一种q345的z向特厚低合金高强度结构钢板及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种厚度为50～70mm的Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板，钢板中钢的化学成分重量百分数为：C：0.15～0.16；Si：0.27～0.32；Mn：1.39～1.45；P：0.010～0.013；S：0.001～0.007；Al：0.029～0.049；V：0.056～0.064；Ti：0.013～0.016；Nb:0.012～0.014、其余为Fe；碳当量：0.40～0.42。同时，本发明还公开了一种Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的生产方法。本发明具有产品综合性能好，冲击韧性高，尤其具有较好的Z向性能，产品质量稳定，产品合格率高等优点。
【专利说明】一种Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金行业钢板及其加工工艺【技术领域】，具体涉及到一种Q345系列厚度在50~70_的普通碳素结构钢板及其生产方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]焊接连接的钢结构中，当钢板厚度不小于40mm且承受沿板厚度方向的拉力时，为避免焊接时产生层状撕裂，需采用抗层状撕裂的钢材(通常简称为“Z向钢”)。厚板存在层状撕裂问题，故要提出Z向性能测试。钢板和型钢经过滚轧成型的，一般多高层钢结构所用钢材为热轧成型，热轧可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒。钢锭浇筑时形成的气泡和裂纹，可在高温和压力作用下焊合，从而使钢材的力学性能得到改善。然而这种改善主要体现在沿轧制方向上，因钢材内部的非金属夹杂物(主要为硫化物、氧化物、硅酸盐等)经过轧压后被压成薄片，仍残留在钢板中(一般与钢板表面平行)，而使钢板出现分层(夹层)现象。这种非金属夹层现象。使钢材沿厚度方向受拉的性能恶化。因此钢板在三个方向的机械性能是有差别的:沿轧制方向最好；垂直于轧制方向的性能稍差；沿厚度方向性能又次之。一般厚钢板较易产生层状撕裂，因为钢板越厚，非金属夹杂缺陷越多，且焊缝也越厚，焊接应力和变形也越大。为解决这个问题，最好采用Z向钢。这种钢板是在某一级结构钢(称为母级钢)的基础上，经过特殊冶练、处理的钢材，其含硫量为一般钢材的I / 5以下，断面收缩率在15%以上。钢板沿厚度方向的受力性能(主要为延性性能)称为Z向性能。钢板的Z向性能可通过做试样拉伸试验得到，一般用断面收缩率来度量。我国生产的Z向钢板的标志是在母级钢钢号后面加 上Z向钢板等级标志Z15、Z25、Z35，Z字后面的数字为断面收缩率(%)的指标。
[0004]厚度在50~70mm的Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板广泛用于造船、机械、建筑、压力容器、锅炉和大型结构等，随着我国国民经济的迅速发展，对Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的需求也不断增加。特厚钢板是指厚度> 50mm的钢板，从国内外其他企业生产Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的经验来看，无论是炼钢环节还是轧钢环节，特厚钢板的生产具有很大的难度。对于炼钢环节，铸坯厚度越大，板坯质量特别是中心偏析和有害气体含量的控制难度越大。对于轧钢环节，随着钢板厚度的增加，轧制送厚比(控轧厚度与成品厚度的比值，送厚比=控轧厚度+成品厚度，下同)的减小，轧制过程中降温慢、轧后冷却强度难于提高等因素，导致特厚钢板的控轧难度增加，产品冲击韧性有逐渐恶化的趋势，产品性能质量不稳定，初试性能合格率不到90%。如何保证产品强度性能和改善产品冲击韧性，保障产品性能质量稳定，提高产品合格率，也是本领域急需要解决的问题。
[0005]
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种屈服强度> 325Mpa，抗拉强度470~630Mpa，延伸率21%，冲击韧性(20°C、0°C纵向AKV)38J，断面收缩率^ 15%，厚度50~70mm的钢板及其生产方法，并能达到产品性能质量稳定和合格率高的要求。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案:
一种Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板，该钢板的厚度在50~70mm，该钢板包含如下质量百分比的化学成分(本发明的化学成分均指质量百分比，以下不在重复阐述):C:0.15 ~0.16 ；Si:0.27 ~0.32 ；Mn:1.39 ~1.45 ；P:0.010 ~0.013 ；S:0.001 ~0.007 ；Al:0.029 ~0.049 ；V:0.056 ~0.064 ；T1:0.013 ~0.016 ；Nb:0.012 ~0.014 ;其余为 Fe ；碳当量:0.40~0.42，碳当量的含义及其计算符合GB/T 1591的规定。
[0008]本发明还提供了一种生产上述Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的生产方法，该方法包括钢坯加热、高压水除鳞、钢坯粗轧、钢坯精轧、轧后冷却和热处理工序；钢坯加热工序中，加热炉的出钢温度控制在1050~1200°C ;在高压水除鳞工序中，钢坯加热出炉后，利用高压水的机械冲击力来除去钢坯表面氧化铁皮和其他附着物；在钢坯粗轧工序中，粗轧完成的钢坯厚度为成品厚度 的2倍以上；在钢坯精轧工序中，精轧控轧温度控制在(860°C，精轧终轧温度控制在800~830°C ;在轧后冷却工序中，采用堆冷工艺，堆冷温度400°C，堆冷时间72小时，正火温度890~910°C，加热系数1.2~1.5min/mm。
[0009]作为本发明的优选方案，在上述生产方法的钢坯精轧工序中，精轧终轧温度控制在 800 ~820 0C ο
[0010]作为本发明的优选方案，在上述生产方法的钢坯粗轧工序中，所述Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的厚度在50~60mm时，控轧厚度为成品厚度的3倍以上。
[0011]以上内容中，粗轧完成的钢坯厚度也就是粗轧工序结束时的钢坯厚度，即为送入精轧工序的精轧开轧厚度；控制轧制是在精轧阶段进行的，钢坯进入控制轧制阶段的钢坯厚度即为控轧厚度。
[0012]相比现有技术，本发明具有如下有益效果:
1、控制碳当量，控制S含量，保证了产品强度性能，改善了产品冲击韧性；产品综合性能良好，屈服强度达到315~405Mpa，抗拉强度达到500~555Mpa，延伸率达到24.5%~34.5%，冲击韧性:20°C纵向AKV达到207~279J，0°C纵向AKV到达187~283J ;断面收缩率到达62.5~74.3%ο
[0013]2、通过钢板化学成分的优化设计、轧制工艺和冷却方案的合理制定，保障产品性能质量稳定，初试性能合格率为90%~95.24%。
[0014]
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的碳当量与抗拉强度的关系图； 图2是Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的碳当量与延伸率的关系图；
图3是Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的S含量与冲击韧性(20°C、0°C纵向AKV)的关系图；
图4是Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的送厚比与屈服强度的关系图；图5是Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的送厚比与抗拉强度的关系图。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0018]Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的厚度在50~70mm，该钢板包含如下质量百分比的化学成分:c:0.15 ~0.16 ；Si:0.27 ~0.32 ；Mn:1.39 ~1.45 ；P:0.010 ~0.013 ；S:0.001 ~0.007 ；A1:0.029 ~0.049 ；V:0.056 ~0.064 ；T1:0.013 ~0.016 ；Nb:0.012~0.014 ;其余为Fe ;碳当量:0.40~0.42，碳当量的含义及其计算符合GB/T1591的规定。
[0019]生产上述的Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的生产方法，该方法包括钢坯加热、高压水除鳞、钢坯粗轧、钢坯精轧、轧后冷却和热处理工序。
[0020]在上述生产方法的钢坯加热工序中，充分利用蓄热式步进加热炉的设备技术优势，严格控制加热质量，确保钢坯加热的均匀性。根据轧机力能情况，同时保证钢坯具有较小尺寸的原始奥氏体晶粒，加热炉的出钢温度控制在1050~1200°C。
[0021]在上述生产方法的高压水除鳞工序中，钢坯加热出炉后，利用高压水的机械冲击力来除去钢坯表面氧化铁皮和其他附着物，为确保钢板具有良好的表面质量奠定基础。
[0022]在上述生产方法的钢坯粗轧工序中，有效利用粗轧机轧制力大的优势，在兼顾设备安全的同时，遵循“尽可能增大单道次压下量，缩减道次数”的道次分布和轧制原则，根据成品厚度和钢坯精轧工序要求，严格控制好粗轧阶段完成的钢坯厚度，粗轧完成的钢坯厚度为成品厚度的2倍以上，为精轧机的控制轧制创造良好条件。对于薄规格的钢板，如厚度为50~60mm，最终完成的钢坯厚度为成品厚度的3倍以上。
[0023]在上述生产方法的钢坯精轧工序中，为了保证产品具有良好的综合性能，钢板进行更为有效的控制轧制，控制方法为“尽可能增大单道次压下量，缩减道次数”的道次分布，体现“大轧力、少道次”的工艺要求。精轧控轧温度控制在< 860°C，精轧终轧温度控制在800~830°C，精轧终轧温度优选控制在800~820°C。
[0024]在上述生产方法的后冷却工序中，为了提高钢板强度性能而采用对钢板进行ACC强水冷却，但与此同时，将会对钢板的塑性指标如延伸率和冲击韧性带来不良影响，因此采用堆冷工艺，堆冷温度≥400°C，堆冷时间≥72小时。
[0025]在上述生产方法的热处理工序中，为了消除不均匀组织对钢板的力学性能造成的不利影响，使钢板具有良好的强韧性、减小各项异性，正火温度890~910°C，加热系数L 2 ~L 5min/mm0
[0026]以下为本发明20个实施例。
[0027]表1为本发明实施例的钢板厚度和化学成分。
[0028]表1本发明实施例的钢板厚度和化学成分(质量百分比:％)
【权利要求】
1.一种Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板，其特征在于:所述Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的厚度在50~70mm，所述Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板包含如下质量百分比的化学成分:C:0.15~0.16 ；Si:0.27~0.32 ；Mn:1.39~1.45 ；P:0.010 ~0.013 ；S:0.001 ~0.007 ；A1:0.029 ~0.049 ；V:0.056 ~0.064 ；T1:0.013 ~0.016 ；Nb:0.012 ~0.014 ;其余为 Fe ;碳当量:0.40 ~0.42。
2.一种如权利要求1所述的Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的生产方法，其特征在于:该方法包括钢坯加热、高压水除鳞、钢坯粗轧、钢坯精轧、轧后冷却和热处理工序；钢坯加热工序中，加热炉的出钢温度控制在1050~1200°C ;在高压水除鳞工序中，钢坯加热出炉后，利用高压水的机械冲击力来除去钢坯表面氧化铁皮和其他附着物；在钢坯粗轧工序中，粗轧完成的钢坯厚度为成品厚度的2倍以上；在钢坯精轧工序中，精轧控轧温度控制在≤860°C，精轧终轧温度控制在800~830°C ;在轧后冷却工序中，采用堆冷工艺，堆冷温度≥400°C，堆冷时间≥72小时，正火温度890~910°C，加热系数1.2~1.5min/mm。
3.如权利要求2所述的一种Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的生产方法，其特征在于:在钢坯精轧工序中，精轧终轧温度控制在800~820°C。
4.如权利要求2所述的一种Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的生产方法，其特征在于:在钢坯粗轧工序中，所述Q345的Z向特厚低合金高强度结构钢板的厚度在50~60mm时，控轧厚度为成品厚度的3倍以上。
【文档编号】C22C38/14GK103469074SQ201310424550
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】曾兢, 王绍斌, 肖亚, 王鑫, 魏凡杰, 郑建华, 黄微涛, 郝小强, 李斌, 孟刚, 肖彪 申请人:重庆钢铁(集团)有限责任公司