一种Q345D钢板及其生产方法与流程

本发明属于结构钢领域，具体涉及一种q345d钢板及其生产方法。

背景技术：

q345d低合金高强度结构钢板在工程机械、风电塔杆、桥梁建造、设备结构件制作等领域广泛应用。q345d钢板国家标准要求-20℃的冲击功不小于34j，要求钢板具有较高强度的同时，还需要有良好的韧性。q345d钢板的最终组织一般为铁素体+珠光体，其成分设计一般是在c-mn成分设计基础上添加一定量的nb、v、ti等微合金，并通过控轧、控冷工艺或热处理来充分细化铁素体晶粒保证钢板的强度和韧性满足要求。

cn101871083b公开一种超厚低合金高强度q345系列钢板及其生产方法，提供了一种q345d厚钢板生产方法。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、ni等微合金，合金成本较高。

cn102080181b公开一种采用不添加微合金元素生产低合金q345d厚板及其生产方法，提供了一种q345d厚钢板生产方法。该方法生产强度满足要求，韧性也较好。但该方法要加入较多的mn和si，钢板表面氧化铁皮不好控制，钢板的带状组织比较严重。

cn102899556b公开一种低合金中厚钢板的生产方法，提供了一种q345d钢板的生产方法。该方法生产强度满足要求，韧性也较好。但该方法需要添加微合金nb，合金成本较高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明的一个方面提供一种q345d钢板，其化学成分按照质量百分比计为：c：0.16～0.18％；si：0.22～0.32％；mn：0.3～0.4％；ti:0.056～0.06％；p≤0.015％；s≤0.004％；ca：0.0010～0.0025％；als：0.015～0.030％；其余为铁和不可避免杂质。

上述q345d钢板的力学性能满足：屈服强度在385mpa～432mpa之间，抗拉强度在509～542mpa之间，延伸率在31％～35％之间，-20℃冲击功在136j～189j之间。

上述q345d钢板的厚度为14mm～40mm。

本发明另一方面提供一种q345d钢板的生产方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却工艺，其中：

1)冶炼：钢水进行rh炉处理，在真空度不超过120pa下处理时间不低于16分钟；

2)连铸：连铸时采用电磁搅拌和轻压下，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2.2mm、2.2mm、2.2mm，连铸坯的厚度为250mm；

3)加热工艺：采用步进式加热炉，连铸坯出炉温度1210-1230℃，加热时间205～260分钟，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.21m/min；

4)14mm～21mm厚钢板轧制成型工艺：连铸坯加热好之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为连铸坯厚度，第一阶段开轧温度1200～1220℃，第一阶段终轧温度≥980℃，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率≥9％，第一阶段轧制速度为2.0～3.2m/s；第二阶段钢板的开轧厚度为3.5倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为890～920℃，第二阶段终轧温度为810～830℃；第二阶段轧制速度为3.0～4.5m/s，轧制完成后进行层流冷却，冷却速度为25～30℃/s，终冷温度为680～710℃；

5)＞21mm～40mm厚钢板轧制成型工艺：连铸坯加热好之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度1200～1220℃，第一阶段终轧温度≥1010℃，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率≥9.5％，第一阶段轧制速度为1.8～2.8m/s；第二阶段钢板的开轧厚度为3～3.5倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为880～910℃，第二阶段终轧温度为810～830℃；第二阶段轧制速度为2.3～3.4m/s，轧制完成后进行层流冷却，冷却速度为12～22℃/s，终冷温度为680～710℃。

基于以上技术方案提供的q345d钢板的生产方法采用低成本成分设计，只采用廉价的si、mn、ti等合金，通过合适的加热、控轧、控冷工艺就得到了综合性能良好的q345d钢板，数据表明，该q345d钢板屈服强度在385mpa～432mpa之间，抗拉强度在509～542mpa之间，延伸率在31％～35％之间，-20℃冲击功在136j～189j之间。钢板的强度、塑性、韧性良好，组织为细小的铁素体+珠光体。综上所述，本发明提供一种表面质量良好、强度和韧性匹配良好的q345d钢板及其生产方法，并且该方法工艺简单，成本低，适合大范围推广使用。

附图说明

图1为实施例1的钢板的金相组织图；

图2为实施例2的钢板的金相组织图；

图3为实施例3的钢板的金相组织图；

图4为实施例4的钢板的金相组织图；

图5为实施例5的钢板的金相组织图；

图6为实施例6的钢板的金相组织图。

具体实施方式

本发明提供一种q345d钢板及其生产方法，其中提供的q345d钢板的化学成分按照质量百分计为：c：0.16～0.18％；si：0.22～0.32％；mn：0.3～0.4％；ti:0.056～0.06％；p≤0.015％；s≤0.004％；ca：0.0010～0.0025％；als：0.015～0.030％；其余为铁和不可避免杂质。

本发明采用较高的加热温度，这样加热时钢中的ti能充分的固溶进去，以便在轧制和轧后冷却时，ti的碳、氮化物能充分析出来，改善钢板的组织。对加热好的连铸坯在奥氏体再结晶区和非再结晶区进行控制轧制。该钢种采用两阶段控制轧制，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。较低的轧制速度还能得到较低的终轧温度，获得细小的奥氏体晶粒。

第一阶段轧制结束后，中间坯在辊道上摆动降温，降温至第二阶段开轧温度时开始轧制，第二阶段的轧制属于低温非再结晶控轧。通过ti的碳氮化物析出，钉扎位错，晶粒内部在轧制变形下产生应变，通过多道次轧制，较大的累积压下量，晶粒内部积累了大量的形变能和相变形核位置。通过轧后快速冷却到合适的温度，完成奥氏体向铁素体和珠光体转变，和ti的碳氮化物在铁素体中析出，得到合适的组织和机械性能。

最终获得的钢板的强度、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385mpa～432mpa之间，抗拉强度在509～542mpa之间，延伸率在31％～35％之间，-20℃冲击功在136j～189j之间。

以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，以下实施例仅在于说明本发明的内容以便于理解，并不在于限制本发明的内容。

实施例1

钢水进行rh处理，处理时真空度在120pa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2.2mm、2.2mm、2.2mm，连铸坯的厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.21m/min，出炉温度为1230℃，加热时间为205分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.18％，si0.22％，mn0.3％，ti0.056，p0.015％，s0.004％，als0.015％，ca0.0010％，余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为14mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表1，其力学性能见表2，钢板的金相组织如图1所示。

表1轧制及冷却工艺

表2钢板力学性能

实施例2

钢水进行rh处理，处理时真空度在120pa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2.2mm、2.2mm、2.2mm，连铸坯的厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.21m/min，出炉温度为1210℃，加热时间为260分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.16％，si0.32％，mn0.4％，ti0.06，p0.013％，s0.002％，als0.030％，ca0.0025％，余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为21mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表3，其力学性能见表4，钢板的金相组织如图2所示。

表3轧制及冷却工艺

表4钢板力学性能

实施例3

钢水进行rh处理，处理时真空度在120pa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2.2mm、2.2mm、2.2mm，连铸坯的厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.21m/min，出炉温度为1218℃，加热时间为252分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.17％，si0.30％，mn0.36％，ti0.057，p0.013％，s0.003％，als0.027％，ca0.0023％，余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为17mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表5，其力学性能见表6，钢板的金相组织如图3所示。

表5轧制及冷却工艺

表6钢板力学性能

实施例4

钢水进行rh处理，处理时真空度在120pa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2.2mm、2.2mm、2.2mm，连铸坯的厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.21m/min，出炉温度为1226℃，加热时间为246分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.16％，si0.29％，mn0.35％，ti0.058，p0.013％，s0.004％，als0.025％，ca0.0021％,余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为40mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表7，其力学性能见表8，钢板的金相组织如图4所示。

表7轧制及冷却工艺

表8钢板力学性能

实施例5

钢水进行rh处理，处理时真空度在120pa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2.2mm、2.2mm、2.2mm，连铸坯的厚度为250mm。连铸坯加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.21m/min，出炉温度为1224℃，加热时间为241分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.17％，si0.28％，mn0.37％，ti0.057，p0.014％，s0.002％，als0.022％，ca0.0019％，余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为22mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表9，其力学性能见表10，钢板的金相组织如图5所示。

表9轧制及冷却工艺

表10钢板力学性能

实施例6

钢水进行rh处理，处理时真空度在120pa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2.2mm、2.2mm、2.2mm，连铸坯厚度为250mm。连铸坯在加热时采用步进式加热炉，在加热炉中加热时活动梁托起连铸坯的移动速度为1.21m/min，出炉温度为1223℃，加热时间为244分钟。板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.17％，si0.28％，mn0.35％，ti0.057，p0.012％，s0.003％，als0.026％，ca0.0022％，余量为fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为28mm的钢板，详细的轧制及冷却工艺见表11，其力学性能见表12，钢板的金相组织如图6所示。

表11轧制及冷却工艺

表12钢板力学性能

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。