一種q345工程用鋼及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種Q345工程用鋼，其組分及重量百分比含量為：C：0.15～0.18%，Si：0.2～0.5%，Mn：1.25～1.45%，P≤0.03%，S≤0.03%，Als：0.015～0.06%；生產(chǎn)步驟：轉(zhuǎn)爐冶煉并連鑄成坯；對(duì)連鑄坯加熱；軋制，先進(jìn)行寬展，再進(jìn)行縱向軋制；冷卻；進(jìn)行矯直、精整。本發(fā)明在其僅以C、Si、Mn、Al為最基本元素下，其性能完全滿足GB/T1591-2008標(biāo)準(zhǔn)要求，且塑性和韌性性還有較大的富余量，鋼板的溫度沖擊符合E級(jí)板沖擊要求，即屈服強(qiáng)度≥360Mpa，抗拉強(qiáng)度≥520Mpa，延伸率A≥25%，0℃以上溫度平均沖擊功不低于133J，且冷彎合格，并且生產(chǎn)流程短、能源消耗少，生產(chǎn)成本大大降低。
【專利說明】一種Q345工程用鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工程用鋼及其生產(chǎn)方法，具體地屬于一種Q345工程用鋼及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的低合金鋼一般通過添加Nb、V等合金元素來達(dá)到晶粒細(xì)化和性能強(qiáng)化。隨著鋼鐵行業(yè)進(jìn)入微利時(shí)代，減量化生產(chǎn)勢在必行。開發(fā)新一代鋼鐵生產(chǎn)工藝流程，提出在其主要環(huán)節(jié)的材料加工過程中，應(yīng)實(shí)現(xiàn)添加合金元素減量化、在不添加或少添加合金元素的條件下，生產(chǎn)出高性能的鋼材。國內(nèi)高強(qiáng)度鋼種的生產(chǎn)已經(jīng)開始采用減量化的軋制工藝，從Q235向Q345的升級(jí)研究已經(jīng)成熟，在工廠試軋成功并生產(chǎn)。[0003]為了降低生產(chǎn)成本，不添加低合金化學(xué)成分中的合金Nb、V，僅依靠C、Mn達(dá)到鋼板性能要求。但是由于合金元素的降低，會(huì)使鋼板屈服、抗拉性能降低。武鋼集團(tuán)鄂鋼4300_寬厚板廠借助軋機(jī)先進(jìn)工藝設(shè)備，通過不添加合金V，適當(dāng)調(diào)整化學(xué)成分中的C、Mn含量，優(yōu)化控軋控冷工藝，生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)異的低合金鋼板。
[0004]經(jīng)檢索，專利號(hào)為CN 1643174A “低合金鋼”和專利號(hào)為CN 102899556 A “一種低合金中厚板的生產(chǎn)方法”分別對(duì)低合金系列鋼的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了公開，但是涉及的鋼板實(shí)際化學(xué)成分合金元素有Nb、V、B、T1、Mo等，成本昂貴；湘鋼對(duì)于16mm及以下Q34?鋼板不僅添加合金元素Nb，而且軋制工藝仍然采用控制軋制，導(dǎo)致煉鋼和軋鋼成本雙重增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于在保證Q345的力學(xué)性能的前提下，提供一種不添加低合金化學(xué)成分中的Nb、V等微合金元素，僅依靠C、Mn達(dá)到鋼板性能要求的Q345工程用鋼及其生產(chǎn)方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)上述目的的措施:
一種Q345工程用鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.15-0.18%，S1:0.2-0.5%，Mn:1.25 -1.45%, P ( 0.03%, S - 0.03%, Als:0.015 -0.06%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)，并滿足:CEV≥0.44%。
[0007]生產(chǎn)一種Q345工程用鋼的方法，其步驟:
1)轉(zhuǎn)爐冶煉并連鑄成坯；
2)對(duì)連鑄坯加熱，控制加熱溫度在1150-1190°C，均熱時(shí)間不低于30min，加熱速率控制在 8 -llmin/cm;
3)進(jìn)行軋制，先進(jìn)行寬展，再進(jìn)行縱向軋制；
當(dāng)產(chǎn)品的厚度≥16mm時(shí)，控制其開軋溫度不低于1070°C，平均道次壓下率不低于15%，控制終軋溫度在900-950°C ；
當(dāng)產(chǎn)品的厚度大于16mm時(shí)，粗軋進(jìn)行分段軋制，控制其第一階段開軋溫度不低于10700C，控制其第二階段開軋溫度在890-950°C，中間坯厚度按照成品板厚的2-4倍控制，控制精軋終軋溫度在820-850°C ；
4)進(jìn)行冷卻，當(dāng)產(chǎn)品厚度<20_時(shí)，采用常規(guī)空冷即可；
當(dāng)產(chǎn)品厚度大于20_時(shí)，采用二次冷卻方式冷卻；冷卻速度為3-8°C /S，返紅溫度控制在 600 -660。。；
5)進(jìn)行矯直、精整。
[0008]本發(fā)明中各元素及主要工序的作用:
C:C用于提高鋼板強(qiáng)度和淬火性，當(dāng)C含量0.23%超過時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此Q345工程用鋼，含碳量一般不超過0.20%。
[0009]S1:在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，但是如果Si含量超過0.5%，會(huì)降低鋼的韌性和焊接性能，優(yōu)選含量為0.2-0.5%。
[0010]Mn:是良好的脫氧劑和脫硫劑，工業(yè)用鋼中一般均含有一定量的Mn。在碳素鋼中加入0.70%以上Mn，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。
[0011]P:在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞，因此規(guī)定鋼中含P量小于0.03%,并且P含量越低越好。
[0012]S:硫在通常情況下也是有害元素，使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在實(shí)際軋制時(shí)易造成裂紋；而且鋼種硫化物夾雜影響鋼的各向異性，對(duì)焊接性能也不利，降低耐腐蝕性，所以要求S含量小于0.03%。
[0013]Als:鋁是鋼中常用的脫氧劑，文獻(xiàn)表明:當(dāng)Als在0.015%-0.030%的范圍時(shí)，可以有效地降低鋼種氧含量，提高鋼的純凈度；另外鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性。
[0014]CEV:把鋼中合金元素(包括碳)的含量按其作用換自成碳的相當(dāng)含量，稱為該種鋼材的碳當(dāng)量，可作為評(píng)定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。碳鋼中的元素除C外，主要是Mn和Si，它們的含量增加，焊接性變差，但其作用不及碳強(qiáng)烈。國際焊接學(xué)會(huì)推薦的碳當(dāng)量公式為 CE (IIff)%=C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15? 對(duì)于 Q345 工程用鋼，CEV 優(yōu)選 0.44% 以下。
按照產(chǎn)品厚度進(jìn)行不同軋制工藝的目的:
對(duì)于產(chǎn)品的厚度< 16_采用普通軋制，主要目的是通過對(duì)加熱粗化的初始奧氏體晶粒反復(fù)變形一再結(jié)晶，使之細(xì)化，并從Y — α相變后得到細(xì)小的α晶粒。在這種變形機(jī)制中，道次變形量對(duì)奧氏體再結(jié)晶晶粒的大小具有主要的影響。如果道次壓下量較小，不足以使鋼板被軋透，那么在鋼板表面將發(fā)生奧氏體的再結(jié)晶過程，而內(nèi)部原始晶粒非但沒有被細(xì)化反而繼續(xù)生長，導(dǎo)致由于鋼板內(nèi)外晶粒尺寸大小不一而出現(xiàn)混晶現(xiàn)象。所以在軋制的過程中，道次壓下量要足夠大，減少在奧氏體部分再結(jié)晶區(qū)的軋制道次。
[0015]對(duì)于16mm以上鋼板采用常規(guī)的兩階段控制軋制，即奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)域軋制階段(粗軋)和奧氏體未再結(jié)晶區(qū)域軋制階段(精軋)；中間坯厚度為成品厚度的2-4倍。一階段軋制在1070°C以上進(jìn)行，即在奧氏體再結(jié)晶區(qū)變形，晶粒不斷細(xì)化；二階段開軋溫度要控制在890-950°C，即在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)變形，變形后的奧氏體晶粒將不再發(fā)生再結(jié)晶。此時(shí)，隨著壓下量的增加，奧氏體晶粒將沿著軋制方向被壓扁拉長，同時(shí)晶粒內(nèi)部產(chǎn)生大量的變形帶以及大量的位錯(cuò)、亞結(jié)構(gòu)。鋼板終軋溫度控制在820-850°C，當(dāng)軋制結(jié)束后發(fā)生Y — α相變時(shí)，在未變形的奧氏體晶界和變形帶上都將產(chǎn)生形核點(diǎn)，這樣就使形核點(diǎn)增多，從而使相變后的鐵素體晶粒更加細(xì)化，使產(chǎn)品具有較好的拉伸性能，較好的低溫韌性及焊接性能。
[0016]按照產(chǎn)品厚度進(jìn)行不同冷卻的目的:
軋后控制冷卻是為了改善鋼材的組織狀態(tài)，細(xì)化奧氏體組織，阻止或延遲碳、氮化物在冷卻過程中過早析出，使其在鐵素體中彌散析出，提高強(qiáng)度，同時(shí)減小珠光體團(tuán)的尺寸，細(xì)化珠光體片層間距，改善鋼材的綜合力學(xué)性能。對(duì)于20mm以下鋼板，由于鋼板長度較長，溫降快，鋼板表面溫度較低，采用常規(guī)空冷即可獲得珠光體和鐵素體組織；對(duì)于20mm以上鋼板，須控制鋼板冷卻速率，達(dá)到既定冷卻相變點(diǎn)，獲得珠光體和鐵素體組織。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在其僅為C、S1、Mn、Al最基本元素下，其性能完全滿足GB/T1591-2008標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，塑性和韌性性還有較大的富余量，鋼板的溫度沖擊符合E級(jí)板沖擊要求，即屈服強(qiáng)度≥360Mpa，抗拉強(qiáng)度≥520Mpa，延伸率A≥25%，(TC以上溫度平均沖擊功不低于133J，且冷彎合格，并且生產(chǎn)流程短、能源消耗少，生產(chǎn)成本大大降低。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述:
表I為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的取值列表；
表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例性能監(jiān)測情況列表。
[0019]本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn):
1)轉(zhuǎn)爐冶煉并連鑄成坯；
2)對(duì)連鑄坯加熱，控制加熱溫度在1150~1190°C，均熱時(shí)間不低于30min，加熱速率控制在 8 ~llmin/cm;
3)進(jìn)行軋制，先進(jìn)行寬展，再進(jìn)行縱向軋制；
當(dāng)產(chǎn)品的厚度≥16mm時(shí)，控制其開軋溫度不低于1070°C，平均道次壓下率不低于15%，控制終軋溫度在900~950°C ；
當(dāng)產(chǎn)品的厚度大于16mm時(shí)，粗軋進(jìn)行分段軋制，控制其第一階段開軋溫度不低于10700C，控制其第二階段開軋溫度在890~950°C，中間坯厚度按照成品板厚的2~4倍控制，控制精軋終軋溫度在820~850°C ；
4)進(jìn)行冷卻，當(dāng)產(chǎn)品厚度<20_時(shí)，采用常規(guī)空冷即可；
當(dāng)產(chǎn)品厚度大于20_時(shí)，采用二次冷卻方式冷卻；冷卻速度為3~8°C /S，返紅溫度控制在 600 ~660。。；
5)進(jìn)行矯直、精整。
[0020]表I本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例冶煉化學(xué)成分(Wt%)
【權(quán)利要求】
1.一種Q345工程用鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.15~0.18%，S1:0.2~0.5%, Mn:1.25 ~L 45%, P-0.03%, S-0.03%, Als:0.015 ~0.06%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)，并滿足=CEV ( 0.44%。
2.生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的一種Q345工程用鋼的方法，其步驟: 1)轉(zhuǎn)爐冶煉并連鑄成坯； 2)對(duì)連鑄坯加熱，控制加熱溫度在1150~1190°C，均熱時(shí)間不低于30min，加熱速率控制在 8 ~llmin/cm; 3)進(jìn)行軋制，先進(jìn)行寬展，再進(jìn)行縱向軋制； 當(dāng)產(chǎn)品的厚度≤16mm時(shí)，控制其開軋溫度不低于1070°C，平均道次壓下率不低于15%，控制終軋溫度在900~950°C ； 當(dāng)產(chǎn)品的厚度大于16mm時(shí)，粗軋進(jìn)行分段軋制，控制其第一階段開軋溫度不低于1070°C，控制其第二階段開軋溫度在890~950°C，中間坯厚度按照成品板厚的2~4倍控制，控制精軋終軋溫度在820~850°C ； 4)進(jìn)行冷卻，當(dāng)產(chǎn)品厚度<20_時(shí)，采用常規(guī)空冷即可； 當(dāng)產(chǎn)品厚度大于20_時(shí)，采用二次冷卻方式冷卻；冷卻速度為3~8°C /S，返紅溫度控制在 600 ~660。。； 5)進(jìn)行矯直、精整。
【文檔編號(hào)】B21B37/74GK103451520SQ201310440905
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】鮑海燕, 王成, 操芬, 楊波, 嚴(yán)明, 蘇亮 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司