本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低合金高強度超厚鋼板s420nl及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

低合金高強度超厚板廣泛應(yīng)用于大型海洋工程和造船業(yè)、大型橋梁、大口徑石油、天燃?xì)廨斔凸芫€、大型壓力容器和儲罐、重型建筑結(jié)構(gòu)(特別是高層、防火、耐侯、大跨度和非對稱的空間結(jié)構(gòu)用途)、大型水利電力、核能和機(jī)械工程。高強度寬厚板不僅要求具有高的強度等級，要求高純凈度，高的韌性和抗疲勞特性；還要求具有良好的焊接和加工性能及其它特殊性能。這些用途的寬厚板往往還單獨或綜合要求具有良好的低溫沖擊性能，抗焊接熱影響和裂紋敏感特性。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對高強度低合金板的需要也日益增加，同時需要的鋼板厚度越來越厚，以往這些超厚板都是利用鋼錠成材，為了降低生產(chǎn)成本，希望利用連鑄坯來生產(chǎn)這些超厚板，因此設(shè)計了一種低合金高強度超厚板，通過對煉鋼、軋制、熱處理工藝的控軋，得到一種合金含量低，內(nèi)部組織均勻，探傷合格率高，性能穩(wěn)定的低合金高強度超厚板。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種低合金高強度超厚鋼板s420nl；本發(fā)明還提供了一種低合金高強度超厚鋼板s420nl的生產(chǎn)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種低合金高強度超厚鋼板s420nl，所述鋼板的化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.15～0.20%，si≤0.60%，mn：1.00%～1.60%，p≤0.020%，s≤0.010%，ni：0.20～0.40%，nb≤0.040%，v：0.040～0.050%，al：0.020～0.050%，其余為fe和其它不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述鋼板利用330mm斷面連鑄坯生產(chǎn)，鋼板厚度為180-220mm。

本發(fā)明所述鋼板探傷能力達(dá)到en10160-1999s2e2級別，屈服強度≥350mpa，抗拉強度540-700mpa，v型縱向-50℃沖擊功≥35j，所生產(chǎn)的低合金高強度超厚鋼板強度高，沖擊韌性和高溫拉伸性能良好，組織均勻，性能穩(wěn)定。

本發(fā)明還提供一種低合金高強度超厚鋼板s420nl的生產(chǎn)方法，所述方法包括煉鋼、軋制、熱處理工序。

本發(fā)明所述煉鋼工序，將初煉爐冶煉的鋼水送入vd爐進(jìn)行真空碳脫氧工藝，抽真空前加入碳粉，碳脫氧完成后鋼水中碳含量≥0.05%，抽真空碳脫氧時間≥5min。

本發(fā)明所述煉鋼工序，將真空碳脫氧后的鋼水送入lf精煉爐精煉，lf精煉過程中，白渣保持時間≥25min。

本發(fā)明所述煉鋼工序，精煉完畢后，將鋼水再次送入vd爐真空脫氣處理，真空度≤66.7pa，真空保持時間≥15min，真空破壞后喂入鈣線2.0-2.5m/噸鋼水進(jìn)行鈣處理，然后通過連鑄機(jī)澆鑄成330mm連鑄坯。

本發(fā)明所述軋制工序，連鑄坯在連續(xù)爐加熱，溫度小于600℃時，加熱速度≤4℃/min；溫度600-1200℃時，加熱速度≤6℃/min；最高加熱溫度1260℃，總加熱時間≥10min/mm。

本發(fā)明所述軋制工序，采用大壓下軋制工藝，開軋溫度≥1050℃，每道次壓下量≥30mm，經(jīng)過4-5道次軋制為成品鋼板要求厚度；將軋制后鋼板及時帶溫?zé)岢C直，為保證鋼板平直度及正火機(jī)技術(shù)要求。

本發(fā)明所述熱處理工序，鋼板在正火爐中正火，正火溫度為915-935℃，加熱總時間1.8-2.0min/mm，經(jīng)正火后的鋼板組織主要為鐵素體和珠光體。

本發(fā)明設(shè)計思路：

本發(fā)明通過合理的化學(xué)成分設(shè)計，在煉鋼過程中通過真空碳脫氧，軋制時采用大壓下量軋制技術(shù)，加上合適的熱處理工藝，生產(chǎn)得到的連鑄坯成材超厚板規(guī)格為180-220mm。本發(fā)明的交貨狀態(tài)為正火，采用本發(fā)明的化學(xué)成分設(shè)計、煉鋼、軋制、熱處理工藝生得到的低合金高強度超厚板，具有良好的內(nèi)部組織均勻性和良好的沖擊韌性，可廣泛應(yīng)用于各種大型工程上。

其中，各化學(xué)成分及含量在本發(fā)明中的作用是：

c：0.15～0.20%，碳對鋼的各種性能都有明顯的影響，特別是鋼的強度、沖擊韌性、焊接性能。碳含量過低會使鋼的硬度低，強度低，也會增大冶煉控制難度，碳含量過高，又會使鋼的沖擊韌性降低。

si：≤0.60%，是煉鋼過程中主要的還原劑和脫氧劑，在鎮(zhèn)靜鋼中都含有一定量的硅，硅能顯著提高鋼的彈性極限、屈服點和抗拉強度，但是si含量超過0.5%時，會造成鋼的韌性下降，降低鋼的焊接性能。

mn：1.00～1.60%，錳的成本低廉，是良好的脫氧劑和脫硫劑，能增加鋼的韌性、強度、硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能；錳含量過高，會減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。

p≤0.020%，在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，降低塑性，使冷彎性能變壞，在控制成本合理的情況下，盡量降低磷含量。

s≤0.010%，硫也是鋼中的有害元素，增加鋼的熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時容易產(chǎn)生裂紋，但是硫能增加鋼的易切削性能，除非有特殊要求，在經(jīng)濟(jì)效益下應(yīng)盡量降低鋼中硫的含量。

ni：0.20～0.40%：鎳能提高鋼的強度，同時也能增強鋼的塑性和韌性，但是金屬鎳屬于稀缺資源，價格比較高。

nb：≤0.040%，鈮能促進(jìn)鋼顯微組織的晶粒細(xì)化，同時提高強度和韌性，鈮可在控軋過程中通過抑制奧氏體再結(jié)晶有效的細(xì)化顯微組織，并通過析出強化提高鋼淬透性，降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，改善焊接性能。

v：0.040～0.050%，釩是鋼的良好脫氧劑，在鋼中可細(xì)化晶粒，提高強度和韌性，釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

al：0.020～0.050%，鋁是鋼中常用的脫氧劑，鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，過高則影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

低合金高強度超厚鋼板s420nl力學(xué)性能檢測標(biāo)準(zhǔn)參考en10025-3：2004。

采用上述技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明的低合金高強度超厚鋼板化學(xué)成分設(shè)計合理，鋼板內(nèi)部組織均勻，加入的貴金屬少，成本低，市場競爭力強。2、本發(fā)明采用真空碳脫氧，保證良好脫氧性能的情況下，減少因脫氧產(chǎn)生的內(nèi)生夾雜。3、利用330mm斷面連鑄坯成材與鋼錠成材相比提高金屬收得率，大幅度降低生產(chǎn)成本。4、通過合理的熱處理工藝，使鋼板具體良好的綜合性能，滿足用戶對超厚板的高要求，應(yīng)用前景廣闊。5、本發(fā)明生產(chǎn)鋼板內(nèi)部組織均勻致密，能合探傷標(biāo)準(zhǔn)en10160的s2e2級別，且探傷合格率高。6、強韌性匹配良好，屈服強度≥350mpa，抗拉強度540-700mpa，-50℃縱向沖擊功≥35j。7、本發(fā)明的鋼質(zhì)更純凈，雜質(zhì)含量低p≤0.020%，s≤0.005%，o≤0.0012%。8、鋼板可生產(chǎn)的最大厚度220mm。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實施例1

本實施例低合金高強度超厚鋼板s420nl厚度180mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.15%，si：0.60%，mn：1.00%，p：0.020%，s：0.004%，ni：0.40%，nb：0.040%，v：0.040%，al：0.050%，其余為fe和其它不可避免的雜質(zhì)。

本實施例低合金高強度超厚鋼板s420nl的生產(chǎn)方法包括煉鋼、軋制、熱處理工序，具體步驟如下：

（1）煉鋼工序：將初煉爐冶煉的鋼水送入vd爐進(jìn)行真空碳脫氧，抽真空前加入碳粉，碳脫氧完成后鋼水中碳含量0.06%，真空碳脫氧時間5min；然后將經(jīng)真空碳脫氧處理后的鋼水送入lf精煉爐進(jìn)行精煉，lf精煉過程中，白渣保持時間25min；精煉完畢后，將鋼水再次送入vd爐真空脫氣處理，真空度66.7pa，真空保持時間15min，真空破壞后喂入鈣線2.0m/噸鋼水進(jìn)行鈣處理，然后通過330mm斷面連鑄機(jī)澆鑄成連鑄坯。

（2）軋制工序：連鑄坯在連續(xù)爐加熱，溫度小于600℃時，加熱速度3.6℃/min；溫度為600-1200℃時，加熱速度5.5℃/min；最高加熱溫度1240℃，總加熱時間10min/mm；

采用大壓下軋制工藝，開軋溫度1050℃，前4個道次每道次壓下量34mm，經(jīng)過5道次軋制為成品鋼板要求厚度；

將軋制后鋼板及時帶溫?zé)岢C直，保證鋼板平直度及正火機(jī)技術(shù)要求。

（3）熱處理工序：鋼板在正火爐中正火，正火溫度為915℃，加熱總時間2.0min/mm，經(jīng)正火后得到所述要求的鋼板，鋼板組織主要為鐵素體和珠光體。

鋼板探傷能力達(dá)到en10160-1999s2e2級別，屈服強度382mpa，抗拉強度546mpa，v型縱向-50℃沖擊功46j，所生產(chǎn)的低合金高強度超厚鋼板強度高，沖擊韌性和高溫拉伸性能良好，組織均勻，性能穩(wěn)定。

實施例2

本實施例低合金高強度超厚鋼板s420nl厚度220mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.18%，si：0.30%，mn：1.60%，p：0.007%，s：0.003%，ni：0.20%，nb：0.035%，v：0.050%，al：0.020%，其余為fe和其它不可避免的雜質(zhì)。

本實施例低合金高強度超厚鋼板s420nl的生產(chǎn)方法包括煉鋼、軋制、熱處理工序，具體步驟如下：

（1）煉鋼工序：將初煉爐冶煉的鋼水送入vd爐進(jìn)行真空碳脫氧，抽真空前加入碳粉，碳脫氧完成后鋼水中碳含量0.07%，真空碳脫氧時間7min；然后將經(jīng)真空碳脫氧處理后的鋼水送入lf精煉爐進(jìn)行精煉，lf精煉過程中，白渣保持時間35min；精煉完畢后，將鋼水再次送入vd爐真空脫氣處理，真空度60.0pa，真空保持時間17min，真空破壞后喂入鈣線2.5m/噸鋼水進(jìn)行鈣處理，然后通過330mm斷面連鑄機(jī)澆鑄成連鑄坯。

（2）軋制工序：連鑄坯在連續(xù)爐加熱，溫度小于600℃時，加熱速度4℃/min；溫度為600-1200℃時，加熱速度6℃/min；最高加熱溫度1240℃，總加熱時間11min/mm；

采用大壓下軋制工藝，開軋溫度1100℃，前3個道次每道次壓下量33mm，經(jīng)過4道次軋制為成品鋼板要求厚度；

將軋制后鋼板及時帶溫?zé)岢C直，保證鋼板平直度及正火機(jī)技術(shù)要求。

（3）熱處理工序：鋼板在正火爐中正火，正火溫度為935℃，加熱總時間1.8min/mm，經(jīng)正火后得到所述要求的鋼板，鋼板組織主要為鐵素體和珠光體。

鋼板探傷能力達(dá)到en10160-1999s2e2級別，屈服強度413mpa，抗拉強度700mpa，v型縱向-50℃沖擊功49j，所生產(chǎn)的低合金高強度超厚鋼板強度高，沖擊韌性和高溫拉伸性能良好，組織均勻，性能穩(wěn)定。

實施例3

本實施例低合金高強度超厚鋼板s420nl厚度200mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.18%，si：0.40%，mn：1.50%，p：0.010%，s：0.001%，ni：0.30%，nb：0.030%，v：0.045%，al：0.036%，其余為fe和其它不可避免的雜質(zhì)。

本實施例低合金高強度超厚鋼板s420nl的生產(chǎn)方法包括煉鋼、軋制、熱處理工序，具體步驟如下：

（1）煉鋼工序：將初煉爐冶煉的鋼水送入vd爐進(jìn)行真空碳脫氧，抽真空前加入碳粉，碳脫氧完成后鋼水中碳含量0.08%，真空碳脫氧時間6min；然后將經(jīng)真空碳脫氧處理后的鋼水送入lf精煉爐進(jìn)行精煉，lf精煉過程中，白渣保持時間30min；精煉完畢后，將鋼水再次送入vd爐真空脫氣處理，真空度50.0pa，真空保持時間16min，真空破壞后喂入鈣線2.2m/噸鋼水進(jìn)行鈣處理，然后通過330mm斷面連鑄機(jī)澆鑄成連鑄坯。

（2）軋制工序：連鑄坯在連續(xù)爐加熱，溫度小于600℃時，加熱速度3.5℃/min；溫度為600-1200℃時，加熱速度6℃/min；最高加熱溫度1250℃，總加熱時間11min/mm；

采用大壓下軋制工藝，開軋溫度1050℃，前3個道次每道次壓下量35mm，經(jīng)過4道次軋制為成品鋼板要求厚度；

將軋制后鋼板及時帶溫?zé)岢C直，保證鋼板平直度及正火機(jī)技術(shù)要求。

（3）熱處理工序：鋼板在正火爐中正火，正火溫度為930℃，加熱總時間1.9min/mm，經(jīng)正火后得到所述要求的鋼板，鋼板組織主要為鐵素體和珠光體。

鋼板探傷能力達(dá)到en10160-1999s2e2級別，屈服強度396mpa，抗拉強度650mpa，v型縱向-50℃沖擊功53j，所生產(chǎn)的低合金高強度超厚鋼板強度高，沖擊韌性和高溫拉伸性能良好，組織均勻，性能穩(wěn)定。

實施例4

本實施例低合金高強度超厚鋼板s420nl厚度210mm，其化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.20%，si：0.35%，mn：1.20%，p：0.015%，s：0.010%，ni：0.36%，nb：0.030%，v：0.043%，al：0.025%，其余為fe和其它不可避免的雜質(zhì)

本實施例低合金高強度超厚鋼板s420nl的生產(chǎn)方法包括煉鋼、軋制、熱處理工序，具體步驟如下：

（1）煉鋼工序：將初煉爐冶煉的鋼水送入vd爐進(jìn)行真空碳脫氧，抽真空前加入碳粉，碳脫氧完成后鋼水中碳含量0.05%，真空碳脫氧時間8min；然后將經(jīng)真空碳脫氧處理后的鋼水送入lf精煉爐進(jìn)行精煉，lf精煉過程中，白渣保持時間27min；精煉完畢后，將鋼水再次送入vd爐真空脫氣處理，真空度62pa，真空保持時間20min，真空破壞后喂入鈣線2.4m/噸鋼水進(jìn)行鈣處理，然后通過330mm斷面連鑄機(jī)澆鑄成連鑄坯。

（2）軋制工序：連鑄坯在連續(xù)爐加熱，溫度小于600℃時，加熱速度3.0℃/min；溫度為600-1200℃時，加熱速度5.0℃/min；最高加熱溫度1260℃，總加熱時間13min/mm；

采用大壓下軋制工藝，開軋溫度1080℃，前3個道次每道次壓下量30mm，經(jīng)過4道次軋制為成品鋼板要求厚度；

將軋制后鋼板及時帶溫?zé)岢C直，保證鋼板平直度及正火機(jī)技術(shù)要求。

（3）熱處理工序：鋼板在正火爐中正火，正火溫度為920℃，加熱總時間1.9min/mm，經(jīng)正火后得到所述要求的鋼板，鋼板組織主要為鐵素體和珠光體。

鋼板探傷能力達(dá)到en10160-1999s2e2級別，屈服強度350mpa，抗拉強度580mpa，v型縱向-50℃沖擊功35j，所生產(chǎn)的低合金高強度超厚鋼板強度高，沖擊韌性和高溫拉伸性能良好，組織均勻，性能穩(wěn)定。

以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。