板厚二分之一处高韧性特厚钢板的生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种板厚二分之一处高韧性特厚钢板的生产方法，钢板采用Ⅱ型控轧，轧制采用低速大压下方式，二阶段开轧温度860℃～880℃，前三道次至少一道次单道次压下率为10%以上。本发明采用低速大压下的轧制方式和正火热处理方式，有效避免钢板直接入水造成表面产生较厚的马氏体层，并避免采用调质处理，从而有效地解决了特大厚度钢板整体性能不均匀、板厚1/2位置性能难以保证，以及调质处理成本高的问题。
【专利说明】
板厚二分之一处高韧性特厚钢板的生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种板厚二分之一处强韧性特厚钢板的生产方法，属于金属材料制造
技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着机械制造业的快速发展，客户对产品的质量要求越来越苛刻，如Q345B、Q345R 一般国家标准要求取样位置为钢板厚度1/4位置性能，而个别客户除按国标要求外，另增加 钢板厚度1/2位置性能，特别是对于150mm以上厚度规格钢板板厚1/2位置性能很难保证。
[0003] -般情况为保证特大厚度钢板板厚1/2位置性能，采用水冷处理，但此方法会在钢 板表面产生较厚的马氏体层，导致表面硬度较高，强度超出标准要求，造成整体性能不均 匀。或者采用调质处理，但对于普通正火钢板，因厚度太厚浪费大量生产产能，造成生产成 本过高，影响企业产品的竞争力。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种板厚二分之一处高韧性特厚钢板及其生产方法，采用低速大压下 的乳制方式和正火热处理方式，有效避免钢板直接入水造成表面产生较厚的马氏体层，并 避免采用调质处理，从而有效地解决了特大厚度钢板整体性能不均匀、板厚1/2位置性能难 以保证，以及调质处理成本高的问题。
[0005] 本发明所采取的技术方案是： 一种板厚二分之一处高韧性特厚钢板的生产方法，钢板采用Π 型控乳，乳制采用低速 大压下方式，二阶段开乳温度860°c~880°C，前三道次至少一道次单道次压下率为10%以 上。
[0006] 钢板采用正火处理;所述正火工艺为：正火温度880°C~910°C，加热系数1.5min/ mm~2.5min/mm，根据加热系数计算保温时间；正火后钢板先空冷至730°C~800°C，再进行 入水冷却。
[0007] 钢板入水冷却返红温度为600 °C~680 °C。
[0008] 钢板厚度为 150mm-200mm。
[0009] 钢板在单体炉内进行正火处理。
[0010] 钢板采用钢锭或连铸坯成材 上述钢板中化学成分满足c:0 · 14wt%~0· 18wt%，Mn: 1 · Owt%~1 · 55wt%，Nb+V+Ti< 0.15wt%〇
[0011] 本发明通过加强前部的控乳，保证钢板变形渗透到心部，再通过特殊的热处理工 艺，保证钢板表面、板厚1 /4、板厚1 /2位置组织、性能均匀。
[0012] 本发明采用低速大压下方式进行控乳，保证变形渗透到心部；采用正火及先空冷 再水冷的冷却方式，有效避免钢板直接入水造成表面产生较厚的马氏体层，并避免采用调 质处理，从而有效地解决了特大厚度钢板整体性能不均匀、板厚1/2位置性能难以保证，以 及调质处理成本高的问题。
[0013] 本发明采用低速大压下方式乳制是指乳制时尽量降低乳制速度，如乳制速度为 1.0-2.5m/s，通过低速乳制使乳制压力有足够的时间从钢板表面向心部传递，最终使变形 由表面渗透到心部，达到特厚板心部晶粒的细化的效果。
[0014] 本发明采用车底炉式单体炉优点在于钢板出炉控制方便，钢板出炉和入水冷却的 间隔时间以及冷却时间可以人为控制，进而可以实现钢板空冷到不同温度再入水冷却，同 时可以及时调整钢板入水时间。
[0015] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 本发明采用低速大压下的乳制方式和正火热处理方式，有效避免钢板直接入水造成表 面产生较厚的马氏体层，并避免采用调质处理，从而有效地解决了特大厚度钢板整体性能 不均匀、板厚1/2位置性能难以保证，以及调质处理成本高的问题。
[0016] 本发明生产的特大厚度钢板整体性能和组织均匀一致，板厚1/2位置性能良好，有 效的提高了生产效率，降低了生产成本。
【附图说明】
[0017] 图1、图2、图3为实施例1得到钢板表面、板厚1/4位置和板厚1/2位置的金相组织 图； 图4、图5、图6为实施例2得到钢板表面、板厚1 /4位置和板厚1 /2位置的金相组织图； 图7、图8、图9为实施例3得到钢板表面、板厚1 /4位置和板厚1 /2位置的金相组织图； 图10、图11、图12为实施例4得到钢板表面、板厚1/4位置和板厚1/2位置的金相组织图； 图13、图14、图15为实施例5得到钢板表面、板厚1 /4位置和板厚1 /2位置的金相组织图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明做进一步地说明； 本发明板厚二分之一处强韧性特厚钢板采用下述工艺制备： (1)控乳乳制：采用Π 型控乳，二阶段开乳温度860°C~880°C，晾钢厚度为成品厚度+ 70mm以上，且前三道次至少一道次单道次压下率为10%以上，同时乳制速度尽量低速，即低 速大压下，保证钢板变形渗透到心部。
[0019] (2)正火处理：正火温度880°C~910°C，保温时间1.5min/mm~2.5min/mm，保温结 束后，钢板表面温度空冷到730 °C~800 °C，再适当入水冷却。
[0020] (3)钢板入水时间根据成分和性能要求，返红温度为600°C~680°C。
[0021] 实施例1 钢种Q345B，厚度规格150mm，成分设计（按重量百分比）：C: 0.16%，Mn : 1.45%，P : 0·016%，S:0·005%，Cr:0·080%，Ni:0·050%，Mo:0·030%，Nb:0·008%，V:0·003%，Α1:0·035%，其 余为铁及不可避免的杂质。
[0022]本实施例采用下述工艺： (1)控乳:采用330mm连铸坯成材，二阶段开乳温度860°C，晾钢厚度220mm，第一道次压 下率11.3%，第二道次压下量10.2%。
[0023] (2)正火:在车底炉正火，正火温度880°C~900°C，加热系数为1.8min/mm，根据加 热系数计算保温时间；正火后钢板先空冷，再进行入水冷却，钢板入水时表面温度为730°C。
[0024] (3)根据性能要求入水时间为40s，出水后钢板返红温度635°C。
[0025]本实施所得150mm厚度Q345B力学性能检测见表1，金相组织见图1、图2、图3。
[0026]由表1、可见上、下1/4位置屈服强度差44Mpa，抗拉强度差33Mpa，与1/2位置屈服强 度差91Mpa，抗拉强度差71Mpa，完全满足标准要求(标准要求：屈服强度多285Mpa，抗拉强度 450Mpa~600Mpa)，延伸率24%以上，比标准（19%)高5%，冲击功上、下1/4位置均值200J以上， 1/2位置均值100J以上。
[0027]由图1、图2、图3可见钢板表面为铁素体+珠光体，板厚1 /4位置、1 /2位置均为铁素 体+珠光体+少量贝氏体，说明钢板整个厚度组织均匀，性能均匀，完全满足客户的板厚1/2 位置特殊性能要求。
[0028] 表1 150mm厚Q345B力学性能检测数据
实施例2 钢种Q345D，厚度规格180mm，成分设计（按重量百分比）：C: 0.15%，Mn : 1.48%，P: 0.017%,S:0.004%,Cr：0.070%,Ni：0.060%, Mo：0.032%,Nb：0.015%,V:0.004%,A1：0.036%, 其余为铁及不可避免的杂质。
[0029]本实施例采用下述工艺： (1)控乳:采用钢锭成材，二阶段开乳温度880°C，晾钢厚度250mm，第一道次压下率10%， 第二道次压下率11%。
[0030] (2)正火:在车底炉正火，正火温度890°C~910°C，加热系数为2.0min/mm，根据加 热系数计算保温时间；正火后钢板先空冷，再进行入水冷却。钢板入水时表面温度为740°C。
[0031] (3)根据性能要求入水时间为60s，出水后钢板返红温度630°C。
[0032]本实施所得180mm厚度Q34?力学性能检测见表2,金相组织见图4、图5、图6。
[0033]由表2可见板厚1/4位置屈服强度差22Mpa，抗拉强度差24Mpa，与1/2位置屈服强度 差79Mpa，抗拉强度差55Mpa，完全满足标准要求(标准：屈服强度多275Mpa，抗拉强度450Mpa ~600Mpa)，延伸率25%以上，比标准（18%)高7%，冲击功板厚1/4位置均值200J以上，1/2位置 均值100J以上。
[0034]由图4、图5、图6可见钢板表面为铁素体+珠光体，板厚1 /4位置、1 /2位置均为铁素 体+珠光体+少量贝氏体，说明钢板整个厚度组织均匀，性能均匀，完全满足客户的板厚1/2 位置特殊性能要求。
[0035] 表2 180mm厚Q34?力学性能检测数据
实施例3 钢种Q345D，厚度规格200mm，成分设计（按重量百分比）：C:0.16%，Mn:1.50%，P: 0·014%，S:0·004%，Cr:0·083%，Ni:0·042%，M〇:0·028%，Nb:0·021%，V:0·005%，A1:0·040%，其 余为铁及不可避免的杂质。
[0036]本实施例采用下述工艺： (1)控乳：采用钢锭成材，二阶段开乳温度876°C，晾钢厚度270mm，第一道次压下量 11.1%，第二道次压下量10.4%。
[0037] (2)正火:在车底炉正火，正火温度900°C~910°C，加热系数为2.5min/mm，根据加 热系数计算保温时间；正火后钢板先空冷，再进行入水冷却，钢板入水时表面温度为770°C。 [0038] (3)根据性能要求入水时间为80s，出水后钢板返红温度600°C。
[0039]本实施所得180mm厚度Q34?力学性能检测见表3,金相组织见图7、图8、图9。
[0040]由表3、可见上、下1/4位置屈服强度差33Mpa，抗拉强度差25Mpa，与1/2位置屈服强 度差77Mpa，抗拉强度差56Mpa，完全满足标准要求（标准：屈服强度彡275Mpa，抗拉强度 450Mpa~600Mpa)，延伸24%以上，比标准（18%)高6%，冲击功上、下1/4位置均值200J以上，1/ 2位置均值100J以上。
[0041 ]由图7、图8、图9可见钢板表面为铁素体+珠光体，板厚1 /4位置、1 /2位置均为铁素 体+珠光体+少量贝氏体，说明钢板整个厚度组织均匀，性能均匀，完全满足客户的板厚1/2 位置特殊性能要求。
[0042] 表3 200mm厚Q34?力学性能检测数据
实施例4 钢种Q345B，厚度规格160mm，成分设计（按重量百分比）：C: Ο . 16%，Μη : 1.45%，P : 0.016%，S:0.003%，Cr:0.073%，Ni:0.032%，Mo:0.018%，Nb :0.005%，V:0.003%，Al:0.036%，其 余为铁及不可避免的杂质。
[0043]本实施例采用下述工艺： (1)控乳:采用330mm连铸坯成材，二阶段开乳温度870°C，晾钢厚度240mm，第一道次压 下量10.4%，第二道次压下量9.3%。
[0044] (2)正火:在车底炉正火，正火温度880°C~890°C，保温，保温加热的加热系数为 1.5min/mm，根据加热系数计算保温时间；正火后钢板先空冷，再进行入水冷却，钢板入水时 表面温度为800 °C。
[0045] (3)根据性能要求入水时间为40s，出水后钢板返红温度680°C。
[0046] 本实施所得160mm厚度Q345B力学性能检测见表4，金相组织见图10、图11、图12。
[0047]由表4可见，上、下1/4位置屈服强度差44Mpa，抗拉强度差33Mpa，与1/2位置屈服强 度差91Mpa，抗拉强度差71Mpa，完全满足标准要求(标准要求：屈服强度多285Mpa，抗拉强度 450Mpa~600Mpa)，延伸率24%以上，比标准（19%)高5%，冲击功上、下1/4位置均值200J以上， 1/2位置均值100J以上。
[0048]由图10、图11、图12可见钢板表面为铁素体+珠光体，板厚1/4位置、1/2位置均为铁 素体+珠光体+少量贝氏体，说明钢板整个厚度组织均匀，性能均匀，完全满足客户的板厚1/ 2位置特殊性能要求。
[0049] 表4 160mm厚Q345B力学性能检测数据 实施例5
钢种Q345D，厚度规格190mm，成分设计（按重量百分比）：C: Ο . 16%，Μη : 1.45%，P : 0.017%，S:0.003%，Cr:0.063%，Ni:0.052%，Mo:0.038%，Nb :0.006%，V:0.005%，Al:0.035%，其 余为铁及不可避免的杂质。
[0050]本实施例采用下述工艺： (1)控乳：采用钢锭成材，二阶段开乳温度875°C，晾钢厚度260mm，第一道次压下量 11.5%，第二道次压下量8.7%。
[0051 ] (2)正火:在车底炉正火，正火温度890°C~900°C，保温，保温加热的加热系数为 1.7min/mm，根据加热系数计算保温时间；正火后钢板先空冷，再进行入水冷却，钢板入水时 表面温度为780 °C。
[0052] (3)根据性能要求入水时间为43s，出水后钢板返红温度660°C。
[0053] 本实施所得190mm厚度Q34?力学性能检测见表5，金相组织见图13、图14、图15。
[0054]由表5可见，上、下1/4位置屈服强度差44Mpa，抗拉强度差33Mpa，与1/2位置屈服强 度差91Mpa，抗拉强度差71Mpa，完全满足标准要求(标准要求：屈服强度多285Mpa，抗拉强度 450Mpa~600Mpa)，延伸率24%以上，比标准（19%)高5%，冲击功上、下1/4位置均值200J以上， 1/2位置均值100J以上。
[0055]由图13、图14、图15可见钢板表面为铁素体+珠光体，板厚1/4位置、1/2位置均为铁 素体+珠光体+少量贝氏体，说明钢板整个厚度组织均匀，性能均匀，完全满足客户的板厚1/ 2位置特殊性能要求。
[0056] 表5 190mm厚Q34?力学性能检测数据
【主权项】
1. 一种板厚二分之一处高韧性特厚钢板的生产方法，其特征在于:所述钢板采用Π 型 控乳，乳制采用低速大压下方式，二阶段开乳温度860°C~880°C，前三道次至少一道次单道 次压下率为10%以上。2. 根据权利要求1所述的板厚二分之一处高韧性特厚钢板的生产方法，其特征在于:所 述钢板采用正火处理；所述正火工艺为：正火温度880°C~910°C，加热系数1.5min/mm~ 2.5min/mm，根据加热系数计算保温时间；正火后钢板先空冷至730°C~800°C，再进行入水 冷却。3. 根据权利要求1所述的板厚二分之一处高韧性特厚钢板的生产方法，其特征在于:所 述钢板入水冷却返红温度为600 °C~680 °C。4. 根据权利要求1所述的板厚二分之一处高韧性特厚钢板的生产方法，其特征在于所 述钢板厚度为150mm-200mm。5. 根据权利要求1所述的板厚二分之一处高韧性特厚钢板的生产方法，其特征在于:所 述钢板在单体炉内进行正火处理。6. 根据权利要求1所述的板厚二分之一处高韧性特厚钢板的生产方法，其特征在于:所 述钢板采用钢锭或连铸坯成材。
【文档编号】C22C38/12GK105969964SQ201610493723
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】邓建军, 谷盟森, 韦明, 王青, 王会岭, 张鹏云, 刘利香, 刘丹, 张亚丽, 张西忠, 付冬阳, 宋庆吉, 赵喜伟, 靳兴亚
【申请人】舞阳钢铁有限责任公司