一种120mmQ460级结构钢板及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种120mmQ460级结构钢板及其生产方法，该120mmQ460级结构钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.15～0.18、Si：0.30～0.45、Mn：1.30～1.60、P≤0.015、S≤0.005、Als：0.015～0.030、Nb：0.030～0.050、Ti：0.010～0.020，其它为Fe和残留元素；在冶炼过程中，严格控制钢中P（磷）、S（硫）等有害元素，保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平。在后续轧制加热过程中，为防止钢坯内部晶粒粗大，适当降低加热温度，避免钢坯内部原始奥氏体晶粒过分长大。本发明钢板的生产方法采用正火的热处理工艺，得到珠光体和铁素体组织。本发明的有益效果在于：①浇涛采用连铸，缩短了生产周期，降低了生产成本；②钢板最大厚度可达到100mm。
【专利说明】—种120mmQ460级结构钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到钢材，具体涉及到一种120_Q460级结构钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002]随着我国国民经济的迅速发展，结构用钢的发展也向着高强度、大厚度方向发展。Q460级别结构钢主要用于起重机械，矿山机械及其他大型焊接结构件等方面。目前80mmQ460级别钢板一般采用模铸生产，本发明采用大断面连铸进行生产，采用TMCP+正火工艺，成功生产出120mmQ460级别钢板，降低了生产成本，缩短了生产周期，增强了企业的竞争力。
【发明内容】
[0003]为了推动产业升级，增强企业竞争力。本发明经过摸索，获得了一种以铸代锭生产大厚度120_Q460级结构钢板及其生产方法，从而完成了本发明。
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种120mmQ460级结构钢板及其生产方法 为达到上述目的，本发明采取的技术方案:该120mmQ460级结构钢板包含如下质量
百分比的化学成分(单位，wt%):C:0.15 ~0.18、Si:0.30 ~0.45、Mn:1.30 ~1.60、P ≤ 0.015、S ≤ 0.005、Als:0.015 ~0.030、Nb:0.030 ~0.050、Ti:0.010 ~0.020，其它为Fe和残留元素。
[0005]在冶炼过程中，严格控制钢中P (磷)、S (硫)等有害元素，保证钢水的纯净度基本达到洁净钢水平。在后续轧制加热过程中，为防止钢坯内部晶粒粗大，适当降低加热温度，避免钢坯内部原始奥氏体晶粒过分长大。在轧制过程中，通过采用TMCP轧制技术和钢板堆垛缓冷技术，在低碳当量条件下确保钢板力学性能良好，使钢板具有良好的组织、综合性能和焊接性能，还能减低成本，增强市场竞争力，本发明钢板的生产方法采用正火的热处理工艺，得到珠光体和铁素体组织。
[0006]碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]..( 0.44。
[0007]上述方法中，所生产的钢板最大厚度为120mm规格。
[0008]本发明采用转炉冶炼、连铸浇注，3800m宽厚板轧机轧制，正火热处理方法生产。其工艺流程为:优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24小时(钢锭堆冷36— 60小时)、加热、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、热处理、精整、外检、探伤、入库。
[0009]KR铁水预处理工艺:到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm,铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S ( 0.003%，保证脱硫周期≤2Imin、脱硫温降≤20°C。
[0010]转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.010%、P ≤0.080%,铁水温度≤1270°C，铁水装入量误差按±lt来控制，废钢严格采用优质边角料，过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标P≤0.015%、C≤0.05%、S≤0.003%,出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石。出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度< 30mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩。
[0011]吹氩处理工艺:氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在300~500mm，离氩站温度不得低于1570°C。
[0012]LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，碱度按4.0-6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主，加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入。加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热7-12min、二加热6_10min, 二加热过程中要求根据造洛情况，补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次。离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，上钢温度1565±15°C (不采用真空脱气)/1610±15°C (采用真空脱气)。
[0013]VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间:(抽真空前钢水温度一目标离站温度)/1.7min。覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度 1565±15°C。
[0014]连铸工艺:将冶炼后的钢水在400mmX 1920mm断面规格连铸机上浇铸，中包过度小于15°C，在，采用轻压下，在钢水凝固末端即固相率0.75~0.85的位置对连铸坯实施0.8~1.0mm的附加压下量，
加热工艺:钢坯入炉后焖钢2h，10000C以下升温速度小于80°C /h, 10000C以上升温速度小于100°C /h，钢坯最高加热温度控制在≤12600C ；
控轧控冷
结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，累计压下率≥60%,开轧温度1020°C~1080°C，晾钢厚度大于250mm，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础。二阶段开轧温度< 840°C，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度800~820°C ；
由于轧后缓冷易使晶粒长大，并且组织中的C、Mn等合金固溶量有限，因此要控制适当的冷却速度。为了获得优良的综合力学性能，根据板厚的不同，轧后采用不同的层流冷却，通过调整冷却集管组数，返红温度在660~680°C之间，冷却速度5~8°C /S，分两次冷却，均用弱冷，然后送往矫直机矫直。
[0015]堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力，同时可大大降低钢板中氢的含量，充分实现热扩散效果，改善钢板探伤缺陷。钢板堆垛缓冷工艺如下；堆垛缓冷温度不低于400°C，堆冷时间≥48小时；
热处理工艺:在外机炉进行正火处理，温度为900±10°C，保温时间2min/mm，出炉后空冷。
[0016]本发明的有益效果在于:①浇涛采用连铸，缩短了生产周期，降低了生产成本；②钢板最大厚度可达到100mm。
【具体实施方式】
[0017]本发明采用转炉冶炼、连铸浇注，3800m宽厚板轧机轧制，正火热处理方法生产。其工艺流程为:优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24小时(钢锭堆冷36—60小时)、加热、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、热处理、精整、外检、探伤、入库。
[0018]实施方式如下:
成分设计:通过洁净钢冶炼，严格控制P、S含量，通过进行严格的TMCP轧制既保证钢板的低碳当量及焊接性，又保障钢板强韧性匹配、抗撕裂性能。具体成分设计为::C:0.15~0.18,Si:0.30 ~0.45,Mn:1.30 ~1.60,P ≤ 0.015,S ≤0.005、Als:0.015~0.030、Nb0.030~0.050、Ti:0.010~0.020，其它为Fe和残留元素；
KR铁水预处理工艺:到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤ 20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S ≤ 0.003%，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≥20°C。
[0019]转炉冶炼工艺:入炉铁水S≤0.010%、P≤0.080%,铁水温度≤1270°C，铁水装入量误差按±lt来控制，废钢严格采用优质边角料，过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标P≤0.015%、C≥0.05%、S≤0.003%,出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石。出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤30mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩。
[0020]吹氩处理工艺:氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在300~500mm，离氩站温度不得低于1570°C。
[0021]LF精炼工艺:精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，碱度按4.0-6.0控制，精炼脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉为主，加入量根据钢水中氧含量及造白渣情况适量加入。加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热7-12min、二加热6_10min, 二加热过程中要求根据造洛情况，补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次。离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，上钢温度1565±15°C (不采用真空脱气)/1610±15°C (采用真空脱气)。
[0022]VD精炼工艺:VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间:(抽真空前钢水温度一目标离站温度)/1.7min。覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度 1565±15°C。
[0023]连铸工艺:将冶炼后的钢水在400mmX 1920mm断面规格连铸机上浇铸，中包过度小于15°C，在，采用轻压下，在钢水凝固末端即固相率0.75~0.85的位置对连铸坯实施
0.8~1.0mm的附加压下量，
加热工艺:钢坯入炉后焖钢2h，10000C以下升温速度小于80°C /h, 10000C以上升温速度小于100°C /h，钢坯最高加热温度控制在≤12600C ；
控轧控冷
结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，累计压下率≥60%,开轧温度1020°C~1080°C，晾钢厚度大于250mm，为精轧阶段累计变形量及细化晶粒、位错强化奠定基础。二阶段开轧温度≤840°C，确保变形渗透使奥氏体内部晶粒被压扁拉长，增大晶界有效面积并有效形成大量变形带，为奥氏体相变提供更多的形核点，达到细化奥氏体晶粒的目的，终轧温度800~820°C ；由于轧后缓冷易使晶粒长大，并且组织中的C、Mn等合金固溶量有限，因此要控制适当的冷却速度。为了获得优良的综合力学性能，根据板厚的不同，轧后采用不同的层流冷却，通过调整冷却集管组数，返红温度在660~680°C之间，冷却速度5~8°C /S，分两次冷却，均用弱冷，然后送往矫直机矫直。
[0024]堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力，同时可大大降低钢板中氢的含量，充分实现热扩散效果，改善钢板探伤缺陷。钢板堆垛缓冷工艺如下；堆垛缓冷温度不低于400°C，堆冷时间≥48小时；
热处理工艺:在外机炉进行正火处理，温度为900±10°C，保温时间2min/mm，出炉后空冷。
[0025]结果分析
机械力学性能分析
成份及机械力学性能按GB /T1591-2008执行，机械性能具体见下表。
[0026]表1试制钢板机械性能
【权利要求】
1.一种120mmQ460级结构钢板,该120mmQ460级结构钢板包含如下质量百分比的化学成分:C:0.15 ~0.18、Si:0.30 ~0.45、Mn:1.30 ~1.60、P ≤ 0.015、S ≤ 0.005、Als:0.015 ~0.030, Nb:0.030 ~0.050、Ti:0.010 ~0.020，其它为 Fe 和残留元素。
2.一种如权利要求1所述120mmQ460级结构钢板的生产方法，其生产方法包括:优质铁水、KR铁水预处理、100/120吨顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24小时、加热、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、热处理、精整、外检、探伤、入库；其中在转炉冶炼工艺中，入炉铁水S ( 0.010%、P≤0.080%，铁水温度≤1270°C,铁水装入量误差按土 It来控制，废钢严格采用优质边角料，过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢目标P≤0.015%、C≤0.05%、S≤0.003%,出钢过程中向钢包内硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石；出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度< 30mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩；吹氩处理工艺:氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在300~500mm，离氩站温度不得低于1570°C;连铸工艺:将冶炼后的钢水在400mmX 1920mm断面规格连铸机上浇铸，中包过度小于15°C，在，采用轻压下，在钢水凝固末端即固相率0.75~0.85的位置对连铸坯实施0.8~1.0mm的附加压下量；加热工艺:钢坯入炉后焖钢2h，1000°C以下升温速度小于80°C /h, 1000°C以上升温速度小于100°C /h，钢坯最高加热温度控制在< 1260°C;堆冷工艺:采用高温堆冷工艺可有效避免因快速冷却产生的残余应力，同时可大大降低钢板中氢的含量，充分实现热扩散效果，改善钢板探伤缺陷；钢板堆垛缓冷工艺如下；堆垛缓冷温度不低于40(TC，堆冷时间≤48小时；热处理工艺:在外机炉进行正火处理，温度为900±10°C，保温时间2min/mm,出炉后空冷。
【文档编号】C22C38/14GK103695780SQ201310730180
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】朱书成, 庞百鸣, 许少普, 黄红乾, 崔冠军, 康文举 申请人:南阳汉冶特钢有限公司