一種爐卷軋機(jī)生產(chǎn)薄規(guī)格高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種爐卷軋機(jī)生產(chǎn)薄規(guī)格高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼的制造方法，該鋼的化學(xué)成分按重量百分比為，C：0.02～0.10%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.10～1.60%，P：≤0.010%，S：≤0.0050%，Ni：0.10～0.60%，Cu：≤0.50%，Mo：≤0.50%，Cr：≤0.60%，Nb：≤0.060%，V：≤0.040%，Ti：≤0.035%，B：≤0.0020%，Alt：0.020～0.050%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，通過(guò)冶煉及精煉，合理的控軋控冷工藝及熱處理工藝生產(chǎn)。本發(fā)明鋼板性能優(yōu)良，抗拉強(qiáng)度為630～780MPa，屈服強(qiáng)度為500～600MPa，延伸率為≥18%，屈強(qiáng)比≤0.85，-40℃低溫韌性≥100J，具有良好的強(qiáng)韌性匹配及低屈強(qiáng)比，抗震性能優(yōu)異，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】一種爐卷軋機(jī)生產(chǎn)薄規(guī)格高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高性能結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，具體的說(shuō)是一種爐卷軋機(jī)生產(chǎn)薄規(guī) 格高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近些年以來(lái)，國(guó)內(nèi)外低合金高強(qiáng)鋼在冶金工藝上大量采用了低碳微合金化、高純 均質(zhì)化和晶粒細(xì)化技術(shù)生廣。隨著晶粒不斷細(xì)化，鋼的強(qiáng)度和初性得到提1?的同時(shí)，也提1? 了鋼的屈強(qiáng)比。一般高強(qiáng)度細(xì)晶粒鋼的屈強(qiáng)比超過(guò)0.85,甚至超過(guò)0.90。對(duì)于一般工程結(jié) 構(gòu)，相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)條件對(duì)屈強(qiáng)比的限定較寬。但對(duì)于抗震耗能設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 和塑性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，隨著鋼的屈服強(qiáng)度提高到420MPa以上，從安全性角度考慮，設(shè)計(jì)部門對(duì) 屈強(qiáng)比的要求進(jìn)行嚴(yán)格限定從未有松動(dòng)。
[0003] 對(duì)鋼鐵技術(shù)研究以及鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，為滿足（超）高層建筑這類重要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 用鋼使用需求，迫切需要研發(fā)新型高性能結(jié)構(gòu)用鋼，使其具有高強(qiáng)度（500MPa以上）、低屈 強(qiáng)比（屈強(qiáng)比< 0. 85)、優(yōu)異的低溫韌性、良好的焊接性能和耐候性能等諸多特點(diǎn)。
[0004] 我國(guó)鐵路橋梁建設(shè)向高速、重載、大跨度、全焊節(jié)點(diǎn)等方向發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)使用橋 梁鋼屈服強(qiáng)度范圍一般為345?420MPa。為適應(yīng)橋梁技術(shù)進(jìn)步的要求，集高強(qiáng)度、高韌性、 低屈強(qiáng)比等多項(xiàng)性能為一體的高性能結(jié)構(gòu)鋼，是一批待建大跨重載鐵路橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的首 選材料。
[0005] 為滿足大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁、（超）高層建筑對(duì)高性能結(jié)構(gòu)鋼的需求，工程結(jié)構(gòu)用鋼板 向著高強(qiáng)度、高韌性、低屈強(qiáng)比等高性能方向發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種爐卷軋機(jī)生產(chǎn)薄規(guī)格高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，該方法 通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)、控軋控冷工藝及合理的熱處理工藝，獲得性能優(yōu)異的低屈強(qiáng)比高強(qiáng) 結(jié)構(gòu)用鋼板。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種爐卷軋機(jī)生產(chǎn)薄規(guī)格高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，其特征在于：該方法中， 鋼板的化學(xué)成分按重量百分比為，C :0. 02?0. 10%，Si :0. 20?0. 50%，Mn :1. 10? 1. 60%，P :彡 0· 010%，S :彡 0· 0050%，Ni :0· 10 ?0· 60%，Cu :彡 0· 50%，Mo :彡 0· 50%， Cr ： ^ 0. 60 %, Nb ： ^ 0. 060 %, V ： ^ 0. 040 %, Ti ： ^ 0. 035 %, B ： ^ 0. 0020 %, Alt ： < 0. 050%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；化學(xué)成分中的雜質(zhì)元素控制為：0< 0. 0010%， N彡0· 0080%，H彡0· 0003% ;包括以下工序：
[0009] 冶煉連鑄工藝：鐵水脫硫預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH真空處理、連鑄；鐵水脫硫 處理后硫含量控制在[S] < 0. 002%，轉(zhuǎn)爐嚴(yán)格控制[P]含量，LF采用白渣操作脫硫脫氧， RH抽真空處理嚴(yán)格控制氣體含量；連鑄控制中包溫度在液相線+5?35°C ;
[0010] 卷曲爐工藝：卷曲爐溫度控制在750?950°C ;
[0011] 軋制工藝：采用控軋控冷技術(shù)，連鑄坯加熱溫度為1160°C?1250°C，卷曲爐進(jìn)行 軋制時(shí)鋼板厚度< 30mm，首次入卷曲爐軋制時(shí)鋼板溫度彡900°C，終軋溫度為780?950°C， 拋鋼速度為〇. 5?3. Om/s ;
[0012] 控冷工藝：乳后控制冷卻，控冷后返紅溫度為450?650°C，隨后空冷。
[0013] 該制造方法還包括以下熱處理工序：
[0014] 鋼板加熱到450?600°C之間，進(jìn)行回火熱處理，回火時(shí)間控制在（1.0?3.0) min/mmX 板厚 +IOmin0
[0015] 化學(xué)成分是影響連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量與鋼板性能的關(guān)鍵因素之一，本發(fā)明為了使所述 鋼獲得優(yōu)異的綜合性能，對(duì)所述鋼的化學(xué)成分進(jìn)行了限制，原因在于：
[0016] C :碳是影響高強(qiáng)度鋼力學(xué)性能的主要元素之一，通過(guò)間隙固溶提高鋼的強(qiáng)度，含 量過(guò)高時(shí)，韌性和可焊性將變差，本發(fā)明碳含量控制在〇. 02?0. 10%。
[0017] Si :硅是煉鋼必要的脫氧元素，具有一定的固溶強(qiáng)化作用；硅含量過(guò)高，不利于鋼 板表面質(zhì)量及低溫韌性，本發(fā)明硅含量控制在〇. 20?0. 50%。
[0018] Mn:錳具有細(xì)化組織、提高強(qiáng)度及低溫韌性的作用，而且成本低廉。錳含量過(guò)高時(shí)， 易造成連鑄坯嚴(yán)重偏析。本發(fā)明錳含量控制在1. 10?1. 60%。
[0019] Ni :鎳能提高鋼的強(qiáng)度、韌性及耐腐蝕性能，抑制碳從奧氏體中脫溶，降低晶界碳 化物析出傾向，顯著減少晶間碳化物數(shù)量。但隨著鎳含量增多，生產(chǎn)成本會(huì)顯著增加，本發(fā) 明鎳含量控制在〇. 10?〇. 60%。
[0020] Cu:銅能夠抑制多邊形鐵素體和珠光體的形成，促進(jìn)低溫組織貝氏體或馬氏體的 轉(zhuǎn)變。銅含量過(guò)高影響鋼的韌性，并引起回火脆性，本發(fā)明中銅含量控制在< 〇. 50%。
[0021] Mo :鑰的合金成本高，大量添加時(shí)會(huì)增加成本，并降低韌性和可焊性。本發(fā)明鑰含 量控制在< 0. 50%。
[0022] Cr :鉻使鋼具有良好的淬透性，而且鉻是較強(qiáng)的碳化物形成元素，可以提高鋼的強(qiáng) 度的同時(shí)還保持鋼在回火后有較高的韌性，并在回火過(guò)程中能抑制碳化物的析出與偏聚； 另外鉻能提高鋼的耐大氣腐蝕性能，但較高的鉻含量會(huì)導(dǎo)致回火脆性，晶粒長(zhǎng)大，且對(duì)焊接 性能不利，應(yīng)控制在< 〇. 60%。
[0023] Nb:微量鈮對(duì)奧氏體晶界具有釘扎作用，抑制形變奧氏體的再結(jié)晶，并在冷卻或回 火時(shí)形成析出物，提高強(qiáng)度和韌性。鈮添加量大于〇. 060%時(shí)韌性降低，并引起連鑄坯表面 裂紋產(chǎn)生，此外對(duì)焊接性能也有惡化作用。本發(fā)明鈮含量控制在< 0. 060%。
[0024] Ti :鈦能固定鋼中的氣體氮，形成氮化鈦，阻止在加熱、乳制、焊接過(guò)程中的晶粒長(zhǎng) 大，改善母材和焊接熱影響區(qū)的韌性。本發(fā)明鈦成分控制在< 〇. 035%。
[0025] Al :錯(cuò)是一種重要的脫氧元素，鋼水中加入微量的錯(cuò)，可以有效減少鋼中的夾雜物 含量，并細(xì)化晶粒。但過(guò)多的鋁，會(huì)促進(jìn)連鑄坯產(chǎn)生表面裂紋降低板坯質(zhì)量，全鋁含量應(yīng)控 制在< 0· 050%。
[0026] 鋼中雜質(zhì)元素如S、P等，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害所述鋼和焊接近焊縫區(qū)的低溫韌性，增加連 鑄坯偏析程度。硫、磷含量應(yīng)控制在S < 0.0050%和P <0.010%以下。其它不可避免的 雜質(zhì)元素，分別控制為：〇彡0.0015%，N彡0.0040%，H彡0.00010%。
[0027] 本發(fā)明通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)爐冶煉，LF及RH精煉，優(yōu)化控軋控冷工藝生產(chǎn)得 到薄規(guī)格（厚度小于等于12mm)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板。本發(fā)明鋼板性能良好，抗拉強(qiáng)度為630? 780MPa，屈服強(qiáng)度為500?600MPa，延伸率為彡18%，屈強(qiáng)比彡0. 85, -40°C低溫韌性 彡100J，具有良好的強(qiáng)韌性匹配及低的屈強(qiáng)比，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是：
[0029] 1、本發(fā)明采用轉(zhuǎn)爐冶煉、連鑄生產(chǎn)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)工程用鋼板，適應(yīng)眾多國(guó)內(nèi)外鋼企生 產(chǎn)。本發(fā)明采用TMCP或TMCP+T工藝生產(chǎn)高性結(jié)構(gòu)用鋼，生產(chǎn)周期短、節(jié)奏快，降低了生產(chǎn) 成本，提商了生廣效率。
[0030] 2、本發(fā)明通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，采用低碳、低磷硫冶煉工藝，與其他微量合金元素 配合，有效地增強(qiáng)了低合金鋼的強(qiáng)韌性能。采用控軋控冷技術(shù)，及合理的回火熱處理，保證 鋼板組織及性能均勻，獲得低屈強(qiáng)比高性能工程結(jié)構(gòu)用鋼。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1為實(shí)施例3中12mm厚高強(qiáng)結(jié)構(gòu)用鋼板組織形貌圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] -種爐卷軋機(jī)生產(chǎn)薄規(guī)格高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，采用低碳、低磷硫冶煉工藝， 與其他微量合金元素配合，有效地增強(qiáng)了低合金鋼的強(qiáng)韌性能。采用控軋控冷技術(shù)及合理 的回火熱處理，保證鋼板組織及性能均勻，獲得低屈強(qiáng)比高強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)用鋼。主要的工藝路 線為：鐵水脫硫預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一RH精煉一連鑄一鑄坯檢驗(yàn)、判定一鑄坯驗(yàn)收 -鋼述加熱一除鱗一乳制一冷卻一探傷一回火一切割、取樣一噴印標(biāo)識(shí)一入庫(kù)。
[0033] 表1本發(fā)明實(shí)施例的主要化學(xué)成分（wt. % )
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種爐卷軋機(jī)生產(chǎn)薄規(guī)格高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，其特征在于：該方法中，鋼板 的化學(xué)成分按重量百分比為，C :0. 02?0. 10%，Si :0. 20?0. 50%，Mn :1. 10?1. 60%，P : 彡 0? 010%，S :彡 0? 0050%，Ni :0? 10 ?0? 60%，Cu :彡 0? 50%，Mo :彡 0? 50%，Cr :彡 0? 60%，Nb : 彡 0? 060%，V :彡 0? 040%，Ti :彡 0? 035%，B :彡 0? 0020%，Alt :彡 0? 050%，其余為 Fe 及不可避 免的雜質(zhì)；化學(xué)成分中的雜質(zhì)元素控制為：〇彡〇. 0010%，N彡0. 0080%，H彡0. 0003% ;包括 以下工序： 冶煉連鑄工藝：鐵水脫硫預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH真空處理、連鑄；鐵水脫硫處理 后硫含量控制在[S] < 0.002%，轉(zhuǎn)爐嚴(yán)格控制[P]含量，LF采用白渣操作脫硫脫氧，RH抽 真空處理嚴(yán)格控制氣體含量；連鑄控制中包溫度在液相線+5?35°C ; 卷曲爐工藝：卷曲爐溫度控制在75(T950°C ; 軋制工藝：采用控軋控冷技術(shù)，連鑄坯加熱溫度為1160°C?1250°C，卷曲爐進(jìn)行軋制 時(shí)鋼板厚度< 30mm，首次入卷曲爐軋制時(shí)鋼板溫度彡900°C，終軋溫度為780?950°C，拋鋼 速度為〇? 5?3. Om/s ; 控冷工藝：乳后控制冷卻，控冷后返紅溫度為45(T650°C，隨后空冷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐卷軋機(jī)生產(chǎn)薄規(guī)格高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，其特征在 于：該制造方法可以包括以下熱處理工序： 鋼板加熱到450?600°C之間，進(jìn)行回火熱處理，回火時(shí)間控制在（1.0?3.0) min/ mmX 板厚 +10min。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK104328356SQ201410515639
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】李恒坤, 崔強(qiáng), 鄧偉, 王同良 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司