专利名称：一种400～420mm大厚度低合金高强度结构钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种提高工业炼钢性能技术领域，特别是一种400 420mm大厚度低 合金高强度结构钢及其生产方法。
背景技术：
目前，特厚板Q345B—般用于车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动荷的结 构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件。现在各钢铁企业能够生产特厚规格Q345B的厂 家寥寥无几，另外，国内市场上300mm以上规格的Q345B钢种，因厂家无法保证探伤、性能， 市场供应量极少，如果依赖进口，不仅价格贵，而且进货周期长，无法保证工程的正常运行。 并而且，国内外也没有厂家能生产400mm以上的此低合金高强度结构钢。
发明内容
本发明提供一种强度与韧性良好的400 420mm大厚度低合金高强度结构钢及其 生产方法。一种400 420mm大厚度低合金高强度结构钢，由以下重量百分比含量的化学成 分组成所述的各化学成分为C 彡0. 18%，Si 0. 20 0. 40%，Mn :1. 30 1. 55%，P 彡0. 015%, S ^ 0. 003%, Als :0. 010 0. 0；35%，其余为！^e和不可避免的杂质。以上各个化学成分的作用分析如下C 是钢中最基础的强化元素，提高强度；Si 是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利；Mn 是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性 均有利；P:对焊接不利，且具有一定的冷脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量 低；S:易形成MnS类夹杂物，具有一定的热脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量 低；Al 可以起到细化晶粒强化作用。所述特厚低合金高强度钢钢板厚度在400mm以上。上述400 420mm大厚度低合金高强度结构钢的生产方法包括如下步骤a.冶炼转炉冶炼时确保出钢碳彡0. 06%，出钢P < 0. 018%；点吹次数不得大于 2次，避免出钢过程下渣。钢水冶炼后送入LF精炼炉精炼，采取大渣量进行造渣，确保白渣 保持时间控制在15min以上。VD真空精炼保压时间控制在20-25min ；b.浇注采用48吨锭模进行浇注，开浇温度1555°C，本体浇注14-18min，冒口浇 注 5-8min ；c.加热装钢后焖钢2小时，采用低速烧钢，IOOO0C以下时升温速度彡IOO0C /h, 最高加热温度1300°C ；d.轧制采用AR热轧不晾钢直接轧完。开轧温度控制在1000 1120°C之间，钢 锭先纵轧消除锥度，然后留尾展宽，保证终轧温度< 950°C ；e.缓冷钢板轧制后入缓冷坑缓冷，堆垛温度> 450°C，缓冷时间> 96小时；f.热处理对钢板进行正火处理，保温温度900士 10°C ；保温时间2min/mm ；冷却 方式风冷。
本发明的钢板化学成分设计方面，采用不添加Nb、V、Ti等细化晶粒元素，减少冶 金成本及钢水夹杂物含量，工艺方面采用正火+风冷细化晶粒，确保质量符合标准及使用 要求。其生产制造工序简单，可实现批量生产。应用的强化机理为组织强化、细晶强化、析 出强化和固溶强化。C含量控制在< 0. 18%，C主要与其他元素形成碳化物，起组织强化和 析出强化的作用，使钢板强度增加；Mn含量控制在1. 30 1. 55%,Mn主要起固溶强化和降 低相变温度，提高钢板强度的作用；因浇注钢锭较厚，P、S含量均需要严格控制，减少夹杂 物和偏析。本发明的交货状态为正火，采用正火+风冷的工艺，可细化晶粒，提高钢板综合 性能。通过进行合理的成分设计、模铸浇注、加热及热处理，成功地在转炉-模铸浇注-加热 轧制-正火热处理生产线开发出了 420mm特厚Q345B钢板，其实物屈服强度在305_350MPa， 抗拉强度在500-555MPa，伸长率在23-25 %，常温冲击功为160-233J，经JB/T 4730-2005标 准无损探伤检测，可达探伤一级。该特厚板低合金高强度钢的开发满足了工程制造行业较 高要求。
具体实施例方式实施例1本发明所述特厚低合金高强度Q345B钢板实际成分为C:0. 147%, Si :0. 35%， Mn :1. 52%, P :0. 012%, S :0. 001%, Als :0. 025%。其力学性能为屈服强度 305MPa，抗拉 强度500MPa，伸长率25%，20°C冲击功192J、166J、233J。本发明的生产方法如下(1)冶炼工艺转炉冶炼时确保出钢碳彡0. 06%，出钢P彡0. 018% ；点吹次数不 得大于2次，避免出钢过程下渣。钢水冶炼后送入LF精炼炉精炼，采取大渣量进行造渣，确 保白渣保持时间控制在15min以上。VD真空精炼保压时间控制在20-25min ；(2)浇注工艺采用48吨锭模进行浇注，开浇温度1555°C，本体浇注14-18min，冒 口浇注 5-8min ；(3)加热工艺装钢后焖钢2小时，采用低速烧钢，1000°C以下时升温速度 (IOO0C /h，最高加热温度1300°C ；(4)轧制工艺采用AR热轧不晾钢直接轧完。开轧温度控制在1000 1120°C之 间，钢锭先纵轧消除锥度，然后留尾展宽，保证终轧温度< 950°C ；(5)缓冷工艺钢板轧制后入缓冷坑缓冷，堆垛温度> 450°C，缓冷时间> 96小 时；(6)热处理工艺对钢板进行正火处理，保温温度900士 10°C ；保温时间2min/ mm ；冷却方式风冷。实践证明本发明的钢板具有较好的综合性能，钢种冶炼不需添加Nb、V、Ti、Cr、 Ni等合金元素，减少钢水成本，采用正火+风冷工艺，不进行调质处理，简化生产工序，缩短 生产周期，适合大批量生产。实施例2本发明所述特厚低合金高强度Q345B钢板实际成分为C :0. 176%, Si :0. 27%， Mn :1. 48%, P :0. 012%, S :0. 001%, Als :0. 015%，轧制钢板厚度为 420mm，其力学性能为 屈服强度:350MPa，抗拉强度555MPa，伸长率23%，20°C冲击功160J、187J、205J。
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本发明的生产方法如下(1)冶炼工艺转炉冶炼时确保出钢碳彡0. 06%，出钢P彡0. 018% ；点吹次数不 得大于2次，避免出钢过程下渣。钢水冶炼后送入LF精炼炉精炼，采取大渣量进行造渣，确 保白渣保持时间控制在15min以上。VD真空精炼保压时间控制在20-25min ；(2)浇注工艺采用48吨锭模进行浇注，开浇温度1555°C，本体浇注14-18min，冒 口浇注 5-8min ；(3)加热工艺装钢后焖钢2小时，采用低速烧钢，1000°C以下时升温速度 (IOO0C /h，最高加热温度1300°C ；(4)轧制工艺采用AR热轧不晾钢直接轧完。开轧温度控制在1000 1120°C之 间，钢锭先纵轧消除锥度，然后留尾展宽，保证终轧温度< 950°C ；(5)缓冷工艺钢板轧制后入缓冷坑缓冷，堆垛温度> 450°C，缓冷时间> 96小 时；(6)热处理工艺对钢板进行正火处理，保温温度900士 10°C ；保温时间2min/ mm ；冷却方式风冷。实施例3本发明所述特厚低合金高强度Q345B钢板实际成分为C :0. 160%, Si :0.31%, Mn :1. 50%, P :0. 012%, S :0. 001%, Als :0. 020%，轧制钢板厚度为 420mm，其力学性能为 屈服强度360MPa，抗拉强度530MPa，伸长率J6%，20°C冲击功180J、178J、220J。本发明的生产方法如下(1)冶炼工艺转炉冶炼时确保出钢碳彡0. 06%，出钢P彡0. 018% ；点吹次数不 得大于2次，避免出钢过程下渣。钢水冶炼后送入LF精炼炉精炼，采取大渣量进行造渣，确 保白渣保持时间控制在15min以上。VD真空精炼保压时间控制在20-25min ；(2)浇注工艺采用48吨锭模进行浇注，开浇温度1555°C，本体浇注14-18min，冒 口浇注 5-8min ；(3)加热工艺装钢后焖钢2小时，采用低速烧钢，1000°C以下时升温速度 (IOO0C /h，最高加热温度1300°C ；(4)轧制工艺采用AR热轧不晾钢直接轧完。开轧温度控制在1000 1120°C之 间，钢锭先纵轧消除锥度，然后留尾展宽，保证终轧温度< 950°C ；(5)缓冷工艺钢板轧制后入缓冷坑缓冷，堆垛温度> 450°C，缓冷时间> 96小 时；(6)热处理工艺对钢板进行正火处理，保温温度900士 10°C ；保温时间2min/ mm ；冷却方式风冷。
权利要求
1.一种400 420mm大厚度低合金高强度结构钢，其特征在于由以下重量百分比含 量的化学成分组成所述的各化学成分为C 彡0. 18%，Si 0. 20 0. 40%，Mn :1. 30 1. 55%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 003%, Als :0. 010 0. 035%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的400 420mm大厚度低合金高强度结构钢的生产方法，其特征 在于它包括如下步骤a.冶炼转炉冶炼时确保出钢碳>0. 06%，出钢018%;点吹次数不得大于2次， 避免出钢过程下渣，钢水冶炼后送入LF精炼炉精炼，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持 时间控制在15min以上，VD真空精炼保压时间控制在20-25min ；b.浇注采用48吨锭模进行浇注，开浇温度1555°C，本体浇注14-18min，冒口浇注 5_8min ；c.加热装钢后焖钢2小时，采用低速烧钢，1000°C以下时升温速度彡IOO0C/h，最高 加热温度1300°C ；d.轧制采用AR热轧不晾钢直接轧完。开轧温度控制在1000 1120°C之间，钢锭先 纵轧消除锥度，然后留尾展宽，保证终轧温度< 950°C ；e.缓冷钢板轧制后入缓冷坑缓冷，堆垛温度>450°C，缓冷时间> 96小时；f.热处理对钢板进行正火处理，保温温度900士10°C ；保温时间2min/mm;冷却方 式风冷。
全文摘要
本发明公开了一种强度与韧性良好的400～420mm大厚度低合金高强度结构钢及其生产方法。由以下重量百分比含量的化学成分组成所述的各化学成分为C≤0.18％，Si0.20～0.40％，Mn1.30～1.55％，P≤0.015％，S≤0.003％，Als0.010～0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。采用不添加Nb、V、Ti等细化晶粒元素，减少冶金成本及钢水夹杂物含量，工艺方面采用正火+风冷细化晶粒，确保质量符合标准及使用要求。其生产制造工序简单，可实现批量生产。应用的强化机理为组织强化、细晶强化、析出强化和固溶强化。
文档编号C22C33/04GK102061426SQ20101059821
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者唐郑磊, 崔冠军, 庞林, 康文举, 张涛, 张立新, 徐昭, 朱书成, 朱先兴, 李红洋, 杨东, 许少普 申请人:南阳汉冶特钢有限公司