一种炉卷轧机生产薄规格高强结构钢板的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种炉卷轧机生产薄规格高强结构钢的制造方法，该钢的化学成分按重量百分比为，C：0.02～0.10%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.10～1.60%，P：≤0.010%，S：≤0.0050%，Ni：0.10～0.60%，Cu：≤0.50%，Mo：≤0.50%，Cr：≤0.60%，Nb：≤0.060%，V：≤0.040%，Ti：≤0.035%，B：≤0.0020%，Alt：0.020～0.050%，其余为Fe及不可避免的杂质，通过冶炼及精炼，合理的控轧控冷工艺及热处理工艺生产。本发明钢板性能优良，抗拉强度为630～780MPa，屈服强度为500～600MPa，延伸率为≥18%，屈强比≤0.85，-40℃低温韧性≥100J，具有良好的强韧性匹配及低屈强比，抗震性能优异，生产工艺稳定，可操作性强。
【专利说明】一种炉卷轧机生产薄规格高强结构钢板的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高性能结构用钢的制造方法，具体的说是一种炉卷轧机生产薄规 格高强结构钢板的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近些年以来，国内外低合金高强钢在冶金工艺上大量采用了低碳微合金化、高纯 均质化和晶粒细化技术生广。随着晶粒不断细化，钢的强度和初性得到提1?的同时，也提1? 了钢的屈强比。一般高强度细晶粒钢的屈强比超过0.85,甚至超过0.90。对于一般工程结 构，相关的技术标准、设计规范和技术条件对屈强比的限定较宽。但对于抗震耗能设计结构 和塑性设计结构，随着钢的屈服强度提高到420MPa以上，从安全性角度考虑，设计部门对 屈强比的要求进行严格限定从未有松动。
[0003] 对钢铁技术研究以及钢铁企业来说，为满足（超）高层建筑这类重要结构设计和 用钢使用需求，迫切需要研发新型高性能结构用钢，使其具有高强度（500MPa以上）、低屈 强比（屈强比< 0. 85)、优异的低温韧性、良好的焊接性能和耐候性能等诸多特点。
[0004] 我国铁路桥梁建设向高速、重载、大跨度、全焊节点等方向发展。目前国内使用桥 梁钢屈服强度范围一般为345?420MPa。为适应桥梁技术进步的要求，集高强度、高韧性、 低屈强比等多项性能为一体的高性能结构钢，是一批待建大跨重载铁路桥梁关键构件的首 选材料。
[0005] 为满足大型钢结构桥梁、（超）高层建筑对高性能结构钢的需求，工程结构用钢板 向着高强度、高韧性、低屈强比等高性能方向发展。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种炉卷轧机生产薄规格高强结构钢板的制造方法，该方法 通过合理的成分设计、控轧控冷工艺及合理的热处理工艺，获得性能优异的低屈强比高强 结构用钢板。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0008] -种炉卷轧机生产薄规格高强结构钢板的制造方法，其特征在于：该方法中， 钢板的化学成分按重量百分比为，C :0. 02?0. 10%，Si :0. 20?0. 50%，Mn :1. 10? 1. 60%，P :彡 0· 010%，S :彡 0· 0050%，Ni :0· 10 ?0· 60%，Cu :彡 0· 50%，Mo :彡 0· 50%， Cr ： ^ 0. 60 %, Nb ： ^ 0. 060 %, V ： ^ 0. 040 %, Ti ： ^ 0. 035 %, B ： ^ 0. 0020 %, Alt ： < 0. 050%，其余为Fe及不可避免的杂质；化学成分中的杂质元素控制为：0< 0. 0010%， N彡0· 0080%，H彡0· 0003% ;包括以下工序：
[0009] 冶炼连铸工艺：铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸；铁水脱硫 处理后硫含量控制在[S] < 0. 002%，转炉严格控制[P]含量，LF采用白渣操作脱硫脱氧， RH抽真空处理严格控制气体含量；连铸控制中包温度在液相线+5?35°C ;
[0010] 卷曲炉工艺：卷曲炉温度控制在750?950°C ;
[0011] 轧制工艺：采用控轧控冷技术，连铸坯加热温度为1160°C?1250°C，卷曲炉进行 轧制时钢板厚度< 30mm，首次入卷曲炉轧制时钢板温度彡900°C，终轧温度为780?950°C， 抛钢速度为〇. 5?3. Om/s ;
[0012] 控冷工艺：乳后控制冷却，控冷后返红温度为450?650°C，随后空冷。
[0013] 该制造方法还包括以下热处理工序：
[0014] 钢板加热到450?600°C之间，进行回火热处理，回火时间控制在（1.0?3.0) min/mmX 板厚 +IOmin0
[0015] 化学成分是影响连铸坯内部质量与钢板性能的关键因素之一，本发明为了使所述 钢获得优异的综合性能，对所述钢的化学成分进行了限制，原因在于：
[0016] C :碳是影响高强度钢力学性能的主要元素之一，通过间隙固溶提高钢的强度，含 量过高时，韧性和可焊性将变差，本发明碳含量控制在〇. 02?0. 10%。
[0017] Si :硅是炼钢必要的脱氧元素，具有一定的固溶强化作用；硅含量过高，不利于钢 板表面质量及低温韧性，本发明硅含量控制在〇. 20?0. 50%。
[0018] Mn:锰具有细化组织、提高强度及低温韧性的作用，而且成本低廉。锰含量过高时， 易造成连铸坯严重偏析。本发明锰含量控制在1. 10?1. 60%。
[0019] Ni :镍能提高钢的强度、韧性及耐腐蚀性能，抑制碳从奥氏体中脱溶，降低晶界碳 化物析出倾向，显著减少晶间碳化物数量。但随着镍含量增多，生产成本会显著增加，本发 明镍含量控制在〇. 10?〇. 60%。
[0020] Cu:铜能够抑制多边形铁素体和珠光体的形成，促进低温组织贝氏体或马氏体的 转变。铜含量过高影响钢的韧性，并引起回火脆性，本发明中铜含量控制在< 〇. 50%。
[0021] Mo :钥的合金成本高，大量添加时会增加成本，并降低韧性和可焊性。本发明钥含 量控制在< 0. 50%。
[0022] Cr :铬使钢具有良好的淬透性，而且铬是较强的碳化物形成元素，可以提高钢的强 度的同时还保持钢在回火后有较高的韧性，并在回火过程中能抑制碳化物的析出与偏聚； 另外铬能提高钢的耐大气腐蚀性能，但较高的铬含量会导致回火脆性，晶粒长大，且对焊接 性能不利，应控制在< 〇. 60%。
[0023] Nb:微量铌对奥氏体晶界具有钉扎作用，抑制形变奥氏体的再结晶，并在冷却或回 火时形成析出物，提高强度和韧性。铌添加量大于〇. 060%时韧性降低，并引起连铸坯表面 裂纹产生，此外对焊接性能也有恶化作用。本发明铌含量控制在< 0. 060%。
[0024] Ti :钛能固定钢中的气体氮，形成氮化钛，阻止在加热、乳制、焊接过程中的晶粒长 大，改善母材和焊接热影响区的韧性。本发明钛成分控制在< 〇. 035%。
[0025] Al :错是一种重要的脱氧元素，钢水中加入微量的错，可以有效减少钢中的夹杂物 含量，并细化晶粒。但过多的铝，会促进连铸坯产生表面裂纹降低板坯质量，全铝含量应控 制在< 0· 050%。
[0026] 钢中杂质元素如S、P等，会严重损害所述钢和焊接近焊缝区的低温韧性，增加连 铸坯偏析程度。硫、磷含量应控制在S < 0.0050%和P <0.010%以下。其它不可避免的 杂质元素，分别控制为：〇彡0.0015%，N彡0.0040%，H彡0.00010%。
[0027] 本发明通过合理的成分设计，转炉冶炼，LF及RH精炼，优化控轧控冷工艺生产得 到薄规格（厚度小于等于12mm)高强结构钢板。本发明钢板性能良好，抗拉强度为630? 780MPa，屈服强度为500?600MPa，延伸率为彡18%，屈强比彡0. 85, -40°C低温韧性 彡100J，具有良好的强韧性匹配及低的屈强比，生产工艺稳定。
[0028] 本发明的有益效果是：
[0029] 1、本发明采用转炉冶炼、连铸生产高强结构工程用钢板，适应众多国内外钢企生 产。本发明采用TMCP或TMCP+T工艺生产高性结构用钢，生产周期短、节奏快，降低了生产 成本，提商了生广效率。
[0030] 2、本发明通过合理的成分设计，采用低碳、低磷硫冶炼工艺，与其他微量合金元素 配合，有效地增强了低合金钢的强韧性能。采用控轧控冷技术，及合理的回火热处理，保证 钢板组织及性能均匀，获得低屈强比高性能工程结构用钢。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1为实施例3中12mm厚高强结构用钢板组织形貌图。
【具体实施方式】
[0032] -种炉卷轧机生产薄规格高强结构钢板的制造方法，采用低碳、低磷硫冶炼工艺， 与其他微量合金元素配合，有效地增强了低合金钢的强韧性能。采用控轧控冷技术及合理 的回火热处理，保证钢板组织及性能均匀，获得低屈强比高强工程结构用钢。主要的工艺路 线为：铁水脱硫预处理一转炉冶炼一LF精炼一RH精炼一连铸一铸坯检验、判定一铸坯验收 -钢述加热一除鳞一乳制一冷却一探伤一回火一切割、取样一喷印标识一入库。
[0033] 表1本发明实施例的主要化学成分（wt. % )
[0034]
【权利要求】
1. 一种炉卷轧机生产薄规格高强结构钢板的制造方法，其特征在于：该方法中，钢板 的化学成分按重量百分比为，C :0. 02?0. 10%，Si :0. 20?0. 50%，Mn :1. 10?1. 60%，P : 彡 0? 010%，S :彡 0? 0050%，Ni :0? 10 ?0? 60%，Cu :彡 0? 50%，Mo :彡 0? 50%，Cr :彡 0? 60%，Nb : 彡 0? 060%，V :彡 0? 040%，Ti :彡 0? 035%，B :彡 0? 0020%，Alt :彡 0? 050%，其余为 Fe 及不可避 免的杂质；化学成分中的杂质元素控制为：〇彡〇. 0010%，N彡0. 0080%，H彡0. 0003% ;包括 以下工序： 冶炼连铸工艺：铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、连铸；铁水脱硫处理 后硫含量控制在[S] < 0.002%，转炉严格控制[P]含量，LF采用白渣操作脱硫脱氧，RH抽 真空处理严格控制气体含量；连铸控制中包温度在液相线+5?35°C ; 卷曲炉工艺：卷曲炉温度控制在75(T950°C ; 轧制工艺：采用控轧控冷技术，连铸坯加热温度为1160°C?1250°C，卷曲炉进行轧制 时钢板厚度< 30mm，首次入卷曲炉轧制时钢板温度彡900°C，终轧温度为780?950°C，抛钢 速度为〇? 5?3. Om/s ; 控冷工艺：乳后控制冷却，控冷后返红温度为45(T650°C，随后空冷。
2. 根据权利要求1所述的炉卷轧机生产薄规格高强结构钢板的制造方法，其特征在 于：该制造方法可以包括以下热处理工序： 钢板加热到450?600°C之间，进行回火热处理，回火时间控制在（1.0?3.0) min/ mmX 板厚 +10min。
【文档编号】C21D8/02GK104328356SQ201410515639
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】李恒坤, 崔强, 邓伟, 王同良 申请人:南京钢铁股份有限公司