專利名稱：超厚低合金高強(qiáng)度q345系列鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到鋼材，具體涉及到一種超厚低合金高強(qiáng)度Q345D(E)鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
Q345系列鋼是一種低合金高強(qiáng)度工程結(jié)構(gòu)用鋼，包括Q345A鋼、Q345B鋼、Q345C 鋼、Q345D鋼和Q345E鋼，它具有較高的強(qiáng)度，良好的冷變形能力，較好的塑性與韌性，能抵 抗過載能力，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。近年來，低合金高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用更為廣泛，國內(nèi)對此 有了大量的研究。但關(guān)于厚度在200mm(含200mm)以上的保性能、保探傷Q345系列低合金 高強(qiáng)度鋼板以其生產(chǎn)難度大、工藝裝備要求特殊等原因無法生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明人經(jīng)過摸索，獲得了一種厚度在200mm以上的特厚保性能、 保探傷低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板，從而完成了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種特厚厚度在200mm以上的保性能、保探傷低合 金高強(qiáng)度Q345系列鋼板。本發(fā)明的另一目的在于提供這種該鋼板的生產(chǎn)方法。為達(dá)到上述第一個目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是該特厚厚度在200mm以上的保 性能、保探傷低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，C 0. 08 0. 16、Si 0. 20 0. 50、Mn 1. 15 1. 60、P 彡 0. 020、S 彡 0. 010、微 合金化元素(Nb+Ti+Ni+Cr)彡0.20、Als:彡0. 050，其它為Fe和殘留元素。碳當(dāng)量[Ceq= C+Mn/5+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15]彡 0. 43。上述化學(xué)元素的作用分析如下C 是鋼中最基礎(chǔ)的強(qiáng)化元素，提高強(qiáng)度，但C影響鋼的焊接性能和影響韌性。綜合 考慮，碳的含量盡量控制的低一些。Si 是固溶強(qiáng)化元素，對提高鋼板的強(qiáng)度有利。Mn 是固溶強(qiáng)化元素，對提高鋼板的強(qiáng)度和韌性均有利。P:對焊接不利，且具有一定的冷脆性，在本鋼種中屬于有害元素，應(yīng)控制的盡量 低。S:易形成MnS類夾雜物，具有一定的熱脆性，在本鋼種中屬于有害元素，應(yīng)控制的 盡量低。V、Nb、Ti 在鋼中能夠與C、N結(jié)合，形成微細(xì)碳化物或碳氮化物，能起細(xì)化晶粒和 彌散強(qiáng)化作用，從而達(dá)到有效提高鋼材的強(qiáng)韌性的綜合效果。Ni 適量的加入可以有效提高鋼板的低溫沖擊韌性。A1 可以起到細(xì)化晶粒強(qiáng)化作用。Cr 能在鋼表面形成致密的氧化膜，提高鋼的鈍化能力；同時可以提高鋼的淬透性。所述保性能、保探傷低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板的厚度在200mm以上。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的生產(chǎn)方法包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、真空精 煉、澆注、加熱、軋制、控冷、緩冷、熱處理，在所述轉(zhuǎn)爐冶煉中，出鋼碳> 0. 06%,出鋼 P^0.012%, S^O. 012% ；點吹次數(shù)不得大于2次，避免出鋼過程下渣；在所述LF精 煉中，采取大渣量進(jìn)行造渣，確保白渣保持時間控制在15min以上；在所述真空精煉中， 在< 67Pa下的保壓時間按> 20min進(jìn)行控制；在所述加熱中，均熱坑的保溫溫度控制在 1200°C 1300°C ；在所述軋制中，開軋溫度1050°C 1150°C ； —階段終軋溫度在950°C 1000°C，二階段開軋溫度在830 850°C，二階段采取小壓下軋制，以確保原始板形，終軋溫 度< 820°C ；在所述控冷中，返紅溫度< 760°C，冷速控制在5 15°C /s ；在所述緩冷中，入 緩冷坑溫度彡300°C ；堆冷時間彡24小時。通過合理的采取較低碳、低錳、多元復(fù)合微合金元素的化學(xué)成分設(shè)計，LF+VD工藝 來保證鋼質(zhì)的潔凈度，達(dá)到各類夾雜物級別總和不超過3. 0，通過控軋控冷+正火處理使鋼 的晶粒度達(dá)到8. 0 9. 0級，通過上述等措施的有效實施，成功地生產(chǎn)出了 > 200mm特厚保 探傷、保力學(xué)性能的Q345D(E)低合金高強(qiáng)度鋼板。對鐵水預(yù)處理到整個熱處理全過程，制訂了嚴(yán)格的工藝點控制標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格執(zhí)行， 產(chǎn)品的實物質(zhì)量達(dá)到了 Q345E級水平，性能富余量較大，其中屈服富余量在65 115Mpa，抗 拉富余量在45 75Mpa，伸長率富余量為5 10%，沖擊性能達(dá)到了 E級水平。直接以軋 代鍛，應(yīng)用于出口的油壓機(jī)牌坊等主要設(shè)備，大大降低了生產(chǎn)成本。


下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。圖1是本發(fā)明工藝流程圖。圖2是本發(fā)明TMCP軋制后的金相組織圖(100X)。圖3是本發(fā)明熱處理后的金相組織圖(100X)。
具體實施例方式本發(fā)明所述特厚厚度在200mm以上的保性能、保探傷低合金高強(qiáng)度Q345D(E)鋼板 包含如下重量百分比的化學(xué)成分(單位，)C 0. 08 0. 16、Si 0. 20 0. 50、Mn 1. 15 1. 60、P 彡 0. 020、S 彡 0. 010、微
合金化元素(Nb+Ti+Ni+Cr)彡0.20、Als:彡0. 050，其它為Fe和殘留元素。碳當(dāng)量[Ceq= C+Mn/5+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15]彡 0. 43。本發(fā)明采取的生產(chǎn)方法包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、真空精煉、澆注、加熱、軋制、控 冷、緩冷、熱處理，在所述轉(zhuǎn)爐冶煉中，出鋼碳彡0. 06%，出鋼P(yáng)彡0. 012%, S ^ 0. 012% ； 點吹次數(shù)不得大于2次，避免出鋼過程下渣；在所述LF精煉中，采取大渣量進(jìn)行造渣，確保 白渣保持時間控制在15min以上；在所述真空精煉中，在彡67Pa下的保壓時間按彡20min 進(jìn)行控制；在所述加熱中，均熱坑的保溫溫度控制在1200°C 1300°C ；在所述軋制中，開 軋溫度1050°C 1150°C ； —階段終軋溫度在950°C 1000°C，二階段開軋溫度在830 850°C，二階段采取小壓下軋制，以確保原始板形，終軋溫度< 820°C ；在所述控冷中，返紅溫度< 760°C，冷速控制在5 15°C /s ；在所述緩冷中，入緩冷坑溫度彡300°C;堆冷時間彡24 小時。實施例1通過轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、真空精煉、澆注、加熱、軋制、控冷、緩冷、熱處理工藝，獲得 如下表1所述化學(xué)成分的Q345D成品鋼，其中各工藝參數(shù)及力學(xué)性能見如下表4、5、6。表1實施例1鋼的化學(xué)成分 本發(fā)明的工藝路線鐵水KR深脫硫一轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一VD真空處理一模鑄錠 澆注一鋼錠緩冷一加熱一除磷一控制軋制一控制冷卻一控制矯直一下線緩冷一表面檢查 —熱處理一精整一探傷一檢測一判定一合格品入庫。1. 1煉鋼部分1. 1. 1成分設(shè)計由于該鋼板厚度較厚，保探傷和保機(jī)械性能是難點和重點，在成分設(shè)計上必須綜
合考慮，才能有效達(dá)到兩者的統(tǒng)一。考慮鋼錠較厚，凝固時間長，內(nèi)部偏析和疏松嚴(yán)重的特 點，故為保探傷，結(jié)合實際經(jīng)驗，碳錳偏析對探傷影響較大，因此采取低碳、低錳路線，但是 碳錳過低對機(jī)械性能影響較大，尤其是對正火熱處理的鋼板。綜合考慮以上因素，采取多元 微合金化成份設(shè)計的路線，結(jié)合后續(xù)的熱處理工藝共同來彌補(bǔ)，從而有效解決兩者兼顧統(tǒng) 一問題。為確保探傷和性能，同時采取潔凈鋼冶煉技術(shù)，嚴(yán)控鋼種[P]、[S]、[N]、[H]、
五大有害元素含量。
1. 1.2錠型選擇由于保三級探傷，同時對性能指標(biāo)要求嚴(yán)格，結(jié)合以往實踐經(jīng)驗，壓縮比至少> 3。 常規(guī)模鑄錠有24T、26T、32T、33T、43T和48Τ，水冷模錠有50Τ和60Τ，優(yōu)選33Τ鋼錠，該鋼錠 平均厚度890mm，平均壓縮比3. 28，可以達(dá)到設(shè)計要求。1. 1. 3轉(zhuǎn)爐冶煉工藝點要求按潔凈鋼冶煉工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，出鋼碳彡0.06%，出鋼P(yáng)<0.012%， S彡0. 012% ；點吹次數(shù)不得大于2次，避免出鋼過程下渣。1. 1. 4LF精煉工藝點要求采取大渣量進(jìn)行造渣，確何白渣保持時間控制在15min以上；杜絕渣稀現(xiàn)象；嚴(yán)格 按照吹氬標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行吹氬操作，禁止暴吹。1. 1. 5真空精煉工藝點要求在彡67Pa下的保壓時間按彡20min進(jìn)行控制；破真空后立即進(jìn)行Ca處理，對夾雜 物進(jìn)行改性，軟吹大于5min后吊鋼。1. 1. 6澆注工藝點要求嚴(yán)格按設(shè)定的Q345D厚板鋼錠澆注工藝控制，堅持“高溫慢注，低溫快注”原則。具 體澆注工藝要求見表4。表4模鑄澆鑄工藝 注A11代表液相線溫度，動車、脫帽和脫錠時間從注完開始計算。1. 1.7坯錠管理按正常工藝脫錠后入模鑄專用緩冷坑緩冷48h以上，對表面清理檢查后送軋。1. 2軋鋼工藝點控制要求1. 2. 1加熱工藝點鋼錠加熱按33T低合金系列加熱曲線再增加保溫時間2h的工藝進(jìn)行，以確保鋼充 分燒透、燒均勻；均熱坑的保溫溫度按照1260°C 1290°C執(zhí)行。1. 2. 2軋制工藝嚴(yán)格堅持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開軋溫度1050°C 1150°C;采用CR軋 制，涼鋼厚度為300mm，為確保變形滲透，在板厚彡500mm時，道次壓下量按60士 IOmm控制， 工作輥軋制線速度按< 1. 5m/s控制，一階段終軋溫度在950°C IOOiTC，二階段開軋溫度 在830 850°C，二階段采取小壓下軋制，以確保原始板形，終軋溫度< 820°C。1. 2. 3控冷工藝
軋制后進(jìn)入ACC反復(fù)冷卻，盡量減少表面和內(nèi)部的溫差，確保返紅溫度< 760°C， 冷速控制在5 15°C /s，然后送往強(qiáng)力矯直機(jī)進(jìn)行熱矯直。1. 2. 4緩冷工藝
鋼板下線后進(jìn)行緩冷，入緩冷坑溫度彡3000C ；堆冷時間不小于24小時；1. 2. 5 熱處理執(zhí)行工藝為保溫溫度930士30°C ；加熱時間1. 5-2. 5min/mm ；冷卻方式先風(fēng)冷 后空冷，以確保性能合格。2. 1化學(xué)成份為保證良好的焊接性能，應(yīng)控制碳當(dāng)量Ceq在0.43以內(nèi)，碳作為強(qiáng)化元素之一， 在成分設(shè)計內(nèi)控范圍內(nèi)采用中下限控制，避免碳偏析影響探傷的同時，對焊接性能不會造 成惡化；Mn是細(xì)化晶粒元素之一，用以提高強(qiáng)度，降低鋼材脆性轉(zhuǎn)變溫度，改善低溫沖擊韌 性，但Mn含量過高時，對韌性和焊接性能不利，且容易造成Mn偏析，對探傷有一定的影響。 所以Mn含量控制在1.40%左右。Nb元素具有顯著的細(xì)化晶粒作用，改善鋼的綜合性能比 較明顯，但Nb含量高時，成本較大，但單一加入時，綜合強(qiáng)化效果并不明顯?？紤]到該鋼板 較厚，添加適量的Ni等合金元素用于確保低溫沖擊功，所以Nb、Ni、Ti的復(fù)合加入是最佳選 擇。P、S含量控制在一個較低的范圍內(nèi)，總之，整體成分控制比較穩(wěn)定，滿足Q345D超厚板 的成分設(shè)計要求。2. 1. 1表面質(zhì)量要求按GB/T714-2008嚴(yán)格執(zhí)行。2. 1. 2探傷執(zhí)行JB/T2970-2004III級探傷標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。2. 1. 3成份及機(jī)械力學(xué)性能按GB/T1591-2008執(zhí)行，具體見表5。表5 Q345D鋼板機(jī)械力學(xué)性能 本次共試生產(chǎn)250mm厚Q345D 10批，其中屈服強(qiáng)度控制在330 380MPa，平均達(dá) 到了 350MPa，比標(biāo)準(zhǔn)富裕85MPa ；抗拉強(qiáng)度控制在515 545MPa，平均達(dá)到了 530MPa，比標(biāo) 準(zhǔn)富裕60MPa ；伸長率控制在25% -30%，平均達(dá)到27%，比標(biāo)準(zhǔn)富裕 % ；_20°C V型沖擊 功控制在82 121J，平均達(dá)到了 106J，性能指標(biāo)完全滿足了 Q345D開發(fā)要求。同時為了進(jìn) 一步了解該次實驗的實物真正性能水平，對該次實驗的鋼板進(jìn)行-40°C V型沖擊功指標(biāo)進(jìn) 行了檢測，其值控制在39 48J，平均達(dá)到了 43J。結(jié)果表明，本次開發(fā)的250mm超厚Q345D 低合金高強(qiáng)度板已達(dá)到了 100mm Q345E的性能級別。2. 3外檢及探傷所研制的鋼板外檢，正品率100%，按JB/T 2970-2004進(jìn)行探傷，合一級率為60%，合三級率為100%，達(dá)到了預(yù)期效果。2. 4金相檢驗對控軋和正火后的產(chǎn)品厚度1/4處分別作了金相組織檢驗，結(jié)果見圖2、圖3。表6產(chǎn)品的控扎和正火后金相組織 結(jié)合表6和圖2、圖3分析，控軋后的鋼板組織為鐵素體和珠光體，晶粒度達(dá)到6 7級。正火處理后，鋼板中的鐵素體和珠光體組織更加均勻，晶粒細(xì)化，達(dá)到8 9級。
權(quán)利要求
一種超厚低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板，其特征在于所述鋼板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分C0.08～0.16、Si0.20～0.50、Mn1.15～1.60、P≤0.020、S≤0.010、微合金化元素(Nb+Ti+Ni+Cr)≤0.20、Als≤0.050，其它為Fe和殘留元素；其中碳當(dāng)量≤0.43。
2.如權(quán)利要求1所述的超厚低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板，其特征在于所述的超厚低合 金高強(qiáng)度Q345系列鋼板的厚度在200mm以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的超厚低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板的生產(chǎn)方法，包括轉(zhuǎn)爐 冶煉、LF精煉、真空精煉、澆注、加熱、軋制、控冷、緩冷、熱處理，其特征在于在所述轉(zhuǎn)爐冶煉 中，出鋼碳≥0. 06%，出鋼P(yáng)≤0. 012%，S≤0. 012%;點吹次數(shù)不得大于2次，避免出鋼過 程下渣。
4.如權(quán)利要求3所述的超厚低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于在所 述LF精煉中，采取大渣量進(jìn)行造渣，確保白渣保持時間控制在15min以上。
5.如權(quán)利要求3所述的超厚低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于在所 述真空精煉中，在≤67Pa下的保壓時間按≥lOmin進(jìn)行控制。
6.如權(quán)利要求3所述的超厚低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于在所 述加熱中，均熱坑的保溫溫度控制在1200°C 1300°C。
7.如權(quán)利要求3所述的超厚低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于在所 述軋制中，開軋溫度1050°C 1150°C;—階段終軋溫度在950°C 1000°C，二階段開軋溫度 在830 850°C，二階段采取小壓下軋制，以確保原始板形，終軋溫度≤ 820°C。
8.如權(quán)利要求3所述的超厚低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于在所 述控冷中，返紅溫度< 760°C，冷速控制在5 15°C /s。
9.如權(quán)利要求3所述的超厚低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于在所 述緩冷中，入緩冷坑溫度≥ 300°C ；堆冷時間≥ 24小時。
10.如權(quán)利要求3所述的超厚低合金高強(qiáng)度Q345系列鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于執(zhí) 行工藝為保溫溫度930士30°C ；加熱時間1. 5-2. 5min/mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超厚低合金高強(qiáng)度Q345D(E)鋼板，包含如下質(zhì)量量百分比的化學(xué)成分C0.08～0.16、Si0.20～0.50、Mn1.15～1.60、P≤0.020、S≤0.010、微合金化元素(Nb+Ti+Ni+Cr)≤0.20、Als≤0.050，其它為Fe和殘留元素；碳當(dāng)量≤0.43。本發(fā)明還公開了該鋼板的生產(chǎn)方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、真空精煉、澆注、加熱、控冷、緩冷、熱處理，通過合理的采取較低碳、低錳、多元復(fù)合微合金元素化學(xué)成分設(shè)計，鋼質(zhì)潔凈，各類夾雜物級別總和不超過3.0，晶粒比較細(xì)小，控軋態(tài)達(dá)到6.0～7.0級，正火處理后達(dá)到8.0～9.0級，為確保各項性能創(chuàng)造了前提。該鋼板應(yīng)用于出口的油壓機(jī)牌坊等主要設(shè)備，實現(xiàn)了以軋代鍛，提高了鋼板成材率，大大降低了生產(chǎn)制造成本。
文檔編號C21C7/00GK101871083SQ20101020831
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者丁健, 喬華偉, 付全虎, 劉慶波, 崔冠軍, 張強(qiáng), 張濤, 朱書成, 李忠波, 楊東, 王嘎, 王新, 袁少威, 許少普, 許春, 趙迪, 郭艷芳, 高照海 申請人:南陽漢冶特鋼有限公司