專利名稱：低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼q460e-z35鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到鋼材的生產(chǎn)，具體涉及到低合金系列鋼材Q460E-Z35厚度規(guī)格在 40mm以下的鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
2008年，在北京舉辦的舉世矚目的第四屆奧林匹克運動會，國家體育場這個用鋼 鐵編織成的“鳥巢”，一共用了 4. 2萬噸鋼，其中有680噸最為特殊，它就是由我國寬厚鋼板 科研生產(chǎn)基地舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司研發(fā)生產(chǎn)的IlOmm厚的Q460E-Z35高強度建筑結(jié)構(gòu)用 鋼。隨著這一建筑的建造，舞陽鋼鐵公司成了世界鋼鐵行業(yè)關(guān)注的焦點，同時也躍居國內(nèi)中 厚板生產(chǎn)的龍頭老大。Q460E-Z35鋼材在使用過程當中由于跨度大，構(gòu)造復(fù)雜，局部構(gòu)件受力較大，在生 產(chǎn)過程中不僅要保證鋼板的力學(xué)性能，并且還要保證鋼板的抗層狀撕裂性能滿足Z35要求 以及鋼材具備良好的焊接性能。

發(fā)明內(nèi)容
在保證鋼材力學(xué)性能的前提下做到降低成本，優(yōu)化工藝流程，申請人投入了大量 的人力研究TMCP工藝生產(chǎn)制造低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，不采用鋼板的熱處理工藝。對每一次 軋制的鋼板進行塊塊取樣進行力學(xué)性能檢測，從后續(xù)性能結(jié)果上摸索軋制工藝，并對每一 塊鋼板進行成分、工藝、組織、性能分析，形成了本發(fā)明。該發(fā)明檢測的力學(xué)性能既能保證高 強度、高韌性和良好的焊接性能等要求，其抗層狀撕裂性能也完全達到了 Z35的要求。為了能夠達到鋼板綜合質(zhì)量的要求，本發(fā)明采取的厚度在40mm以下的保性能、保 探傷低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Q460C鋼板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%)C 彡 0. 17、Si ^ 0. 45、Mn 1. 15 1. 55、P 彡 0. 018、S 彡 0. 005、微合金化元素 (V+Nb+Ti) ^ 0. 20、Als ^ 0. 035，其它為 Fe 和殘留元素。碳當量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]彡0. 42。上述化學(xué)元素中合金元素的主要作用分析如下C 是鋼中最基礎(chǔ)的強化元素，提高強度，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 是固溶強化元素，對提高鋼板的強度有利。Mn 是固溶強化元素，對提高鋼板的強度和韌性均有利。V、Nb、Ti 在鋼中能夠與C、N結(jié)合，形成微細碳化物或碳氮化物，能起細化晶粒和 彌散強化作用，從而達到有效提高鋼材的強韌性的綜合效果。Al 可以起到細化晶粒強化作用。為達到上述目的，本發(fā)明采取的生產(chǎn)方法包括以下具體步驟1、KR鐵水預(yù)處理工藝到站鐵水必須進行脫硫，保證脫硫后鐵水S ^ 0. 005%，溫大于 1280 0C ；2、轉(zhuǎn)爐冶煉工藝入爐鐵水Si含量在0.60%以下，鐵水溫度彡1270°C，廢鋼嚴格采用 優(yōu)質(zhì)廢鋼，過程槍位控制在1. 0 1. 6m之間，嚴格按照石灰加入模型進行加入，確保終渣堿 度在3. 0 3. 6之間，終點C含量控制在0. 06%以上，P含量控制在0. 015%以下；出鋼過 程中采用硅鋁鋇鈣進行預(yù)脫氧，出鋼前期采用擋渣塞進行擋渣，后期采用擋渣錐進行擋渣， 出鋼過程中嚴禁下渣。鋼水到氬站后一次性加入鋁線，確保氬后Als含量控制在0. 040 0. 060%之間，強吹:3min后離站，離站溫度控制1580°C以上；3、LF精煉工藝鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上；脫 氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線為主；精煉結(jié)束后確保軟吹時間> 20min，杜絕暴吹現(xiàn)象發(fā) 生；根據(jù)實際情況控制上鋼溫度，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C之內(nèi)；4、連鑄澆注澆鋼前保證鑄機設(shè)備狀況良好，中包過熱度15士5°C，拉速0.7m/min,比 水量0. 80L/坧，連鑄澆鋼要求全程保護澆鑄；5、加熱工藝點鑄坯加熱III組鋼加熱工藝進行，考慮到實際加熱爐爐溫與鑄坯存在一 定的溫差，最高加熱溫度為1240°C ；6、軋制工藝嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開軋溫度1050°C 1180°C； 采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80 100mm，為確保變形滲透，工作輥軋制線速度按彡1. 5m/s 控制，一階段終軋溫度在930°C 1000°C。二階段開軋溫度在920°C以下，二階段采取小壓 下軋制，以確保原始板形，終軋溫度< 840°C ；7、控冷工藝入水溫度>760°C，返紅溫度控制450 600°C，冷速控制在10 15°C / s，然后送往強力矯直機進行熱矯直；8、緩冷工藝鋼板下線后進行緩冷，入緩冷坑溫度>3000C ；堆冷時間大于M小時。其中在煉鋼環(huán)節(jié)，主要控制點有轉(zhuǎn)爐冶煉終點成分控制、精煉過程中造白渣控制、 連鑄過程中保護澆注控制、鑄坯堆冷控制、鑄坯加熱控制、鑄坯軋制控制、ACC控制、鋼板堆 冷控制，通過先進的冶煉、軋制工藝，再加上鑄坯、鋼板的堆冷工藝充分保證鋼板鋼板的力 學(xué)性能、表面質(zhì)量及內(nèi)部質(zhì)量。由于本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案，在生產(chǎn)過程中不僅要保證 了鋼板的力學(xué)性能，并且還要保證了鋼板的抗層狀撕裂性能滿足Z35要求以及鋼材具備良 好的焊接性能。
具體實施例方式本發(fā)明所述厚度在40mm以下的保性能、保探傷低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Q460C鋼板包 含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%)C ^ 0. 17、Si 彡 0. 45、Mn 1. 15 1. 55、P 彡 0. 018、S ^ 0. 005、微合金化元素 (V+Nb+Ti) ^ 0. 20、Als ^ 0. 035，其它為 Fe 和殘留元素。碳當量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]彡0. 42。本發(fā)明采取的生產(chǎn)方法包括以下具體步驟1、KR鐵水預(yù)處理工藝到站鐵水必須進行脫硫，保證脫硫后鐵水S ^ 0. 005%，溫大于 1280 0C ；2、轉(zhuǎn)爐冶煉工藝入爐鐵水Si含量在0. 60%以下，鐵水溫度彡1270°C，廢鋼嚴格采用 優(yōu)質(zhì)邊角料，過程槍位控制在1. 0 1. 6m之間，嚴格按照石灰加入模型進行加入，確保終渣 堿度在3. 2 3. 5之間，終點C含量控制在0. 06%以上，P含量控制在0. 015%以下；出鋼過程中采用硅鋁鋇鈣進行預(yù)脫氧，出鋼前期采用擋渣塞進行擋渣，后期采用擋渣錐進行擋渣， 出鋼過程中嚴禁下渣。鋼水到氬站后一次性加入鋁線，確保氬后Als含量控制在0. 040 0. 060%之間，強吹:3min后離站，離站溫度控制1580°C以上；3、LF精煉工藝鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上；脫 氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線為主；精煉結(jié)束后確保軟吹時間> 20min，杜絕暴吹現(xiàn)象發(fā) 生；根據(jù)實際情況控制上鋼溫度，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C之內(nèi)；4、連鑄澆注澆鋼前保證鑄機設(shè)備狀況良好，中包過熱度15士5°C，拉速0.7m/min,比 水量0. 80L/坧，連鑄澆鋼要求全程保護澆鑄；5、加熱工藝點鑄坯加熱III組鋼加熱工藝進行，考慮到實際加熱爐爐溫與鑄坯存在一 定的溫差，最高加熱溫度為1240°C ；6、軋制工藝嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開軋溫度1050°C 1180°C； 采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80 100mm，為確保變形滲透，工作輥軋制線速度按彡1. 5m/s 控制，一階段終軋溫度在930°C 1000°C。二階段開軋溫度在920°C以下，二階段采取小壓 下軋制，以確保原始板形，終軋溫度< 840°C ；7、控冷工藝入水溫度>760°C，返紅溫度控制450 600°C，冷速控制在10 15°C / s，然后送往強力矯直機進行熱矯直；8、緩冷工藝鋼板下線后進行緩冷，入緩冷坑溫度>3000C ；堆冷時間大于M小時。其中在煉鋼環(huán)節(jié)，主要控制點有轉(zhuǎn)爐冶煉終點成分控制、精煉過程中造白渣控制、 連鑄過程中保護澆注控制、鑄坯堆冷控制、鑄坯加熱控制、鑄坯軋制控制、ACC控制、鋼板堆 冷控制，通過先進的冶煉、軋制工藝，再加上鑄坯、鋼板的堆冷工藝充分保證鋼板鋼板的力 學(xué)性能、表面質(zhì)量及內(nèi)部質(zhì)量。一、工藝路線本發(fā)明采用250mmX 1600mm連鑄斷面進行生產(chǎn)，其主要工藝路線為優(yōu)質(zhì)鐵水一KR鐵 水預(yù)處理一100噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐一吹氬處理一LF爐精煉一鑄坯堆冷M小時一步進式加熱 爐一3800m軋機一ACC層流冷卻 一11輥熱矯直機一鋼板堆冷一精整一檢測一入庫。二、熔煉化學(xué)成分設(shè)計成分設(shè)計為保證良好的焊接性能以及良好的塑韌性，應(yīng)控制碳當量Ceq在0. 43以內(nèi)， 碳、錳主要是為了提高鋼板的強度，Nb、V、Ti的復(fù)合加入量控制在0.085 0.11%之間， 主要是為了細化晶粒，提高鋼板塑性和韌性。三、生產(chǎn)工藝控制要點1、KR鐵水預(yù)處理工藝到站鐵水必須進行脫硫，保證脫硫后鐵水S ( 0. 005%，溫大于 U80°C。2、轉(zhuǎn)爐冶煉工藝入爐鐵水Si含量在0. 60%以下，鐵水溫度彡1270°C，廢鋼嚴格 采用優(yōu)質(zhì)邊角料，過程槍位控制在1. 0 1. 6m之間，嚴格按照石灰加入模型進行加入，確 保終渣堿度在3. 2 3. 5之間，終點C含量控制在0. 06%以上，P含量控制在0. 015%以下。 出鋼過程中采用硅鋁鋇鈣進行預(yù)脫氧，出鋼前期采用擋渣塞進行擋渣，后期采用擋渣錐進 行擋渣，出鋼過程中嚴禁下渣。鋼水到氬站后一次性加入鋁線，確保氬后Als含量控制在 0. 040 0. 060%之間，強吹:3min后離站，離站溫度控制1580°C以上。3、LF精煉工藝鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上；脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線等為主；精煉結(jié)束后確保軟吹時間> 20min，杜絕暴吹現(xiàn) 象發(fā)生；根據(jù)實際情況控制上鋼溫度，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C之內(nèi)；4、連鑄澆注澆鋼前保證鑄機設(shè)備狀況良好，中包過熱度15士5°C，拉速0.7m/min,比 水量0. 80L/坧，連鑄澆鋼要求全程保護澆鑄，大包開澆后Imin內(nèi)必須套保護管，中包澆注 過程中必須保證鋼液面不見紅，澆鋼過程中合理控制塞棒吹氬量，保證結(jié)晶器液面波動輕 微。鑄坯切割后按照堆冷標準堆冷彡24h ；5、加熱工藝點鑄坯加熱III組鋼加熱工藝進行，考慮到實際加熱爐爐溫與鑄坯存在一 定的溫差，最高加熱溫度為1240°C ；6、軋制工藝嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開軋溫度1050°C 1180°C； 采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80 100mm，為確保變形滲透，工作輥軋制線速度按彡1. 5m/s 控制，一階段終軋溫度在930°C 1000°C。二階段開軋溫度在920°C以下，二階段采取小壓 下軋制，以確保原始板形，終軋溫度< 840°C ；7、控冷工藝入水溫度>760°C，返紅溫度控制450 600°C，冷速控制在10 15°C / s，然后送往強力矯直機進行熱矯直；8、緩冷工藝鋼板下線后進行緩冷，入緩冷坑溫度>3000C ；堆冷時間大于M小時；9、檢測結(jié)果9. 1鋼板機械性能檢測成份及機械力學(xué)性能按GB/T1591-2008、GB/T5315-85執(zhí)行，具體見表1。 表1 Q460E-Z35鋼板機械力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼Q460E-Z35鋼板，該鋼板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成 分(單位，wt%)C ^ 0. 17、Si 0. 45、Mn 1. 15 1. 55、P 彡 0. 018、S ^ 0. 005、微合金化元素 (V+Nb+Ti) ^ 0. 20、Als ^ 0. 035，其它為 Fe 和殘留元素。
2.一種如權(quán)利要求1所述低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼Q460E-Z35鋼板的生產(chǎn)方法，該包括 以下具體步驟(1)、KR鐵水預(yù)處理工藝到站鐵水必須進行脫硫，保證脫硫后鐵水S ^ 0. 005%，溫大 于 1280 0C ；(2)、轉(zhuǎn)爐冶煉工藝入爐鐵水Si含量在0.60%以下，鐵水溫度彡1270°C，廢鋼嚴格采 用優(yōu)質(zhì)邊角料，過程槍位控制在1. 0 1. 6m之間，嚴格按照石灰加入模型進行加入，確保終 渣堿度在3. 2 3. 5之間，終點C含量控制在0. 06%以上，P含量控制在0. 015%以下；出鋼過 程中采用硅鋁鋇鈣進行預(yù)脫氧，出鋼前期采用擋渣塞進行擋渣，后期采用擋渣錐進行擋渣， 出鋼過程中嚴禁下渣；鋼水到氬站后一次性加入鋁線，確保氬后Als含量控制在0. 040 0. 060%之間，強吹:3min后離站，離站溫度控制1580°C以上；(3)、LF精煉工藝鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上；脫 氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線為主；精煉結(jié)束后確保軟吹時間> 20min，杜絕暴吹現(xiàn)象發(fā) 生；根據(jù)實際情況控制上鋼溫度，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C之內(nèi)；(4)、連鑄澆注澆鋼前保證鑄機設(shè)備狀況良好，中包過熱度15士5°C，拉速0.7m/min, 比水量0. 80L/坧，連鑄澆鋼要求全程保護澆鑄；(5)、加熱工藝點鑄坯加熱III組鋼加熱工藝進行，考慮到實際加熱爐爐溫與鑄坯存在 一定的溫差，最高加熱溫度為1240°C ；(6)、軋制工藝嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開軋溫度1050°C 1180°C; 采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80 100mm，為確保變形滲透，工作輥軋制線速度按彡1. 5m/s 控制，一階段終軋溫度在930°C 1000°C ；二階段開軋溫度在920°C以下，二階段采取小壓 下軋制，以確保原始板形，終軋溫度< 840°C ；(7)、控冷工藝入水溫度>760°C，返紅溫度控制450 600°C，冷速控制在10 15°C / s，然后送往強力矯直機進行熱矯直；(8)、緩冷工藝鋼板下線后進行緩冷，入緩冷坑溫度>3000C ；堆冷時間大于M小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低合金系列鋼材Q460E-Z35厚度規(guī)格在40mm以下的鋼板及其生產(chǎn)方法。該鋼板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%)C≤0.17、Si≤0.45、Mn1.15～1.55、P≤0.018、S≤0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti)≤0.20、Als≤0.035，其它為Fe和殘留元素。本發(fā)明采取的生產(chǎn)方法包括以下具體步驟KR鐵水預(yù)處理工藝、轉(zhuǎn)爐冶煉工藝、LF精煉工藝、連鑄澆注、加熱、軋制、控冷、緩冷。由于本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案，在生產(chǎn)過程中不僅要保證了鋼板的力學(xué)性能，并且還要保證了鋼板的抗層狀撕裂性能滿足Z35要求以及鋼材具備良好的焊接性能。
文檔編號C21D8/02GK102041434SQ201010597658
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者喬華偉, 付全虎, 劉凡, 崔冠軍, 張少輝, 張立新, 朱書成, 袁恒, 許少普, 許春, 趙迪, 閆波 申請人:南陽漢冶特鋼有限公司