本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低成本高可焊性q390中厚板材及其短流程生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

城鎮(zhèn)一體化的發(fā)展和自然資源的合理利用，推動(dòng)了近些年大型公共建筑和水利風(fēng)電項(xiàng)目的興建。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)類建筑相比于傳統(tǒng)建筑的優(yōu)勢(shì)也逐漸得到了人們的認(rèn)可，得到了較為快速的發(fā)展，所消耗的鋼鐵產(chǎn)品也隨之增加。中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，q345鋼在鋼結(jié)構(gòu)中的使用比例已經(jīng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，q390鋼的使用量逐漸得到提升。特別是隨著國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)特區(qū)雄安新區(qū)的設(shè)立，必將會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的鋼材需求，其中高強(qiáng)度級(jí)別鋼結(jié)構(gòu)用鋼的用量將隨之增加，q390鋼作為目前推廣程度較好的典型高強(qiáng)度鋼種，其需求量將呈現(xiàn)出顯著提升的趨勢(shì)。此外考慮到鋼鐵產(chǎn)品在建筑行業(yè)的應(yīng)用主要通過焊接實(shí)現(xiàn)，q390鋼焊接性能的改進(jìn)也將成為需要解決的重點(diǎn)問題之一。

目前，q390鋼的主體合金成分為“c-mn-nb-ti”體系，多采用高mn含量，較高的mn含量對(duì)于對(duì)焊接性能要求較高的鋼結(jié)構(gòu)用鋼來說是較為不利的存在因素。此外，除了薄規(guī)格板材外，較厚規(guī)格板材需要依靠堆冷保證鋼板的探傷性能。當(dāng)大批量中厚規(guī)格訂單集中生產(chǎn)時(shí)，將會(huì)對(duì)軋鋼區(qū)域的物流運(yùn)轉(zhuǎn)造成極大的壓力。因此，降低鋼材生產(chǎn)過程中的合金加入量，減少鋼板保探傷堆冷比例，并提高鋼板的焊接性能，對(duì)實(shí)現(xiàn)短流程、低成本生產(chǎn)高可焊性q390鋼起到重要作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本高可焊性q390中厚板材；本發(fā)明還提供一種低成本高可焊性q390中厚板材的短流程生產(chǎn)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種低成本高可焊性q390中厚板材，所述板材化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.12-0.16%，mn：1.00-1.20%，si：0.15-0.25%，s≤0.005%，p≤0.018%，als：0.020-0.040%，nb：0.015-0.022%，ti：0.012-0.020%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述板材厚度范圍為16-40mm。

本發(fā)明所述板材碳當(dāng)量≤0.36%。

本發(fā)明所述板材性能：屈服強(qiáng)度≥370mpa，抗拉強(qiáng)度490-650mpa，延伸率≥20%，0℃沖擊功≥34j。

本發(fā)明還提供了一種低成本高可焊性q390中厚板材的短流程生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻工序；所述生產(chǎn)方法省略堆冷工序。所述的短流程生產(chǎn)方法，冷卻完成后的鋼板不需要進(jìn)行堆冷保探傷，有效釋放物流壓力。

本發(fā)明所述冶煉工序，lf精煉階段軟吹底吹流量為80-100nl/min，軟吹時(shí)間≥8min。

本發(fā)明所述連鑄工序，澆鑄鑄坯堆垛緩冷≥48h。

本發(fā)明所述加熱工序，加熱溫度為1200-1260℃。

本發(fā)明所述軋制工序，精軋開軋溫度≤950℃，終軋溫度為790-830℃。

本發(fā)明所述冷卻工序，采用具備強(qiáng)冷卻能力的軋后超快冷設(shè)備進(jìn)行冷卻，冷卻后，鋼板上、下表面返紅溫度為630-670℃。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路:

本發(fā)明通過c、mn、nb、ti進(jìn)行強(qiáng)化，將mn含量控制在較低水平，并適度降低合金nb的加入量，減少鋼材生產(chǎn)過程中的合金加入量，降低生產(chǎn)成本。較低的mn含量設(shè)計(jì)，保證了鋼板的碳當(dāng)量≤0.36%。

本發(fā)明s含量控制在≤0.005%，并保證lf精煉階段軟吹時(shí)間≥8min，有效改善內(nèi)部夾雜物的數(shù)量和狀態(tài)。澆鑄成坯后將鑄坯堆冷≥48h，充分釋放鋼中氣體和應(yīng)力，為軋鋼提供條件良好的鑄坯。

本發(fā)明采用具備強(qiáng)冷卻能力的軋后超快冷設(shè)備進(jìn)行冷卻，通過冷卻模型自動(dòng)控制，能夠穩(wěn)定地將鋼板的上、下表面返紅溫度控制在630-670℃，保證生產(chǎn)過程得到穩(wěn)定控制，提高鋼板的合格率，有效降低鋼板的綜合成本。

本發(fā)明鋼板經(jīng)冷卻后不需要通過下線堆冷保證探傷性能。結(jié)合目前公司訂單分析，16-40mm厚度q390鋼所占比例超過75%，因此推斷此厚度范圍q390也將是未來鋼板需求量的主體構(gòu)成部分。省去堆冷環(huán)節(jié)將會(huì)對(duì)q390鋼的生產(chǎn)發(fā)貨流程起到有效的縮短效果，顯著降低物流壓力，從而間接提高效益。

本發(fā)明低成本高可焊性q390中厚板材力學(xué)性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為gb/t1591-2008《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》。

本發(fā)明低成本高可焊性q390中厚板材超聲波檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為gb/t2970《厚鋼板超聲波檢驗(yàn)方法》，探傷質(zhì)量等級(jí)要求為i級(jí)探傷。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明采用c-mn-nb-ti成分體系設(shè)計(jì)，顯著降低mn的加入量，并適度降低nb的加入量，依靠超快冷的強(qiáng)冷卻能力和冷卻路徑保證鋼板的力學(xué)性能，從而達(dá)到顯著降低生產(chǎn)成本的目的。2、本發(fā)明針對(duì)目前訂單量占比較大的16-40mm厚度q390，省略了鋼板冷卻后的堆冷工序，從而對(duì)q390的生產(chǎn)發(fā)貨流程起到顯著的縮短效果，緩解物流壓力，間接起到了提高效益的作用。3、本發(fā)明對(duì)鑄坯生產(chǎn)過程進(jìn)行了較為嚴(yán)格的控制，保證最終鋼板具有良好的內(nèi)部質(zhì)量，結(jié)合低mn成分設(shè)計(jì)的思路，控制碳當(dāng)量≤0.36%，對(duì)于客戶在鋼板的焊接使用過程起到有益的作用。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；實(shí)施例中的拉伸性能檢測(cè)采用全厚度橫向拉伸。

實(shí)施例1

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材厚度為16mm，板材化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.12%，mn：1.00%，si：0.20%，als：0.020%，s：0.005%，p：0.018%，nb：0.015%，ti：0.012%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；碳當(dāng)量為0.29%。

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材短流程生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，冷卻后不需要堆冷保證探傷性能，具體工藝步驟如下所述：

1）冶煉工序：lf精煉階段軟吹底吹流量為80nl/min，軟吹時(shí)間9min；

2）連鑄工序：鑄坯堆垛緩冷50h；

3）加熱工序：均熱段溫度1200℃；

4）軋制工序：精軋開軋溫度為950℃，終軋溫度為796℃；

5）冷卻工序：上表面返紅溫度為643℃，下表面返紅溫度為646℃。

本低成本高可焊性q390中厚板材經(jīng)檢驗(yàn)，屈服強(qiáng)度為421mpa，抗拉強(qiáng)度為546mpa，延伸率為27.0%，0℃沖擊功均值為144j。i級(jí)探傷性能合格。

實(shí)施例2

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材厚度為20mm，板材化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.14%，mn：1.20%，si：0.15%，als：0.028%，s：0.004%，p：0.013%，nb：0.017%，ti：0.015%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；碳當(dāng)量為0.34%。

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材短流程生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，冷卻后不需要堆冷保證探傷性能，具體工藝步驟如下所述：

1）冶煉工序：lf精煉階段軟吹底吹流量為90nl/min，軟吹時(shí)間10min；

2）連鑄工序：鑄坯堆垛緩冷48h；

3）加熱工序：均熱段溫度1260℃；

4）軋制工序：精軋開軋溫度為885℃，終軋溫度為808℃；

5）冷卻工序：上表面返紅溫度為668℃，下表面返紅溫度為670℃。

本低成本高可焊性q390中厚板材經(jīng)檢驗(yàn)，屈服強(qiáng)度為419mpa，抗拉強(qiáng)度為539mpa，延伸率為26.0%，0℃沖擊功均值為156j。i級(jí)探傷性能合格。

實(shí)施例3

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材厚度為25mm，板材化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.15%，mn：1.12%，si：0.18%，als：0.032%，s：0.003%，p：0.014%，nb：0.019%，ti：0.020%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；碳當(dāng)量為0.34%。

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材短流程生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，冷卻后不需要堆冷保證探傷性能，具體工藝步驟如下所述：

1）冶煉工序：lf精煉階段軟吹底吹流量為80nl/min，軟吹時(shí)間8min；

2）連鑄工序：鑄坯堆垛緩冷53h；

3）加熱工序：均熱段溫度1240℃；

4）軋制工序：精軋開軋溫度為860℃，終軋溫度為821℃；

5）冷卻工序：上表面返紅溫度為644℃，下表面返紅溫度為640℃。

本低成本高可焊性q390中厚板材經(jīng)檢驗(yàn)，屈服強(qiáng)度為443mpa，抗拉強(qiáng)度為572mpa，延伸率為23.5%，0℃沖擊功均值為176j。i級(jí)探傷性能合格。

實(shí)施例4

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材厚度為30mm，板材化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.15%，mn：1.16%，si：0.22%，als：0.026%，s：0.004%，p：0.014%，nb：0.019%，ti：0.016%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；碳當(dāng)量為0.34%。

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材短流程生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，冷卻后不需要堆冷保證探傷性能，具體工藝步驟如下所述：

1）冶煉工序：lf精煉階段軟吹底吹流量為100nl/min，軟吹時(shí)間10min；

2）連鑄工序：鑄坯堆垛緩冷50h；

3）加熱工序：均熱段溫度1240℃；

4）軋制工序：精軋開軋溫度為855℃，終軋溫度為812℃；

5）冷卻工序：上表面返紅溫度為646℃，下表面返紅溫度為640℃。

本低成本高可焊性q390中厚板材經(jīng)檢驗(yàn)，屈服強(qiáng)度為423mpa，抗拉強(qiáng)度為554mpa，延伸率為25.5%，0℃沖擊功均值為138j。i級(jí)探傷性能合格。

實(shí)施例5

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材厚度為35mm，板材化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.16%，mn：1.14%，si：0.25%，als：0.031%，s：0.004%，p：0.012%，nb：0.022%，ti：0.016%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；碳當(dāng)量為0.35%。

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材短流程生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，冷卻后不需要堆冷保證探傷性能，具體工藝步驟如下所述：

1）冶煉工序：lf精煉階段軟吹底吹流量為90nl/min，軟吹時(shí)間8min；

2）連鑄工序：鑄坯堆垛緩冷53h；

3）加熱工序：均熱段溫度1220℃；

4）軋制工序：精軋開軋溫度為839℃，終軋溫度為790℃；

5）冷卻工序：上表面返紅溫度為633℃，下表面返紅溫度為630℃。

本低成本高可焊性q390中厚板材經(jīng)檢驗(yàn)，屈服強(qiáng)度為417mpa，抗拉強(qiáng)度為542mpa，延伸率為23.5%，0℃沖擊功均值為155j。i級(jí)探傷性能合格。

實(shí)施例6

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材厚度為40mm，板材化學(xué)成分組成及質(zhì)量百分含量為：c：0.16%，mn：1.18%，si：0.23%，als：0.040%，s：0.003%，p：0.015%，nb：0.020%，ti：0.018%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；碳當(dāng)量為0.36%。

本實(shí)施例低成本高可焊性q390中厚板材短流程生產(chǎn)方法包括冶煉、連鑄、加熱、軋制和冷卻工序，冷卻后不需要堆冷保證探傷性能，具體工藝步驟如下所述：

1）冶煉工序：lf精煉階段軟吹底吹流量為100nl/min，軟吹時(shí)間10min；

2）連鑄工序：鑄坯堆垛緩冷55h；

3）加熱工序：均熱段溫度1220℃；

4）軋制工序：精軋開軋溫度為851℃，終軋溫度為830℃；

5）冷卻工序：上表面返紅溫度為641℃，下表面返紅溫度為639℃。

本低成本高可焊性q390中厚板材經(jīng)檢驗(yàn)，屈服強(qiáng)度為425mpa，抗拉強(qiáng)度為535mpa，延伸率為27.0%，0℃沖擊功均值為164j。i級(jí)探傷性能合格。

以上實(shí)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(shí)施例對(duì)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(duì)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。