量的控制；煉鋼爐出來的鋼水在精煉爐中進行精煉，使用鋁粒快速造白渣、出站喂鋁線和硅鈣線、軟吹氬8min以上的工藝，使鋼中酸溶鋁達到要求的含量、同時凈化鋼水。鋼水成分如表1所示。
(2)連鑄鋼水通過鋼包底部的水口注入中間罐，中間罐鋼水溫度為1530-1550℃，通過浸入式水口，鋼水進入結晶器，鑄坯拉速為1.10-1.40m/min，出結晶器的鑄坯厚度為150mm。
(3)鑄坯加熱上述鑄坯經過二次冷卻、彎曲矯直、火焰切割后進入加熱爐，鑄坯出爐溫度為1150℃。
(4)熱軋出加熱爐的鑄坯經過除鱗去除表面氧化鐵皮后進入四輥可逆式板材軋機，軋制36mm規(guī)格，采用兩軋程控軋工藝，軋制9道，精軋待溫厚度68mm，精軋開軋溫度880℃，精軋累計壓下率47％，終軋溫度860℃。
(5)冷卻軋后的鋼板經層流冷卻系統冷卻，冷卻前溫度為830℃，冷速為5-10℃/S，冷卻后溫度為730℃。
本實施例生產的熱軋鋼板的力學性能如表2所示，由表2可知，該鋼板的力學性能完全滿足各國船級社對船板的工廠認可要求。
表1實施例1生產的熱軋鋼板的化學成分
表2實施例1生產的熱軋鋼板的力學性能
實施例2本發(fā)明采用低碳和鈮微合金化成分設計與控軋控冷工藝相結合生產D36級船板，經軋制后的鋼板厚度為36mm，其化學成分如表3所示，其力學性能如表4所示，由表4可見，該鋼板的力學性能完全滿足各國船級社對D36級船板的工廠認可要求。
表3實施例2生產的熱軋鋼板的化學成分
表4實施例2生產的熱軋鋼板的力學性能
實施例3本發(fā)明采用采用低碳加鈮、鈦微合金化成分設計與控軋控冷工藝相結合生產Q370qE橋梁鋼板，經軋制后的鋼板厚度為12mm，其化學成分如表5所示，其力學性能如表6所示，由表6可見，該鋼板的力學性能完全滿足國家標準Q345qE的要求。
表5實施例3生產的熱軋鋼板的化學成分
表6實施例3生產的熱軋鋼板的力學性能
實施例4本發(fā)明采用采用低碳加鈮、鈦微合金化成分設計與控軋控冷工藝相結合生產X52鋼板，經軋制后的鋼板厚度為20mm，其化學成分如表7所示，其力學性能如表8所示，由表8可見，該鋼板的力學性能完全滿足用戶的要求。
表7實施例4生產的熱軋鋼板的化學成分
表8實施例4生產的熱軋鋼板的力學性能
權利要求
1.一種改善鋼板的低溫韌性和應變時效低溫韌性的方法，包括煉鋼和精煉、連鑄、軋制和冷卻工藝，其特征是所述煉鋼和精煉是選用常規(guī)的煉鋼用電爐或轉爐煉制，控制出鋼中碳的重量百分比含量不大于0.10％；在鋼的合金化過程中，在煉鋼爐出來的鋼水中加入低碳鐵合金進行精煉，精煉結束后的鋼水中的雜質成分的重量百分比含量控制在C≤0.10％，P≤0.025％，S≤0.010％，殘余元素As+Sn+Sb≤0.30％，同時，通過添加鐵合金或其它金屬，添加微合金化元素；所述連鑄是將精煉后的鋼水通過鋼包底部的水口注入中間包，通過中間包底部的水口注入結晶器，通過結晶器連鑄成板坯，出結晶器的鑄坯厚度為150-300mm；所述軋制是采用一軋程或兩軋程工藝，對于一軋程控軋工藝，控制其軋程結束溫度為950℃-1100℃；對于兩軋程控軋工藝，控制第1軋程結束溫度為950℃-1100℃，第2軋程開軋溫度850℃-950℃，開軋厚度為1.5-3倍成品鋼板厚度，終軋溫度750℃-930℃，第2軋程累計壓下率33％-67％；所述冷卻工藝是將軋制后的鋼板進行控冷，冷卻速度為5-30℃/S，終冷溫度控制在450℃-740℃范圍。
2.如權利要求1所述的改善鋼板的低溫韌性和應變時效低溫韌性的方法，其特征是所述低碳鐵合金包括低碳錳鐵、低碳硅鐵、低碳硅錳鐵。
3.如權利要求1所述的改善鋼板的低溫韌性和應變時效低溫韌性的方法，其特征是所述鐵合金包括鈮鐵、釩鐵和鈦鐵，所述其它金屬包括鋁。
4.如權利要求1所述的改善鋼板的低溫韌性和應變時效低溫韌性的方法，其特征是所述微合金化元素包括釩、鈮、鈦和鋁中之一種或數種，其重量百分比控制在V≤0.20％、Nb≤0.10％、Ti≤0.05％、Al≤0.05％。
全文摘要
本發(fā)明涉及改善鋼板的低溫韌性和應變時效低溫韌性的方法，包括煉鋼和精煉、連鑄、軋制和冷卻工藝，所述煉鋼和精煉中控制出鋼中碳的重量百分比含量不大于0.10％，加入低碳鐵合金進行精煉；將精煉后的鋼水通過鋼包底部的水口注入中間包，通過中間包底部的水口注入結晶器，通過結晶器連鑄成板坯；所述軋制是采用一軋程或兩軋程工藝；將軋制后的鋼板進行控冷，冷卻速度為5－30℃/S，終冷溫度控制在450℃－740℃范圍。將含殘余元素的煉鋼原料采用低碳和微合金成分設計與控軋控冷工藝相結合，使熱軋鋼板的低溫韌性性能滿足－40℃以下溫度要求，應變時效低溫韌性能達到－20℃以下溫度要求，且鋼板的強度滿足相應品種標準要求。
文檔編號C22C33/00GK1995430SQ200610124380
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權日2006年12月25日
發(fā)明者何礦年, 肖寄光, 廖衛(wèi)團, 溫志紅, 楊太陽 申請人:廣東韶鋼松山股份有限公司