一種250mm厚的S355NL低碳高韌性低合金鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種250mm厚的S355NL低碳高韌性低合金鋼板，化學(xué)成分按重量百分比計為C：0.07～0.14%，Si：0.15～0.25%，Mn：1.40～1.60%，P：≤0.006%，S：≤0.001%，Al：0.02～0.06%，Nb：0.02～0.05%，V：0.02～0.05%，Ni：0.30～0.50%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。生產(chǎn)工藝：KR預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→RH精煉→板坯連鑄→板坯緩冷→板坯加熱→鋼板軋制→鋼板緩冷→探傷→正火→精整→檢驗→入庫。本發(fā)明鋼板采用450mm連鑄坯生產(chǎn)，熱處理工藝簡單，生產(chǎn)成本較低，適合批量生產(chǎn)，正火后具有優(yōu)異的低溫沖擊韌性和良好的綜合機(jī)械性能。
【專利說明】
-種250mm厚的S3巧NL低碳高初性低合金鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于鋼板制造領(lǐng)域，具體設(shè)及一種厚度為250mm低碳高初性低合金S355化 鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 低合金特厚鋼板主要用于風(fēng)電、橋梁、水電等領(lǐng)域重要結(jié)構(gòu)部件，對產(chǎn)品的內(nèi)部質(zhì) 量、焊接性能、低溫沖擊性能和抗層狀撕裂性能都有嚴(yán)格要求。鋼板厚度越大，其內(nèi)部疏松、 偏析等冶金缺陷越嚴(yán)重，而且隨著鋼板厚度的增加會出現(xiàn)不同程度的粗晶和混晶，最終導(dǎo) 致鋼板沖擊初性明顯變差，尤其是屯、部-50°C沖擊功波動較大，嚴(yán)重影響了鋼板在高寒地區(qū) 的使用。
[0003] 公告號為CN103014283A的發(fā)明專利設(shè)及"一種連鑄板巧生產(chǎn)水電站用特厚鋼板的 制造方法"，提供了一種-4(TC沖擊功在150JW上的特厚鋼板，其熱處理工藝采用奧氏體化 澤火+亞溫澤火+高溫回火，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，且鋼板最大厚度只有150mm，不能滿足市 場對鋼板厚度越來越大的需求。
[0004] 公告號為CN104962814A的發(fā)明專利設(shè)及一種"一種正火高強(qiáng)初性150mm特厚鋼板 及其生產(chǎn)方法"，提供了一種-6(TC沖擊功在>40-150J的特厚鋼板，其生產(chǎn)工藝采用控社+ 正火+弱冷，低溫沖擊初性雖然可W滿足-60°C要求，但沖擊功波動范圍較大，且鋼板最大厚 度只有150mm，同樣不能滿足市場對鋼板厚度越來越大的需求。
[0005] 公告號為CN104911475A的發(fā)明專利設(shè)及一種"一種低碳中儘高強(qiáng)初性特厚鋼板及 其制備方法"，提供了一種-60°C沖擊功在>100J的特厚鋼板，其熱處理工藝采用澤火+回 火，雖然可W滿足-60°C沖擊功具有較大余量，但鋼板最大厚度只有140mm，同樣不能滿足市 場對鋼板厚度越來越大的需求。
[0006] 公告號為CN102029305A的發(fā)明專利設(shè)及一種"一種特厚鋼板的生產(chǎn)方法"，提供了 一種特厚鋼板，其成分設(shè)計簡單，且不需要熱處理，但只能滿足-20°C沖擊要求，鋼板最大厚 度只有150mm，同樣不能滿足市場對鋼板厚度越來越大的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種厚度為250mm的S355化 低碳高初性低合金特厚鋼板，可應(yīng)用于風(fēng)電和橋梁等重要結(jié)構(gòu)部件的制造，具有良好的內(nèi) 部質(zhì)量、優(yōu)異的低溫沖擊初性和良好的綜合機(jī)械性能。
[000引本發(fā)明另一目的是提供一種低碳高初性低合金特厚鋼板的制造方法。采用450mm 連鑄巧生產(chǎn)，熱處理工藝采用正火處理，可保證250mm厚度鋼板具有優(yōu)異的低溫沖擊初性和 良好的綜合機(jī)械性能，其中-50°C沖擊功在150JW上。本發(fā)明產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡單，適合批量 生產(chǎn)，目前還沒有公開相類似鋼材產(chǎn)品。
[0009]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為，一種250mm厚的S355化低碳高初 性低合金鋼板，該鋼板的化學(xué)成分按重量百分比計為C: 0.07~0.14%，Si : 0.15~0.25%，Mn: 1.40~1.60〇/〇，P:《0.006〇/〇，S:《0.001〇/〇，Al:0.02~0.06〇/〇，Nb:0.02~0.05〇/〇，V:0.02~ 0.05%，Ni:0.30~0.50%，余量為化及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0010] 進(jìn)一步講，本發(fā)明屬于250mm厚S355化低碳高初性低合金特厚鋼板，其機(jī)械性能滿 足：屈服強(qiáng)度>325Mpa，抗拉強(qiáng)度>500Mpa，斷后伸長率>30%，屯、部-50°C縱向沖擊功單值 >150J，厚度方向拉伸斷面收縮率>60%。鋼板UT探傷可滿足NB/T47013.3 I級要求。
[0011] 本發(fā)明低碳高初性S355化低合金特厚鋼板的化學(xué)成分是運樣確定的： 本發(fā)明的成分主要采用低碳、低硫憐、Nb+V微合金化成分設(shè)計，同時添加適量Ni元素， 提高低溫沖擊初性?；瘜W(xué)元素在鋼中的作用如下： C:碳能夠顯著提高鋼板的強(qiáng)度，但含量過高時會使鋼板塑形和沖擊初性變差，本專利 碳含量控制在0.07~0.14%。
[0012] Mn:儘在煉鋼過程中是良好的脫氧劑和脫硫劑，可W提高鋼板強(qiáng)度和初性，但含量 過高會導(dǎo)致連鑄巧偏析嚴(yán)重，本專利儘含量控制在1.40~1.60%。
[0013] Si:娃是在煉鋼過程中是良好的還原劑和脫氧劑，但含量過高會降低沖擊初性和 鋼板表面質(zhì)量，本專利娃含量控制在0.15~0.25%。
[0014] P:憐是有害元素，增加鋼的冷脆性，使塑性和焊接性能變差，應(yīng)盡量降低，本專利 憐含量控制在0.006%W下。
[0015] S:硫是有害元素，增加鋼的熱脆性，降低初性和延展性，對焊接性能不利，應(yīng)盡量 降低，本專利硫含量控制在0.001%W下。
[0016] Ni :儀能顯著提高低溫沖擊初性，同時可W提高強(qiáng)度，但會增加生產(chǎn)成本，應(yīng)控制 使用，本專利儀含量控制在0.30~0.50%。
[0017] Nb、V:妮、饑微合金元素與C、N元素形成碳氮化物，具有推遲奧氏體再結(jié)晶，細(xì)化鐵 素體晶粒的作用，可W同時提高鋼板強(qiáng)度和初性，本專利Nb含量控制在0.02~0.05%、V含量 控制在0.02~0.05%。
[001引上述低碳高初性250mm低合金特厚鋼板的制造方法。
[0019] 生產(chǎn)工藝流程:KR預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一 LF精煉一 RH精煉一板巧連鑄一板巧緩冷一 板巧加熱^鋼板社制^鋼板緩冷^探傷^正火^精整^檢驗^入庫。
[0020] 主要工序的具體操作如下， 1)冶煉工藝 采用450mm連鑄板巧生產(chǎn)，通過降低鋼中S、P、H、0、N元素含量來提高鋼水純凈度、降低 鑄巧偏析，冶煉原料經(jīng)KR鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐冶煉后化渣處理，嚴(yán)格控制S《0.001%，P《 0.006%，H《1.化9111，0《2〇99111111，1^《4〇99111;通過連鑄工序動態(tài)輕壓下技術(shù)控制鑄巧偏析在0 類1.0級W下，疏松在0.5級W下；板巧下線后加罩緩冷48小時W上，確保鋼中的氨充分?jǐn)U 散。
[00別]2)加熱、社制工藝 450mm連鑄板巧采用分段加熱方式：總加熱時間為550~650min，第一加熱段溫度為 1050~115(TC，第二加熱段溫度為1200~1260°C，均熱段溫度為1180~1250°C，第二加熱段 和均熱段總加熱時間> 300min，確保鑄巧偏析充分?jǐn)U散。
[0022]社制工序采用"高溫大壓下"工藝，使疏松充分壓合，提高鋼板內(nèi)部質(zhì)量和屯、部低 溫沖擊初性。開社溫度為1060-1100°C，終社溫度為980-1020°C，單道次壓下量為50mm及W 上，3-4個道次完成社制。
[0023] 鋼板下線后堆煤緩冷>72小時，充分?jǐn)U氨。
[0024] 3)熱處理工藝 采用正火工藝，正火溫度為900± 10°C，保溫時間系數(shù):2.4~2.6min/mm，風(fēng)冷;為了保 證正火后冷卻效果，鋼板下線后單獨擺放。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點： 本發(fā)明設(shè)及一種250mm厚S355化低碳高初性低合金特厚鋼板，該鋼板采用450mm連鑄巧 生產(chǎn)，正火后具有優(yōu)異的低溫沖擊初性和良好的綜合機(jī)械性能。
[0026] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用低碳成分設(shè)計，通過提高鋼水純凈度和連鑄板巧 內(nèi)部質(zhì)量來提高鋼板低溫沖擊初性，關(guān)鍵技術(shù)措施：1)通過降低S、P、H、0、N元素含量提高鋼 水純凈度;2)通過連鑄動態(tài)輕壓下技術(shù)減輕鑄巧偏析和疏松缺陷；3)通過降低碳含量、添加 Ni元素W及提高鋼水純凈度來提高鋼板低溫沖擊初性，采用Nb+V微合金化成分設(shè)計彌補(bǔ)由 于降低碳含量所帶來的強(qiáng)度下降，確保鋼板正火后具有優(yōu)異的低溫沖擊初性和良好的綜合 機(jī)械性能;4)通過延長巧料高溫段加熱時間使偏析充分?jǐn)U散，同時采用高溫大壓下社制工 藝使疏松充分壓合，進(jìn)而提高鋼板內(nèi)部質(zhì)量和屯、部低溫沖擊初性;5)通過正火后風(fēng)冷，防止 冷卻太慢造成的鐵素體晶粒粗大導(dǎo)致鋼板低溫沖擊初性下降。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明鋼板采用450mm連鑄巧生產(chǎn)，熱處理工藝簡單，生產(chǎn)成本 較低，適合批量生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0028] W下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[00巧]實施例1 本實施例的S355化鋼板的厚度為250mm，其化學(xué)成分按重量百分比計為:C: 0.11%，Si : 0.22%，Mn:1.51%，P:0.005%,S:0.0008%，師：0.035%,V:0.035%，Alt:0.032%，Ni:0.40%, H: 0.00006%，0:0.0012%，N: 0.0026%，余量為化及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0030] 該鋼板的制造工藝為如下： 采用450mm厚連鑄板巧生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝路線:KR預(yù)處理^轉(zhuǎn)爐冶煉^LF精煉^RH精煉^ 板巧連鑄^板巧緩冷^板巧加熱^鋼板社制^鋼板緩冷^探傷^正火^精整^檢驗^入 庫。
[0031] 1)冶煉工藝 采用450mm連鑄板巧生產(chǎn)，通過降低鋼中S、P、H、0、N元素含量來提高鋼水純凈度、降低 鑄巧偏析，冶煉原料經(jīng)KR鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐冶煉后化渣處理，嚴(yán)格控制S《0.001%，P《 0.006%，H《1.化9111，0《2〇99111111，1^《4〇99111;通過連鑄工序動態(tài)輕壓下技術(shù)控制鑄巧偏析在0 類1.0級W下，疏松在0.5級W下；板巧下線后加罩緩冷48小時W上，確保鋼中的氨充分?jǐn)U 散。
[0032] 2)加熱、社制工藝 450mm連鑄板巧采用分段加熱方式:總加熱時間為eOOmin，第一加熱段溫度為112(TC， 第二加熱段溫度為1240°C，均熱段溫度為1220°C，第二加熱段和均熱段總加熱時間> 300min，確保鑄巧偏析充分?jǐn)U散。
[0033] 社制工序采用"高溫大壓下"工藝，使疏松充分壓合，提高鋼板內(nèi)部質(zhì)量和屯、部性 能。開社溫度為1080°C，終社溫度為1000°C，單道次壓下量為50mm，4個道次完成社制。
[0034] 鋼板下線后堆煤緩冷>72小時，充分?jǐn)U氨。
[00；35] 3)熱處理工藝 采用正火工藝，正火溫度為900± 10°C，保溫時間系數(shù):2.5min/mm，風(fēng)冷;為了保證正火 后冷卻效果，鋼板下線后單獨擺放。
[0036] 經(jīng)由上述制造工藝制得的250mm厚S355化低碳高初性特厚鋼板，UT探傷滿足NB/ T47013.3標(biāo)準(zhǔn)I級要求，具有優(yōu)異的低溫沖擊初性和良好的綜合機(jī)械性能詳見表1。
[0037] 實施例2 本實施例的S355化鋼板的厚度為250mm，其化學(xué)成分按重量百分比計為:C: 0.12%，Si : 0.20%，Mn:1.52%，P:0.004%,S:0.0005%，師：0.032%,V:0.035%，Alt:0.030%，Ni:0.42%, H: 0.00005%，0:0.0010%，N: 0.0024%，余量為化及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0038] 該鋼板的制造工藝為如下： 采用450mm厚連鑄板巧生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝路線:KR預(yù)處理^轉(zhuǎn)爐冶煉^LF精煉^RH精煉^ 板巧連鑄^板巧緩冷^板巧加熱^鋼板社制^鋼板緩冷^探傷^正火^精整^檢驗^入 庫。
[0039] 1)冶煉工藝 采用450mm連鑄板巧生產(chǎn)，通過降低鋼中S、P、H、0、N元素含量來提高鋼水純凈度、降低 鑄巧偏析，冶煉原料經(jīng)KR鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐冶煉后化渣處理，嚴(yán)格控制S《0.001%，P《 0.006%，H《1.化9111，0《2〇99111111，1^《4〇99111;通過連鑄工序動態(tài)輕壓下技術(shù)控制鑄巧偏析在0 類1.0級W下，疏松在0.5級W下；板巧下線后加罩緩冷48小時W上，確保鋼中的氨充分?jǐn)U 散。
[0040] 2)加熱、社制工藝 450mm連鑄板巧采用分段加熱方式:總加熱時間為620min，第一加熱段溫度為1125°C， 第二加熱段溫度為1245°C，均熱段溫度為1230°C，第二加熱段和均熱段總加熱時間> 300min，確保鑄巧偏析充分?jǐn)U散。
[0041] 社制工序采用"高溫大壓下"工藝，使疏松充分壓合，提高鋼板內(nèi)部質(zhì)量和屯、部性 能。開社溫度為1070°C，終社溫度為995°C，單道次壓下量為50mm，4個道次完成社制。
[0042] 鋼板下線后堆煤緩冷>72小時，充分?jǐn)U氨。
[0043] 3)熱處理工藝 采用正火工藝，正火溫度為900± 10°C，保溫時間系數(shù):2.6min/mm，風(fēng)冷;為了保證正火 后冷卻效果，鋼板下線后單獨擺放。
[0044] 經(jīng)由上述制造工藝制得的250mm厚S355化低碳高初性特厚鋼板，UT探傷滿足NB/ T47013.3標(biāo)準(zhǔn)I級要求，具有優(yōu)異的低溫沖擊初性和良好的綜合機(jī)械性能詳見表1。
[0045] 實施例3 本實施例的S355化鋼板的厚度為250mm，其化學(xué)成分按重量百分比計為:C: 0.12%，Si : 0.23%，Mn:1.55%，P:0.004%,S:0.0005%，師：0.030%,V:0.038%，Alt:0.035%，Ni:0.45%, H: 0.00008%，O: O. OO12%，N: 0.0028%，余量為化及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0046] 該鋼板的制造工藝為如下： 采用450mm厚連鑄板巧生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝路線:KR預(yù)處理^轉(zhuǎn)爐冶煉^LF精煉^RH精煉^ 板巧連鑄^板巧緩冷^板巧加熱^鋼板社制^鋼板緩冷^探傷^正火^精整^檢驗^入 庫。
[0047] 1)冶煉工藝 采用450mm連鑄板巧生產(chǎn)，通過降低鋼中S、P、H、0、N元素含量來提高鋼水純凈度、降低 鑄巧偏析，冶煉原料經(jīng)KR鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐冶煉后化渣處理，嚴(yán)格控制S《0.001%，P《 0.006%，H《1.化9111，0《2〇99111111，1^《4〇99111;通過連鑄工序動態(tài)輕壓下技術(shù)控制鑄巧偏析在0 類1.0級W下，疏松在0.5級W下；板巧下線后加罩緩冷48小時W上，確保鋼中的氨充分?jǐn)U 散。
[004引 2)加熱、社制工藝 450mm連鑄板巧采用分段加熱方式:總加熱時間為625min，第一加熱段溫度為1118°C， 第二加熱段溫度為1225°C，均熱段溫度為1235°C，第二加熱段和均熱段總加熱時間> 300min，確保鑄巧偏析充分?jǐn)U散。
[0049] 社制工序采用"高溫大壓下"工藝，使疏松充分壓合，提高鋼板內(nèi)部質(zhì)量和屯、部性 能。開社溫度為1065°C，終社溫度為985°C，單道次壓下量為50mm，4個道次完成社制。
[0050] 鋼板下線后堆煤緩冷>72小時，充分?jǐn)U氨。
[0化1] 3)熱處理工藝 采用正火工藝，正火溫度為900± 10°C，保溫時間系數(shù):2.6min/mm，風(fēng)冷;為了保證正火 后冷卻效果，鋼板下線后單獨擺放。
[0化2] 經(jīng)由上述制造工藝制得的250mm厚S355化低碳高初性特厚鋼板，UT探傷滿足NB/ T47013.3標(biāo)準(zhǔn)I級要求，具有優(yōu)異的低溫沖擊初性和良好的綜合機(jī)械性能詳見表1。
[0化3] 表1各實施例所生產(chǎn)的鋼板的機(jī)械性能
注：（）內(nèi)為平均值。
【主權(quán)項】
1. 一種250mm厚的S355NL低碳高韌性低合金鋼板，其特征在于:該鋼板的化學(xué)成分按重 量百分比計為C :0.07~0· 14%，Si:0.15~0.25%，Mn: 1.40~1 ·60%，Ρ:彡0.006%，S:彡 0.001%41:0.02~0.06%，他：0.02~0.05%，￥ :0.02~0.05%，附：0.30~0.50%，余量為卩6 及不可避免的雜質(zhì)元素。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的250mm厚的S355NL低碳高韌性低合金鋼板，其特征在于:鋼板 成品的機(jī)械性能滿足：屈服強(qiáng)度彡325Mpa，抗拉強(qiáng)度彡500Mpa，斷后伸長率彡30%，心部-50 °C縱向沖擊功單值多150 J，厚度方向拉伸斷面收縮率多60%，鋼板UT探傷可滿足NB/ T47013.3 I級要求。3. -種制造如權(quán)利要求1所述250mm厚的S355NL低碳高韌性低合金鋼板的方法，其特征 在于： 生產(chǎn)工藝路線:KR預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-LF精煉-RH精煉-板坯連鑄-板坯緩冷-板坯 加熱-鋼板乳制-鋼板緩冷-探傷-正火-精整-檢驗-入庫； 主要工序的具體操作如下， 1) 冶煉工藝 450mm連鑄板坯生產(chǎn)，通過降低鋼中S、P、H、0、N元素含量來提高鋼水純凈度、降低鑄坯 偏析，冶煉原料經(jīng)KR鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐冶煉后扒渣處理，控制SSO . 001%，P彡0.006%，H彡 1 · 2ppm，(X 20ppmm，NS 40ppm;通過連鑄工序動態(tài)輕壓下技術(shù)控制鑄還偏析在C類1 · 0級以 下，疏松在0.5級以下;板坯下線后加罩緩冷48小時以上； 2) 加熱、乳制工藝 450mm連鑄板還米用分段加熱方式：總加熱時間為550~650min，第一加熱段溫度為 1050~1150°C，第二加熱段溫度為1200~1260 °C，均熱段溫度為1180~1250 °C，第二加熱段 和均熱段總加熱時間彡300min; 乳制工序采用"高溫大壓下"工藝，開乳溫度為1060~1100°C，終乳溫度為980~1020 °C，單道次壓下量在50_及以上，3-4個道次完成乳制； 鋼板下線后堆垛緩冷多72小時，充分?jǐn)U氫； 3) 熱處理工藝 采用正火工藝，正火溫度為900 ± 10°C，保溫時間系數(shù)：2.4~2.6min/mm，風(fēng)冷；為了保 證正火后冷卻效果，鋼板下線后單獨擺放。
【文檔編號】C21D8/02GK105925893SQ201610460071
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】劉海寬, 李經(jīng)濤, 高助忠, 張建, 張軍, 惲鵬程
【申請人】江陰興澄特種鋼鐵有限公司