一种低成本Q345E厚规格钢板及其制备方法与流程

本发明涉及本发明属于结构钢领域，特别涉及一种低成本q345e厚规格钢板及其制备方法。

背景技术：

q345e低合金高强度结构钢板被广泛的应用在工程机械、风力发电等领域。q345e钢板国家标准要求-40℃的冲击功不小于34j，要求钢板具有较高强度同时，还需要良好的低温冲击韧性。厚规格钢板一般由于厚度较厚，轧制时压缩比小，轧后冷却时冷速小，在厚度方向上温度梯度大，组织均匀性及性能不好控制。为保证厚规格的345e钢板性能满足要求，一般都添加nb、v等微合金，并通过控轧、控冷工艺来充分细化晶粒，以使钢板的强度和韧性满足要求。或者通过钢板轧后进行热处理的方式来改善钢板的力学性能，提高钢板的塑性和韧性。

公开号“cn106521333a”的专利“大厚度超宽q345e-z35钢板及其生产方法”提供了一种q345e厚钢板的生产方法。该方法生产强度满足要求，韧性也较好。但该方法需要加入nb、v等微合金，合金成本较高。同时钢板轧后还需进行热处理，工序较多，制造成本较高。

公开号“cn102312156a”的专利“一种60mm以下保性能低合金q345e+b钢板及其生产方法”提供了一种q345e厚度≤60mm钢板的生产方法。该方法生产强度满足要求，韧性也较好。但该方法需要添加ni、v等合金，合金成本高。

公开号“cn107739992a”的专利“正火型屈服345mpa级耐候钢板及其生产方法”提供了一种屈服强度345mpa级钢板的生产方法。该方法生产强度满足要求，韧性也较好。但该方法需要添加nb、cu、cr等合金，合金成本高。轧后钢板还要进行正火处理，工序成本较高。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种表面质量良好，生产工艺简单，制造成本低，强度和韧性匹配良好的q345e厚规格钢板及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种低成本q345e厚规格钢板，按重量百分比包括如下化学成分：

c：0.16～0.18％；si：0.25～0.35％；mn：1.1～1.3％；p≤0.015％；s≤0.004％；ca：0.0010～0.0025％；als：0.017～0.033％；其余为铁和不可避免杂质。

4、根据权利要求2所述的低成本q345e厚规格钢板，其特征在于，按重量百分比包括如下化学成分：

c：0.16％、si：0.25％、mn：1.3％、p：0.015％、s：0.004％、als：0.017％、ca：0.0010％,余量为fe和不可避免的杂质。

一种低成本q345e厚规格钢板的制备方法，包括如下步骤：

1)选用250mm厚的连铸坯；

2)钢水进行rh炉处理，在真空度不超过118pa下处理时间不低于16分钟；

3)连铸坯的厚度为250mm，连铸时采用电磁搅拌和轻压下；

4)加热工艺：采用250mm厚的连铸坯进行生产，板坯加热时采用步进式加热炉，连铸坯出炉温度1150-1180℃，加热时间230～270分钟，板坯在加热炉中加热时活动梁托起板坯的移动速度为1.2m/min；

5)轧制工艺：板坯加热好之后进行控制轧制，采用三阶段控制轧制，第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度1140～1170℃，第一阶段终轧温度≥1030℃，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率≥10％，第一阶段轧制速度为1.0～1.5m/s，第一阶段轧制到第二阶段开轧厚度为止，第二阶段钢板的开轧厚度为2.2～3.2倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为850～870℃，第二阶段终轧温度为830～840℃，第二阶段轧制速度为1.5～2.5m/s,第二阶段轧制到第三阶段的开轧厚度为止，第三阶段开轧厚度为1.6～2.2倍成品钢板厚度，第三阶段开轧温度为805～815℃，第三阶段终轧温度为780～795℃；钢板轧完后进行层流冷却，终冷温度为640～660℃；

6)最后制备的所述钢板厚度为40mm～60mm厚。

进一步的，钢板轧完后进行层流冷却时的冷却速度为8～12℃/s。

进一步的，所述步骤3)中，电磁搅拌频率为6.5hz，电流为285a，压下位置为6、7、8段，压下量为2.3mm、2.3mm、2.3mm。

对上述加热好的连铸坯在奥氏体再结晶区进行控制轧制。由于本成分设计不含nb、v等微合金，因此轧制时全部属于再结晶轧制，通过再结晶控制轧制来充分细化奥氏体晶粒，最终得到晶粒细小的成品组织。钢板轧制时采用三阶段控制轧制，第一阶段控制轧制属于高温区的奥氏体再结晶控制轧制，这一阶段采用低速、大压下的轧制策略。较大的单道次压下率能使轧制变形充分渗透至钢板中心，充分细化奥氏体晶粒并均匀奥氏体组织，同时轧制产生的高温焊合作用很大程度上消除了铸坯内部的疏松、微裂纹等缺陷，使钢板的致密度提高，材料综合性能改善；第一阶段轧制时由于坯子较厚，温降慢，采用低速轧制使钢板每一道次轧完都有较大的温降，这样每轧制一道次就会对晶粒进行不同程度细化，最终达到充分细化奥氏体晶粒的目的；还有轧制时轧制速度低，变形抗力小，容易实现较大的单道次压下率。第一阶段采用较低的终轧温度是为了获得细小的奥氏体晶粒。

由于钢板较厚，终轧温度较低，若采用两阶段控制轧制，中间坯待温时间较长。因此采用三阶段控制轧制，第一阶段轧制完成后，第二阶段和第三阶段都属于低温控制轧制，目的是细化奥氏体晶粒，均匀组织，最后得到晶粒细小的成品钢板组织。第二、第三阶段轧制时，奥氏体晶粒被反复破碎、再结晶细化，这样奥氏体晶粒最终在第一阶段轧制细化的基础上，再次被进一步细化，且由于第三阶段轧完后，终轧温度较低，奥氏体晶粒基本不再长大，最终得到细小的奥氏体晶粒。奥氏体晶粒越细小，其晶界面积越大，由奥氏体向铁素体转变时的形核位置就越多，形核率就越高，最终得到的铁素体晶粒就越细小，钢板的强度越高，冲击韧性越好。且轧后采用层流冷却，将钢板由终轧温度快速冷却至640～660℃，进一步降低了奥氏体向铁素体的转变温度，进一步细化了铁素体晶粒，使钢板的强度和韧性匹配良好。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

1)本发明采用低成本成分设计，只采用廉价的si、mn等合金，通过合适的连铸、加热、控轧、控冷工艺就得到了综合性能良好的q345e厚规格钢板，且合金成本和制造成本较低。

2)钢板的强度、塑性、韧性良好,组织为细小的铁素体+珠光体；钢板的屈服强度在365mpa～405mpa之间，抗拉强度在515～538mpa之间，延伸率在23％～28％之间，-40℃冲击功在128j～212j之间。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明实施例1的钢板的金相组织图；

图2为本发明实施例2的钢板的金相组织图；

图3为本发明实施例3的钢板的金相组织图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

采用厚度为250mm板坯，钢水进行rh处理，处理时真空度在118pa以下的时间为16分钟，板坯连铸时电磁搅拌的频率为6.5hz，电流为285a，压下位置为6、7、8段，压下量为2.3mm、2.3mm、2.3mm。板坯加热时采用步进式加热炉，板坯在加热炉中加热时活动梁托起板坯的移动速度为1.2m/min，板坯出炉温度为1150℃，板坯加热时间为230分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.16％，si0.25％，mn1.3％，p0.015％，s0.004％，als0.017％，ca0.0010％,余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为40mm的q345e钢板，详细的轧制及冷去工艺见表1，其力学性能见表2。金相组织如图1所示。

表1轧制及冷却工艺

表2钢板力学性能

实施例2

采用厚度为250mm板坯，钢水进行rh处理，处理时真空度在118pa以下的时间为16.5分钟，板坯连铸时电磁搅拌的频率为6.5hz，电流为285a，压下位置为6、7、8段，压下量为2.3mm、2.3mm、2.3mm。板坯加热时采用步进式加热炉，板坯在加热炉中加热时活动梁托起板坯的移动速度为1.2m/min，板坯出炉温度为1180℃，板坯加热时间为270分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.18％，si0.35％，mn1.1％，p0.012％，s0.002％，als0.033％，ca0.0025％,余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为60mm的q345e钢板，详细的轧制及冷去工艺见表3，其力学性能见表4。金相组织如图2所示。

表3轧制及冷却工艺

表4钢板力学性能

实施例3

采用厚度为250mm板坯，钢水进行rh处理，处理时真空度在115pa以下的时间为17分钟，板坯连铸时电磁搅拌的频率为6.5hz，电流为285a，压下位置为6、7、8段，压下量为2.3mm、2.3mm、2.3mm。板坯加热时采用步进式加热炉，板坯在加热炉中加热时活动梁托起板坯的移动速度为1.2m/min，板坯出炉温度为1168℃，板坯加热时间为255分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.17％，si0.31％，mn1.23％，p0.013％，s0.003％，als0.029％，ca0.0022％,余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为50mm的q345e钢板，详细的轧制及冷去工艺见表5，其力学性能见表6。金相组织如图3所示。

表5轧制及冷却工艺

表6钢板力学性能

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。