專利名稱：一種短流程制造低成本特厚鋼板的方法
一種短流程制造低成本特厚鋼板的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種厚度在80 150mm特厚鋼板的生產(chǎn)方法，尤其是采用短流程低能耗的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
特厚鋼板作為鋼材中的高端、高附加值品種，由于其應(yīng)用領(lǐng)域廣，生產(chǎn)技術(shù)難度大，多年來一直是從事冶金行業(yè)人員研究的焦點(diǎn)和冶金企業(yè)追逐的熱點(diǎn)。在我國，特厚板的研究起步較晚，特別是成品厚度在80mm以上的鋼板。由于近年來我國各行業(yè)如大型機(jī)械和結(jié)構(gòu)的制造、軍工、造船、鍋爐容器、深海石油開發(fā)裝備、核電等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，對特厚規(guī)格的鋼板的需求量也日益增多。但生產(chǎn)這類規(guī)格的鋼板存在很大技術(shù)難度，目前我國這類鋼板仍主要依賴進(jìn)口。
鑒于這種厚度規(guī)格的鋼板在諸多行業(yè)建設(shè)中的重要和無可替代性，國內(nèi)一些冶金企業(yè)也越來越認(rèn)識到其重要性，投入大量人力物力進(jìn)行研究。從效果上看，采用300mm厚的連鑄坯生產(chǎn)厚度80mm以下的特厚鋼板還能保證成材率，80mm以上的由于壓縮比不夠，性能無法滿足要求，成材率很低；采用模鑄方式生產(chǎn)大鋼錠，再進(jìn)行鍛軋生產(chǎn)厚規(guī)格鋼板，由于鑄錠的內(nèi)部質(zhì)量差，軋制時不僅需要很大的壓縮比，而且成品鋼板的探傷很難保證，成材率低不說，軋制節(jié)奏也很慢，嚴(yán)重地制約了產(chǎn)能；采用電渣方式雖大大消除了內(nèi)部質(zhì)量缺陷，但存在能耗大、污染嚴(yán)重的問題，效率低且不適合大批量生產(chǎn)。采用復(fù)合疊軋方式生產(chǎn)特厚板是比較可行的生產(chǎn)方式，不僅成材率高，而且提高了鋼材的內(nèi)部質(zhì)量。但目前的研究普遍認(rèn)為即使復(fù)合疊軋同樣要采用相對較大的壓縮比(一般在3以上)才能生產(chǎn)150mm以下的特厚板。這樣的組合坯料厚度也至少在300mm以上，通過常規(guī)的步進(jìn)梁式加熱爐已經(jīng)無法加熱。需要通過室式爐加熱才能保證心部溫度，進(jìn)而保證復(fù)合界面的融合效果。而室式爐加熱能耗一般是步進(jìn)梁式加熱爐能耗的1.5 2倍，且室式爐加熱組坯需要吊裝，工藝非常繁瑣，同時由于厚度大，加熱及出爐后的溫差變化會影響鋼板板形，降低產(chǎn)品質(zhì)量，影響生產(chǎn)效率。
“一種疊軋焊工藝生產(chǎn)特厚板方法”專利(公開號CN 102009332A)采用氬弧焊方式封焊鋼板四周，但運(yùn)用氬弧焊焊接的焊縫熔深較淺，工業(yè)生產(chǎn)時，在很大的軋制力作用下，復(fù)合坯很容易在焊縫處錯裂，無法完全復(fù)合。
“低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q460C特厚板及其生產(chǎn)方法”專利(公開號CN 102041438A)運(yùn)用模鑄方式生產(chǎn)平均厚度890mm的鋼錠，采用的平均壓縮比為7.4，不僅在軋前加熱時需要消耗大量的能力，而且成材率低。
“一種真空復(fù)合軋制特厚板的方法”專利(公開號CN 101773931A)采用電阻爐加熱組合坯料，電阻爐不僅造價成本高，且不能 利用冶金行業(yè)自產(chǎn)的煤氣進(jìn)行加熱，進(jìn)一步增加了生產(chǎn)成本，另外該發(fā)明的壓縮比達(dá)到了 5.4。
“真空電子束焊接方法”專利(公開號CN 101590596A)采用兩塊厚度300mm的連鑄坯真空封焊生產(chǎn)厚度150mm的鋼板，壓縮比為4，加熱時不僅需要消耗大量熱能，而且降低了軋制節(jié)奏，降低了生產(chǎn)效率。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供一種所需能耗小、產(chǎn)品質(zhì)量好的短流程制造低成本特厚鋼板的方法。
本發(fā)明短流程制造低成本特厚鋼板的具體生產(chǎn)工藝如下:
1)原料選用碳當(dāng)量≤0.45%的低合金鋼種，經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、VD或RH處理后，中間包澆注,連鑄出表面質(zhì)量好、中心等軸晶率> 10%、平直度< 1.0mm/mm2的優(yōu)質(zhì)板坯。
2)下線鑄坯沿長度方向切割，尺寸規(guī)格:寬度為900 2300mm、厚度為100 150mm。將切后坯料進(jìn)行堆垛緩冷，緩冷20 30小時，同時注意坯料保溫。保溫后對坯料進(jìn)行表面和側(cè)面清理加工，并保證表面為連鑄坯外弧面，其粗糙度達(dá)到6.3 μ m。
3)將加工后兩塊坯料的表面對合，并進(jìn)入真空室抽真空和電子束焊接，要求真空度< 7.5Xl(T2Pa，加速電壓80 lOOkV、電流強(qiáng)度100 150mA、焊接速度200 400mm/min,組合還的厚度為200 300mm。
4)完成封焊的組合坯經(jīng)輥道送入步進(jìn)梁式加熱爐加熱，加熱經(jīng)預(yù)熱、加熱、保溫三階段。其中預(yù)熱采用緩慢的加熱速度，冷裝控制在12 13min/cm ;加熱段加熱速度采用常速；均熱段保溫時間根據(jù)鋼種延長O 30min，使復(fù)合面充分愈合。出鋼機(jī)快速出爐，出爐溫度》1100°C，輥道快速送下一工序。
5)組合坯經(jīng)除磷后，進(jìn)軋機(jī)軋制，根據(jù)鋼種的工藝需求可采用直接軋制或TMCP軋制，但無論直接軋制還是控軋再結(jié)晶軋制階段，均需保證高溫慢速軋制，粗軋開軋溫度^ 1050°C，首道次壓下率> 10%，通過軋機(jī)后，快速調(diào)整節(jié)奏，進(jìn)行下一道次軋制，使坯料始終在較高的溫度下軋制，粗軋終軋溫度> 900°C，累計壓下率> 30%。精軋開軋終軋溫度盡量控軋在各鋼種工藝參數(shù)下限，壓縮比根據(jù)成品厚度設(shè)定，但最大壓縮比控制在2.5，更大會降低軋制節(jié)奏，影響生產(chǎn)效率，最小控制在1.8，更小壓縮比現(xiàn)行工藝實(shí)現(xiàn)困難。最后根據(jù)鋼板性能需要進(jìn)行軋后空冷或控冷及熱處理。
本發(fā)明用組合坯通過步進(jìn)梁式加熱爐加熱、以1.8 2.5較小的壓縮比生產(chǎn)的特厚鋼板產(chǎn)品質(zhì)量好，性能均勻，能耗低，軋制節(jié)奏快，適合工業(yè)化大生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1鋼板1/4處金相組織。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2鋼板1/4處金相組織。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例2鋼板1/2處金相組織。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1
本發(fā)明該實(shí)施例選用2塊120mm厚的Q235B連鑄坯進(jìn)行表面清理，對焊接面也即鑄坯外弧面進(jìn)行機(jī)加工，粗糙度達(dá)到6.3 μ m以上。然后將2塊焊接面對齊的組合坯推入真空室預(yù)熱焊接，焊接室真空度為1.5X10_2Mpa，加速電壓為lOOkV、焊接電流為120mA、焊接速度為250mm/min。焊后組合坯通過輥道送入步進(jìn)梁式加熱爐進(jìn)行加熱，預(yù)熱段加熱速度12min/cm，均熱段延長15min，全部加熱時間為4.5小時，出爐溫度1148°C，由輥道快速送入下一工序。粗軋階段開軋溫度為1100°C，首道次壓下率為11%，一階段累計壓下率為31 %;精軋開軋溫度為940°C，終軋溫度為880°C，壓縮比為2.5，軋后空冷。成品鋼板最終厚度為92mm,經(jīng)超聲波探傷達(dá)到JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)I級水平。實(shí)施例化學(xué)成分、力學(xué)性能如表I和表2中所示。結(jié)果表明其性能均滿足該鋼種的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。鋼板的金相組織為鐵素體+珠光體，如圖1和圖2所示。
實(shí)施例2
本發(fā)明該實(shí)施例選用2塊150mm厚Q345D的連鑄坯進(jìn)行表面清理，對焊接面也即鑄坯外弧面進(jìn)行機(jī)加工，粗糙度達(dá)到6.3μπι以上。然后將2塊焊接面對齊的組合坯推入真空室預(yù)熱焊接，焊接室真空度為2.0X 10_2Mpa、加速電壓為lOOkV、焊接電流為120mA、焊接速度為200mm/min。焊后組合坯通過輥道送入步進(jìn)梁式加熱爐進(jìn)行加熱，預(yù)熱段加熱速度13min/cm，均熱段延長25min，全部加熱時間為6小時，出爐溫度1186°C，由輥道快速輸送給下一工序。粗軋階段開軋溫度為1100°C，首道次壓下率為10%，一階段累計壓下率為30% ;精軋開軋溫度為890°C，終軋溫度為820°C，壓縮比為2，軋后空冷。成品鋼板最終厚度為145mm，經(jīng)超聲波探傷達(dá)到JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)I級水平。實(shí)施例化學(xué)成分、力學(xué)性能如表I和表2所示，結(jié)果表明其性能均滿足該鋼種的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。鋼板的金相組織為鐵素體+珠光體，如圖2和圖3所示。
表I本發(fā)明實(shí)施例化學(xué)成分(wt, % )
權(quán)利要求
1.一種短流程制造低成本特厚鋼板的方法，其特征在于選用碳當(dāng)量< 0.45%的普碳低合金鋼，經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、VD或RH處理后，連鑄成板坯；板坯切割后堆垛緩冷，緩冷20 30小時，保溫后對坯料表面，也即連鑄坯外弧面和側(cè)面進(jìn)行清理，使表面粗糙度達(dá)到6.3 μ m ;將兩塊坯料的表面對合后進(jìn)行抽真空和電子束焊接，組合坯厚度為200 300mm ；組合坯經(jīng)輥道送入步進(jìn)梁式加熱爐，預(yù)熱采用緩慢的加熱速度，冷裝控制在12 13min/cm，加熱段加熱速度采用常速，均熱段保溫時間延長O 30min，出爐溫度彡1100°C;組合坯經(jīng)除磷后，進(jìn)軋機(jī)軋制，采用直接軋制或TMCP軋制，粗軋開軋溫度> 1050°C，粗軋終軋溫度≥900°C，首道次壓下率> 10%，累計壓下率> 30% ;精軋開軋終軋溫度控軋在各鋼種工藝參數(shù)下限，壓縮比控制在1.8 2.5，軋后空冷或控冷及熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程制造低成本特厚鋼板的方法，其特征在于所述板坯的中心等軸晶率> 10%、平直度彡1.0mm/mm2，寬度為900 2300_、厚度為100 150_。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程制造低成本特厚鋼板的方法，其特征在于所述抽真空的真空度< 7.5X10_2Pa ;所述電子束焊接的加速電壓80 lOOkV、電流強(qiáng)度100 150mA、焊接速度200 400mm/mi η。
全文摘要
本發(fā)明提供一種短流程制造低成本特厚鋼板的方法，經(jīng)冶煉、連鑄，切割后堆垛緩冷，緩冷20～30小時，對坯料表面和側(cè)面進(jìn)行清理，粗糙度達(dá)到6.3μm；將兩塊坯料對合后進(jìn)行抽真空和焊接，厚度200～300mm；送步進(jìn)梁式加熱爐，預(yù)熱采用緩慢的加熱速度，冷裝12～13min/cm，加熱段采用常速，均熱段保溫時間延長0～30min，出爐溫度≥1100℃；除磷后采用直接軋制或TMCP軋制，粗軋開軋溫度≥1050℃，首道次壓下率≥10％，累計壓下率≥30％；精軋開軋終軋溫度控軋在工藝參數(shù)下限，壓縮比1.8～2.5，軋后空冷或控冷及熱處理。本發(fā)明以較小的壓縮比生產(chǎn)的特厚鋼板產(chǎn)品質(zhì)量好，性能均勻，能耗低，軋制節(jié)奏快，適合工業(yè)化大生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。
文檔編號C21D8/02GK103160666SQ20111041853
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者王儲, 高強(qiáng), 王文仲, 胡昕明, 梁福鴻 申請人:鞍鋼股份有限公司