一种热轧可焊接细晶粒结构钢板及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种热轧可焊接细晶粒结构钢板及其生产方法，热轧可焊接细晶粒结构钢板包含如下质量百分比的化学成分：C：0.10～0.15、Si：0.20～0.50、Mn：1.40～1.60、P：≤0.015、S：≤0.003、微合金化元素≤0.15、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。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、加热、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库。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】一种热轧可焊接细晶粒结构钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到钢材，具体涉及到一种热轧可焊接细晶粒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、焊接性能好、晶粒细小方向发展。焊接细晶粒结构钢具有综合力学性能，主要用于大型船舶，桥梁，电站设备，中、高压锅炉，机车车辆，起重机械，矿山机械及其他大型焊接结构件。目前420级别以上的高强度焊接性好细晶粒钢板要求_50°C因其生产难度大、工艺装备要求高，国内生产较少。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明人经过摸索，不添加Ni元素，保证钢板的-50°C横向、纵向冲击功，获得了一种焊接细晶粒结构钢钢板，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热轧可焊接细晶粒结构钢板及其生产方法，以提高钢板的低温冲击韧性、钢板最大厚度可达到100_。
[0005]为达到上述目的，本发明采取的技术方案:该热轧可焊接细晶粒结构钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%):C:0.10~0.15,Si:0.20~0.50,Mn:1.40~1.60、P S 0.015,S..( 0.003、微合金化元素(Nb +Ti) ( 0.15,Als S 0.050，其它为 Fe 和残留元素。
[0006]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(钢锭)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。
[0007]碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]..≤ 0.37。
[0008]本发明采用转炉冶炼、连铸，3800m宽厚板轧机轧制的方法生产，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、加热、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、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]浇铸工艺: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:加热温度及加热时间如下:焖钢温度620-650°C，时间2h，升温速度100°C /S，当温度升至810°C时保温6h，升温速度100°C /S，温度升至1000°C时升温速度不限，温度升至1280°C时保温15h，温度在1260°C时出钢。
[0015]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200mm，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。
[0016]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450°C，堆冷时间≥48小时。
[0017]本发明的有益效果在于:①浇涛采用连铸，缩短了生产周期，降低了生产成本级钢板最大厚度可达到100mm。
【具体实施方式】
[0018]本发明采取的技术方案:该热轧可焊接细晶粒结构钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%):C:0.10 ~0.15、Si:0.20 ~0.50、Mn:1.40 ~1.60、P:≤ 0.015、S:≤0.003、微合金化元素(Nb +Ti) ( 0.15, Als:≤0.050，其它为Fe和残留元素。[0019]本发明采用转炉冶炼、连铸，3800m宽厚板轧机轧制的方法生产，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、加热、3800m轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库。
[0020]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:0.10~ 0.15,Si:0.20 ~0.50,Mn:1.40 ~1.60,P:≤ 0.015,S S 0.003、微合金化元素(Nb +Ti)^ 0.15、Als 0.050，其它为Fe和残留元素。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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)。
[0025]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。
[0026]浇铸工艺: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:加热温度及加热时间如下:焖钢温度620-650°C，时间2h，升温速度100°C /S，当温度升至810°C时保温6h，升温速度100°C /S，温度升至1000°C时升温速度不限，温度升至1280°C时保温15h，温度在1260°C时出钢。
[0027]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200mm，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。
[0028]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450°C，堆冷时间≥48小时。
[0029]结果分析 机械力学性能分析
成份及机械力学性能按GB 3531-2008执行，机械性能具体见下表。
[0030]表1试制钢板机械性能
【权利要求】
1.一种热轧可焊接细晶粒结构钢板，该热轧可焊接细晶粒结构钢板包含如下质量百分比的化学成分:c:0.10 ~0.15、Si:0.20 ~0.50、Mn:1.40 ~1.60、P:≤ 0.015、S:(0.003、微合金化元素≤0.15、Als:≤0.050，其它为Fe和残留元素。
2.一种如权利要求1所述热轧可焊接细晶粒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、精整、外检、探伤、入库，其特征在于在浇铸工艺中，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:焖钢温度620_650°C，时间2h，升温速度100°C /S，当温度升至810°C时保温6h，升温速度100°C /S，温度升至1000°C时升温速度不限，温度升至1280°C时保温15h，温度在1260°C时出钢；控轧控冷: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；堆冷工艺:堆垛缓冷温度不低于450°C，堆冷时间≥48小时。
【文档编号】C22C38/14GK103725957SQ201310730322
【公开日】2014年4月16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, 黄红乾, 许少普, 崔冠军, 赵迪, 康文举 申请人:南阳汉冶特钢有限公司