厚规格保探伤S355J2钢板的生产方法与流程

本砝码涉及一种材料技术，具体说，涉及一种厚规格保探伤S355J2钢板的生产方法。

背景技术：
S355J2钢种要求具有较高的强度和韧性，该钢种被广泛应用于生产制造中的各个领域，随着制造业的发展，对S355J2钢板的厚度要求越来越厚，同时钢板还需要探伤满足要求。随着钢板厚度增厚，轧制时压缩比减小，厚钢板的探伤合格率一般会下降。S355J2钢板采用欧标生产，生产的钢板多用于出口，出口钢板一般都要在钢板里加硼或在表面刷漆，表面刷漆会导致工艺复杂，成本高；而加硼钢容易出现裂纹，厚规格钢板由于压缩比小，出现裂纹的可能性更大。因此厚规格的保探伤S355J2加硼钢难以大批量生产。中国公开号CN101654760A公开了一种非合金结构钢S355J2钢板及其生产方法。按该方法生产的钢板强度和韧性都满足标准要求。但该方法不适用于80mm以上厚度规格的钢板生产，且成分不含硼(B)。中国公开号CN102345060A公开了一种无表面裂纹S355J2加硼钢板及其生产方法。按该方法生产的钢板强度和韧性都满足标准要求，钢板表面无裂纹，能保三级探伤。但该方法要求轧完钢板进缓冷坑堆垛缓冷，对后续工艺条件和设备要求高，对能否满足三级以上的探伤没有论述，同时钢里添加了Nb、Ti，合金成本高。

技术实现要素：
本发明所解决的技术问题是提供一种厚规格保探伤S355J2钢板的生产方法，通过合适的加热、控轧、控冷、正火工艺就得到了表面质量良好的厚规格保探伤S355J2钢板。一种厚规格保探伤S355J2钢板的生产方法，包括冶炼、连铸、板坯再加热、钢板轧制成型、层流冷却、堆垛缓冷和正火处理的步骤，其中，冶炼和连铸过程中，铁水采用镁基脱硫，在转炉采用顶底复合吹炼；钢水经LF炉精炼，要求钢水中的S≤0.003％；钢水进行RH炉处理，在真空度不超过133Pa下处理时间不低于30分钟；连铸坯的厚度为250mm，连铸时采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌频率为6Hz，电流280A，压下位置为6、7、8段，压下量为2mm、2mm、2mm；板坯再加热过程中，采用250mm厚的连铸坯进行生产，再加热的出炉温度1180-1210℃，加热时间270～410分钟；钢板轧制成型过程中，第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度1170～1200℃，第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率≥10％，轧制3～5个道次；第二阶段钢板的开轧厚度为1.3～2倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为860～890℃，第二阶段终轧温度为820～850℃，轧制4～6个道次，至少有一道次压下率≥11％；层流冷却过程中，冷却速度为5～8℃/s，终冷温度为640～690℃；堆垛缓冷过程中，要求钢板的堆垛缓冷温度大于200℃；正火处理过程中，正火的温度为870℃，并在870℃保温20分钟。正火出炉后采用自然空冷方式冷却；成品厚规格保探伤S355J2钢板的厚度为50mm～100mm，其化学成分按重量百分比计，包括：C0.17～0.19％、Si0.35～0.45％、Mn1.45～1.6％、P≤0.02％、S≤0.005％、V0.025～0.035％、Ca0.0015～0.003％、Als0.017～0.03％，其余为铁和杂质。进一步：板坯出炉温度为1180℃，板坯加热时间为270分钟，第一阶段开轧温度1170℃，第一阶段高温延伸轧制最小单道次压下率12％，第二阶段开轧厚度108mm，第二阶段开轧温度880℃，第二阶段终轧温度850℃，冷却速度6℃/s，终冷温度640℃，正火温度870℃；成品钢板厚度为60mm，其化学成分按重量百分比计，包括：C0.17％、Si0.35％、Mn1.45％、P0.02％、S0.003％、V0.025％、Als0.017％、Ca0.0015％，余量为Fe和杂质。进一步：板坯出炉温度为1210℃，板坯加热时间为410分钟，第一阶段开轧温度1200℃，第一阶段高温延伸轧制最小单道次压下率10％，第二阶段开轧厚度130mm，第二阶段开轧温度860℃，第二阶段终轧温度832℃，冷却速度5℃/s，终冷温度658℃，正火温度870℃；成品钢板厚度为100mm，其化学成分按重量百分比计，包括：C0.19％、Si0.45％、Mn1.55％、P0.012％、S0.005％、V0.035％、Als0.026％、Ca0.002％，余量为Fe和杂质。与现有技术相比，本砝码技术效果包括：1、本发明采用低成本成分设计，只在传统C-Mn钢的基础上添加微量的V，通过合适的加热、控轧、控冷、正火工艺就得到了表面质量良好的厚规格保探伤S355J2钢板。2、钢板的强度、塑性、韧性良好。钢板的强度在360MPa～430MPa之间，抗拉强度在540～600MPa之间，延伸率在24％～32％之间，-20℃冲击功在140J～200J之间。3、钢板的探伤合格率高。钢板的一级探伤合格率达到99.96％。4、钢板的成分和工艺设计合理，工艺制度比较宽松，可在宽厚板线上稳定生产。5、以1年生产50mm～100mm该S355J2钢板1.5万吨，每吨利润200元计算。一年可增加利润300万元，具有良好的经济效益。该钢板表面质量良好，无需后面工序修磨，便于加工，具有良好的社会效益。附图说明图1为本发明实施例1的钢板的金相组织图；图2为本发明实施例2的钢板的金相组织图；图3为本发明实施例3的钢板的金相组织图。具体实施方式只在传统C-Mn钢的基础上添加微量的V，通过合适的加热、控轧、控冷、正火工艺就得到了表面质量良好的厚规格保探伤S355J2钢板。解决了常规工艺生产的S355J2钢板表面裂纹严重的问题。厚规格保探伤S355J2钢板的生产方法，具体步骤如下：步骤1：冶炼和连铸；(1)铁水采用镁基脱硫，在转炉采用顶底复合吹炼；(2)钢水经LF炉精炼，要求钢水中的S≤0.003％；(3)钢水进行RH炉处理，在真空度不超过133Pa下处理时间不低于30分钟。(4)连铸坯的厚度为250mm，连铸时采用电磁搅拌和轻压下，电磁搅拌频率为6Hz，电流280A，压下位置为6、7、8段，压下量为2mm、2mm、2mm。连铸时采用电磁搅拌和轻压下是为了提高板坯的等轴晶比例，减少中心偏析，提高板坯内部质量。步骤2：板坯再加热；为保证一定的压缩比和板坯质量，选用250mm厚的连铸坯。采用250mm厚的连铸坯进行生产，连铸坯(板坯)再加热的出炉温度1180-1210℃，加热时间270～410分钟。步骤3：钢板轧制成型；板坯加再加热之后进行控制轧制，第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度1170～1200℃，第一阶段(粗轧)高温延伸轧制时单道次压下率≥10％，轧制3～5个道次；第二阶段(精轧)钢板的开轧厚度为1.3～2倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为860～890℃，第二阶段终轧温度为820～850℃，轧制4～6个道次，至少有一道次压下率≥11％。对上述加热好的连铸坯在奥氏体再结晶区进行控制轧制。第一阶段控制轧制属于高温区的奥氏体再结晶控制轧制，这一阶段采用低速、大压下的轧制策略。大的单道次压下率能使变形充分渗透至钢板中心，充分细化奥氏体晶粒并均匀奥氏体组织，同时轧制产生的高温焊合作用很大程度上消除了铸坯内部的疏松、微裂纹等缺陷，使钢板的致密度提高；低速轧制使每一道次轧制完的温度低于上一道次轧制时的温度，由于钢板再结晶后晶粒的大小主要取决于当时的温度，这样每轧制一道次就会对晶粒进行不同程度细化，最终达到充分细化奥氏体晶粒的目的；还有轧制时轧制速度低，变形抗力小，容易实现较大的单道次压下率。由于该钢种的化学成分不含Nb等，能在第二阶段较高温度下轧制时析出第二项粒子的合金元素，因此第二阶段的轧制主要还是再结晶控制轧制。第一阶段控轧结束后，中间坯在辊道上摆动降温，降温方式为自然空冷，降温至第二阶段开轧温度开始轧制，第二阶段轧制时，奥氏体晶粒被反复破碎、再结晶细化，这样奥氏体晶粒最终在第一阶段轧制细化的基础上，再次被进一步细化，且由于第二阶段轧完后，终轧温度较低，奥氏体晶粒基本不再长大，最终得到细小的奥氏体晶粒。奥氏体晶粒越细小，其晶界面积越大，由奥氏体向铁素体转变时的形核位置就越多，形核率就越高，最终得到的铁素体晶粒就越细小，钢板的强度越高，冲击韧性越好。步骤4：钢板轧完后进行层流冷却，冷却速度为5～8℃/s，终冷温度为640～690℃。轧后采用层流冷却，将钢板由终轧温度快速冷却至640～690℃，进一步降低了奥氏体向铁素体的转变温度，进一步细化了铁素体晶粒，为热处理准备好良好的钢板组织。步骤5：堆垛缓冷；钢板轧完后，需立即下线进行堆垛缓冷，要求钢板的堆垛缓冷温度大于200℃。步骤6：轧后钢板进行正火处理。正火的温度为870℃，并在870℃保温20分钟。正火出炉后采用自然空冷方式冷却。成品厚规格保探伤S355J2钢板的厚度为50mm～100mm。其化学成分按重量百分比计，包括：C0.17～0.19％、Si0.35～0.45％、Mn1.45～1.6％、P≤0.02％、S≤0.005％、V0.025～0.035％、Ca0.0015～0.003％、Als(酸溶铝)0.017～0.03％，其余为铁和不可避免杂质。由于厚钢板的压缩比小，且轧完冷却时钢板心部与表面温度相差较大，导致钢板沿厚度方向组织差异大，对控轧、控冷后的钢板进行热处理能进一步均匀钢板的组织，改善钢板性能。钢板的正火温度和正火时间以得到细小、均匀的奥氏体晶粒为准，正火温度太高，则奥氏体晶粒粗大，影响钢板性能；正火温度太低，则奥氏体晶粒不均匀，出现混晶现象，影响钢板的性能均匀性。以下结合实施例对本发明作进一步描述。实施例1采用厚度为250mm板坯，板坯出炉温度为1180℃，板坯加热时间为270分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：C0.17％、Si0.35％、Mn1.45％、P0.02％、S0.003％、V0.025％、Als0.017％、Ca0.0015％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为60mm的钢板，详细的轧制及冷去工艺见表1，其力学性能见表2。钢板满足一级探伤要求。如图1所示，为本发明中实施例1的钢板的金相组织图。从该金相图可以看出，钢板的组织为铁素体+珠光体，铁素体占大多数，晶粒细小均匀，没有混晶现象。由于铁素体占大多数、晶粒细小，且铁素体具有良好的塑性、韧性，因此该组织的钢板具有良好的韧性和较高的强度。表1轧制及冷却工艺表2钢板力学性能实施例2采用厚度为250mm板坯，板坯出炉温度为1210℃，板坯加热时间为410分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：C0.19％、Si0.45％、Mn1.55％、P0.012％、S0.005％、V0.035％、Als0.026％、Ca0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为100mm的钢板，详细的轧制及冷去工艺见表3，其力学性能见表4。钢板满足一级探伤要求。如图2所示，为本发明中实施例2的钢板的金相组织图。从该金相图可以看出，钢板的组织为铁素体+珠光体，铁素体占大多数，晶粒细小均匀，没有混晶现象。由于铁素体占大多数、晶粒细小，且铁素体具有良好的塑性、韧性，因此该组织的钢板具有良好的韧性和较高的强度。表3轧制及冷却工艺表4钢板力学性能实施例3采用厚度为250mm板坯，板坯出炉温度为1202℃，板坯加热时间为373分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：C0.18％、Si0.45％、Mn1.6％、P0.007％、S0.002％、V0.029％、Als0.03％、Ca0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为50mm的钢板，详细的轧制及冷去工艺见表5，其力学性能见表6。钢板满足一级探伤要求。如图3所示，为本发明中实施例3的钢板的金相组织图。从该金相图可以看出，钢板的组织为铁素体+珠光体，铁素体占大多数，晶粒细小均匀，没有混晶现象。由于铁素体占大多数、晶粒细小，且铁素体具有良好的塑性、韧性，因此该组织的钢板具有良好的韧性和较高的强度。表5轧制及冷却工艺表6钢板力学性能