一种特厚钢板及其复合生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料加工领域，特别涉及一种150~450mm特厚钢板及其复合生 产方法。
【背景技术】
[0002] 在科学技术和现代工业高速发展的今天，机械和建筑等用特厚钢板的市场需求越 来越大，对钢板的性能要求亦越来越高，厚度规格要求也由以前的60mm以下上升到70mm以 上甚至100mm以上。特厚板能广泛的应用于工程机械、桥梁、容器、车辆、船舶、电力设备及 其他结构件，但如此大的厚度规格要想保证性能合格均匀，其生产难度较大。
[0003]目前生产的特厚板厚度大部分在150mm以下，如舞阳钢铁有限责任公司申请的 "一种大厚度调质高强度钢板及其生产方法"（公开号CN101363101A)，其含有C彡0. 18%， SiO. 1-0. 4%，Μη彡 1. 2%，NiO. 7-1. 7%，Crl. 0-1. 5%，Μ〇0· 4-0. 6%，V0. 03-0. 08%，能提 供一种厚度为100~114mm的大厚度钢板，具有高强度、较好的抗层状撕裂性能和良好的低 温韧性，但最厚到114mm，不能满足更厚级别钢板的需求。
[0004] 专利申请号201110176685. 1公开了 "一种150mmQ245R特厚钢板及其生产方法"， 涉及一种150mmQ245R的容器钢，厚度只有150mm，其强度也只有250MPa级别，无论厚度和强 度都不满足更厚更高强度级别的特厚板需要。
[0005]济南钢铁股份有限公司申请的"一种生产特厚钢板的工艺方法"（公开号CN101439348A)，是将两块板坯经过切割、平正、清洁，通过抽真空并焊合成一块新的板坯， 然后进行加热、乳制，以解决大型模铸心部偏析和疏松的问题。但其实施例显示可生产最大 厚度120mm，且没有明确钢板厚度方向性能。
[0006][0007] 综上所述，目前可用于水电、海洋工程等构件的特厚板生产存在如下不足：1、产品 厚
[0008]度规格较小，适用范围窄；
[0009] 2、生产工艺复杂，生产效率低、成本高，容易产生心部偏析、疏松等缺陷。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供一种能生产厚度规格150~450mm，探伤质量合格，并具有优 良Z向性能的特厚钢板及其复合生产方法。
[0011] 为达此目的，本发明采取了如下技术解决方案：
[0012] -种特厚钢板，其特征在于，所述特厚钢板的化学成分Wt%含量为：C0. 16~ 0· 20%、SiO. 35 ~0· 65%、Μη1· 2 ~1. 6%、P彡 0· 020%，S彡 0· 004%、V0. 05 ~0· 09%、 TiO. 01 ~0· 03%、Ν0· 008 ~0· 012%、Als0. 015 ~0· 035%，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0013] 本发明选择以上合金元素种类及其含量是因为：
[0014] 碳：在特厚板钢的化学成分设计中，碳对钢的强度、韧性、焊接性能、冶炼成本影响 很大。为了使钢板具有良好的焊接性能、较好的低温冲击韧性，必须降低钢中的含碳量，使 其控制在中下限。因为碳是较强的固溶强化元素，能显著提高钢板强度，但碳含量过高，不 利于焊接和渗碳体等第二相难控制，会使韧性、塑性和钢板焊接性能明显恶化，故本发明的 碳含量定为0. 16~0. 20%。
[0015] 锰：锰是提高强度和韧性的有效元素，它是弱碳化物形成元素，它在冶炼中的作用 是脱氧和消除硫的影响，还可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢板强度和 韧性有益。同时还能固溶强化铁素体和增加钢的淬透性。一般用低碳高锰类型的钢作为焊 接结构钢时，锰/碳比值越大（达2. 5以上），钢的低温韧性就越好。锰含量过高时，则钢硬 化而延展性变坏，因此锰含量定为1. 2~1. 6%。
[0016] 硅：硅起到脱氧剂的作用，同时有固溶强化作用，还可以极大的延缓碳化物的形 成，滞后渗碳体的长大，增加了奥氏体稳定性。但是硅含量高，钢种易出现夹杂物，钢材易生 锈，热轧生产中铁锈容易被轧入钢板表层，同时硅都显示出对多线程焊接时局部脆性区域 有危害性，故将硅含量定为〇. 35~0. 65%。
[0017] 磷：磷是钢中的有害元素，虽然它是固溶强化效果最好的元素之一，但是磷偏析晶 界，恶化韧性，直接影响到钢板的塑性和韧性。磷对钢是非常有害的元素。应尽量减少其含 量，并尽量控制其含量到最低。
[0018] 硫：硫是钢中的有害元素。硫化锰、氧化物夹杂或碳化物等第二相颗粒的存在都会 降低钢的塑性和强韧性，降低钢的延伸率。硫化锰有一定塑性，随轧制方向拉长延伸，加大 了钢的各向异性，这对钢的横向性能非常不利。硫形成的硫化铁使钢在热轧和焊接中产生 热脆裂纹，含硫较高时，抗硫化氢腐蚀能力大为下降，尽量控制其含量最低。
[0019] 铝：铝是脱氧元素，可作为氮化铝形成元素，有效地细化晶粒，其含量不足0.01% 时，效果较小；超过0.07%时，脱氧作用达到饱和；再高则对母材及焊接热影响区韧性有 害。所以，将铝含量限定在〇. 015%~0. 035%的范围内。
[0020] 钒：在合金元素中是钢中的强化元素，由于VC、VN或V(CN)的沉淀强化，可使钢的 强度明显提高。但是提高韧脆转变温度，其含量一般控制在0. 10 %以下，本发明将钒含量定 为 0· 05 ~0· 09%。
[0021] 钛：钛有强烈的析出强化作用，可以提高钢的强度，对焊接热影响区处的硬度也 有好的影响作用在最佳状态下，钛的氮化物颗粒的存在可抑制焊接热影响区的晶粒粗化阻 止钢坯在加热、乳制、焊接过程中晶粒的长大，改善母材和焊接热影响区的韧性。钛低于 0. 005%时，固氮效果差，超过0. 03%时，固氮效果达到饱和，过多的钛含量会引起钛的氮化 物的粗化，对低温韧性不利，故将钛含量定为0. 01~0. 03%
[0022] 氮：氮作为间隙原子极容易与V、A1结合形成特殊的氮化物，在含V钢中加N，可以 提高V的碳氮化物在奥氏体中的析出温度，有利于钢在高温阶段完成细晶轧制，提高钢的 低温韧性和焊接性，故此N含量定为0. 008~0. 012%。
[0023] -种特厚钢板的复合生产方法，经冶炼和浇铸，对铸坯进行探伤和清理，将2张或 多张母坯经过真空复合焊接，在宽厚板轧机上采用交叉轧制的方法，生产出探伤合格、具有 优良Z向性能的特厚钢板，其特征在于，对于150~450mm特厚钢板的复合生产方法为：
[0024] 炼钢、连铸工艺：
[0025] 钢水采用RH进行真空处理，RH循环时间彡lOmin，钢中[H]控制在2ppm以下、[0] 控制在25ppm以下；中间包目标过热度按<25°C控制；全程保护浇注，上机前保证钢包静吹 氩时间彡5min;铸坯下线后与热坯堆垛缓冷，缓冷时间彡24h。
[0026] 真空复合焊接工艺：
[0027] 母坯真空复合前要先对表面和侧边利用铣床进行处理，焊接面粗糙度> 5um，焊接 时真空室的真空度高于〇. 〇5Pa，焊接电压控制在60~100KV，焊接电流控制在50~200mA， 焊接速度控制在150~300mm/min，焊缝饱满，焊液流淌处不出现凹坑，焊缝起弧和收弧区 域为一致的连续焊缝，无焊缝间断区域。
[0028]加热、乳制工艺：
[0029] 复合坯装炉前用冷轧钢板进行覆盖包装；装炉时炉温度控制在100~700°C，加热 温度控制在1100~1200°c;乳制前对坯料上下表面进行除鳞，确保钢坯上表面的异物清 除干净；乳制时采用低速大压下量，道次压下率控制在10~35%，乳制速度控制在0. 8~ 1. 2m/s，轧制过程中对钢板下表面进行喷水冷却，以防止钢板翘曲；钢板轧后尽快下线与热 钢板堆垛缓冷，缓冷时间> 24h。
[0030] 本发明的有益效果为：
[0031] 1、能生产厚度为150~450mm的特厚钢板，探伤合格；
[0032] 2、Z向性能可达40%以上。
【具体实施方式】
[0033] 本发明的化学成分及生产工艺，其熔炼成分如表1 ;真空复合焊接工艺参数如表 2 ;加热轧制工艺参数如表3 ;钢板实物检验结果如表4。
[0034] 表1实施例化学成分成分Wt%含量
【主权项】
1. 一种特厚钢板，其特征在于，所述特厚钢板的化学成分wt%含量为：C0. 16%~ 0· 20%、SiO. 35% ~0· 65%、Mnl. 2% ~1. 6%、P彡 0· 020%，S彡 0· 004%、V0. 05% ~0· 09%、 TiO. 01% ~0· 03%、Ν0· 008% ~0· 012%、Als0. 015% ~0· 035%，其余为Fe及不可避免的杂质。2. -种如权利要求1所述特厚钢板的复合生产方法，经冶炼和浇铸，对铸坯进行探伤 和清理，将2张或多张母坯经过真空复合焊接，在宽厚板轧机上采用交叉轧制的方法，生产 出探伤合格、具有优良Z向性能的特厚钢板，其特征在于，对于150~450mm特厚钢板的复 合生产方法为： 炼钢、连铸工艺： 钢水采用RH进行真空处理，RH循环时间彡lOmin，钢中[H]控制在2ppm以下、[0]控 制在25ppm以下；中间包目标过热度按< 25°C控制；全程保护浇注，上机前保证钢包静吹氩 时间彡5min;铸坯下线后与热坯堆垛缓冷，缓冷时间彡24h; 真空复合焊接工艺： 母坯真空复合前要先对表面和侧边利用铣床进行处理，焊接面粗糙度> 5um，焊接时真 空室的真空度高于〇. 〇5Pa，焊接电压控制在60~100KV，焊接电流控制在50~200mA，焊接 速度控制在150~300mm/min，焊缝饱满，焊液流淌处不出现凹坑，焊缝起弧和收弧区域为 一致的连续焊缝，无焊缝间断区域； 加热、乳制工艺： 复合坯装炉前用冷轧钢板进行覆盖包装；装炉时炉温度控制在100~700°C，加热温 度控制在1100~1200°C;乳制前对坯料上下表面进行除鳞，确保钢坯上表面的异物清除干 净；乳制时采用低速大压下量，道次压下率控制在10%~35%，轧制速度控制在0. 8~1. 2m/ s，轧制过程中对钢板下表面进行喷水冷却，以防止钢板翘曲；钢板轧后尽快下线与热钢板 堆垛缓冷，缓冷时间> 24h。
【专利摘要】一种特厚钢板及其复合生产方法，其成分Wt%为：C0.16～0.20%、Si0.35～0.65%、Mn1.2～1.6%、P≤0.020%，S≤0.004%、V0.05～0.09%、Ti0.01～0.03%、N0.008～0.012%、Als0.015～0.035%。RH循环≥10min，钢中[H]＜2ppm、[O]＜25ppm；中间包过热度＜25℃；上机前钢包静吹氩≥5min；与热坯堆垛缓冷时间≥24h。铣光焊接面粗糙度＞5um，真空度＞0.05Pa；焊接电压60～100KV、电流50～200mA、速度150～300mm/min。复合坯装炉前用冷轧板包装；装炉炉温100～700℃，加热温度1100～1200℃；轧制道次压下率10～35%，轧制速度0.8～1.2m/s，并对下表面喷水冷却；轧后与热钢板堆垛缓冷时间≥24h。本发明能生产厚度150～450mm特厚钢板，探伤合格，Z向性能可达40%以上。
【IPC分类】C22C38/14
【公开号】CN105274433
【申请号】CN201410339203
【发明人】李文斌, 原思宇, 赵坦, 李广龙, 李靖年, 于海岐, 孙殿东, 王勇, 杨军
【申请人】鞍钢股份有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年7月16日