本发明属于金属材料加工与成型技术领域，尤其涉及一种低合金结构钢热轧钢板的制造方法。
背景技术：
工业制造领域，低合金结构钢的应用极为广泛，如高层钢结构建筑、桥梁，以及汽车、铁道、隧道、工程机械的高强度零件等，与普通的碳素结构钢相比，强度更高、韧性更好。国内对低合金结构钢的工业生产及产品应用方面已有较多的研究，虽然有些钢板具有较高屈服强度以及抗拉强度，但通常需要在卷取后进行退火、正火等热处理及冷轧工艺，从而达到所需要的强度以及机加工性能，生产成本较高，制造周期长，效率低，操作繁琐，并且热处理过程中质量难以保证。
文献1：CN104805357A为首钢公司刘阳春等发明的“一种低合金高强度热轧钢板及其制造方法”，其含有C：0.15～0.22％，Si：0.25～0.65％，Mn：1.20～1.80％，P≤0.02％，S≤0.010％，Alt：0.020～0.060％，Ti：0.020～0.060％，V：0.10～0.20％，其余为Fe及不可避免的杂质，工艺过程依次为进行脱磷脱硫、冶炼、精练、板坯连铸、板坯加热、热连轧、正火处理，屈服强度可达420MPa以上，抗拉强度可稳定达到550MPa。需经过后续的正火处理实现细化晶粒、碳分布均匀等使钢板满足一定的强度，但生产周期长，且正火处理过程中的质量难以保证。
文献2：CN104060161A为攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司叶晓瑜发明的“一种热连轧钢板及其生产方法”，其含有C：0.17％，Si：0.25，Mn：1.80，P：0.018，S：0.015％，Ti：0.092，Fe：99.27，及不可避免的杂质，工艺过程依次为连续铸钢法得到连铸坯、钢坯加热、粗轧、精轧、冷却、卷取，屈服强度为390MPa，抗拉强度可达到525MPa，延伸率30％。该方法虽然没有进行后续热处理等工艺操作，但由实验数据可以看出，与文献1相比，钢板的强度并没有明显提高，甚至有所下降，并且也没有提及该方法可使得钢板的其它性能有所改善。
由以上分析可知，现有技术中热轧钢板的生产方法，存在生产周期长，成本高，钢板综合性能不理想等问题，因此本领域急需一种无须通过后续热处理便能提高热轧钢板强度以及保证热轧钢板较好机加工性能的制造方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种低合金结构钢热轧钢板的制造方法，其能够提高热轧钢板强度的同时保证热轧钢板具有较好的机加工性能。
为了达到上述目的，本发明提供了一种低合金结构钢热轧钢板的制造方法，包括以下步骤：
(1)铁水预处理脱硫脱磷、钢包精练炉LF精练、板坯连续浇铸成钢坯；
(2)钢坯加热，将所述钢坯装入加热炉进行加热，其中加热温度为1190～1230℃，均温时间≥30min，出炉温度为1100～1200℃；
(3)粗轧工序，将经过加热的钢坯快速冷却后送入粗轧机组进行轧制，轧制末道次温度为1000～1050℃，轧制末道次下压率为19％～25％，轧制速度控制在2.5m/s以上，得到粗轧钢板；
(4)精轧工序，将粗轧钢板快速冷却送入精轧机组进行轧制，精轧的入口温度为850～900℃，精轧末道次下压率为8％～15％，轧制速度在2.5m/s以下；最终轧制温度720～750℃，得到精轧钢板；
(5)层流冷却工序，冷却速度为25～30℃/s；
(6)卷取，将精轧钢板送入第一卷取机卷取，卷取温度控制在480～560℃，获得热连轧钢板卷；
(7)展平精轧工序，将热连轧钢板卷开卷展平后送入展平精轧机组精轧，轧制温度为400～460℃，末道次下压率为7％～15％，张力为8～15MPa，得到最终精轧钢板；
(8)收卷，将最终精轧钢板送入第二卷取机卷取，卷取温度为350～400℃，所得钢带卷自然空冷至室温，得到低合金结构钢热轧钢板卷。
进一步的，低合金结构钢热轧钢是以质量百分计含有C：0.15～0.22％，Si：0.25～0.65％，Mn：1.20～1.80％，P≤0.015％，S≤0.003％，Alt：0.020～0.060％，Ti：0.020～0.060％，V：0.10～0.20％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，钢坯加热后与粗轧工序前还包括高压除鳞工序，高压除鳞工序是用压力15～20MPa的高压水对钢坯加热工序的出炉钢坯正、反面喷水除鳞10～20s。
进一步的，粗轧工序的钢坯经1～2道次轧制，精轧工序的钢板经4～7道次轧制，展平精轧工序的钢板经1～2道次轧制。
进一步的，钢坯加热工序中钢坯在炉总时间160min以上，均热50～60min，钢坯上、下表面温差≤10℃。
进一步的，步骤(3)与步骤(4)之间还包括将粗轧工序所得的粗轧钢板通过热卷箱卷取，进行均温与保温操作，保证进入精轧机组的粗轧钢板的首尾温差在25℃以内。
进一步的，热卷箱卷取展开后的粗轧钢板进行精轧工序前还包括二次高压除鳞工序，去除粗轧钢板表面二次氧化铁皮，二次高压除鳞工序是用压力15～20MPa的高压水对钢板正、反面喷水除鳞10～20s。
进一步的，粗轧工序和精轧工序的钢坯或钢板采用炉卷轧机轧制，展平精轧工序的钢板采用多机架连轧机轧制；或者粗轧工序、精轧工序、以及展平精轧工序的钢坯或钢板均采用多机架连轧机轧制。
进一步的，精轧工序以及展平精轧工序的钢板均采用多机架连轧机轧制，各相邻机架之间分别设置有用于调节钢板张力的活套装置。
进一步的，热连轧钢板卷开卷后与展平精轧工序前还包括矫直机矫直工序，矫直机辊数大于或等于9。
本发明的一种低合金结构钢热轧钢板的制造方法，具有以下有益效果：
1、精轧钢板经卷取机卷取后重新展平，增加展平精轧工序，以诱导微合金元素在铁素体中进一步析出，产生显著析出强化，从而提高了热轧钢板的强度。
2、本发明的低合金结构钢热轧钢板的制造方法，通过控制相关的轧制工艺参数来控制奥氏体组织变化规律和相变产物的组织形态，可以生产出具有较高屈服强度以及抗拉强度的热轧钢板。
3、本发明的低合金结构钢热轧钢板的制造方法的钢坯由加热装置加热后一直到钢板成品的全过程为降温过程，中间无需对钢板进行加热处理，因此节约了能源，降低了生产成本。
4、本发明生产的热轧钢板无需进行后期的热处理便具有较高的强度以及较好的机加工性能，操作易把控，热轧钢板质量好，并且钢板生产周期短。
5、同时添加有微量元素，利用微量元素V、Ti所产生的细晶强化及析出强化保证钢板的力学性能、成型性及焊接性能。
6、本发明的低合金结构钢热轧钢板的制造方法，通过严格控制热轧钢板各加工工序的工艺参数，生产出的热轧钢板的屈服强度400～460MPa，抗拉强度650～720MPa，延伸率：28～34％，屈强比≤0.70，硬度75～83HRB,综合性能良好。
附图说明
图1为本发明低合金结构钢热轧钢板的制造方法的流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的一种低合金结构钢热轧钢板的制造方法，包括：
步骤S1：铁水预处理脱硫脱磷、钢包精练炉LF精练、板坯连续浇铸成钢坯。铁水进行脱硫脱磷冶炼，降低P、S等杂质元素的含量，使钢水的纯净度更高，P在一般情况下会增加钢板的冷塑性，降低钢板的焊接性能，降低塑性，而S会使钢板产生热脆性，降低钢的延展性及韧性，后续轧制过程中易使钢板产生裂纹，因此优选的应保证钢坯中S含量≤0.0050％，P含量≤0.015％；LF精练时向钢水中加入Si-Fe、Al-Fe、Mn-Fe、Ti-Fe、V-Fe合金，以及C粉，调整Si、Al、Mn、Ti、V元素含量，利用微量元素Ti、V产生的细晶强化及析出强化保证钢板的力学性能，同时Ti还可以提高钢板的焊接性能；向钢水中通过喂入Ca-Fe线，对夹杂物进行变性处理；通过钢包底部的底吹孔吹入单路流量为50～150L/min的氩气，使夹杂物上浮；最后将铁水连续浇铸成180mm～220mm的钢坯。
步骤S2：钢坯加热，将所述钢坯装入加热炉进行加热，其中加热温度为1190～1230℃，均温时间≥30min，出炉温度为1100～1200℃。进一步的，钢坯加热工序中钢坯在炉总时间160min以上，均热50～60min，钢坯上、下表面温差≤10℃。优选的，采用步进式加热炉对钢坯进行加热，加热的钢坯不受端面形状及尺寸的限制，加热控制灵活，适用广泛。加热过程中应严格控制加热速度、加热时间及加热温度等，钢坯加热要注意防止钢的氧化、脱碳、过热过烧等缺陷的发生。
步骤S3：粗轧工序，将经过加热的钢坯快速冷却后送入粗轧机组进行轧制，轧制末道次温度为1000～1050℃，轧制末道次下压率为19％～25％，轧制速度控制在2.5m/s以上，得到粗轧钢板。钢坯出炉后快速降温，钢坯在奥氏体再结晶区域进行大下压量的快速轧制，奥氏体晶粒在钢坯的整个厚度方向上可以被快速充分的破碎，同时粗轧工序的轧制又可以避免原始奥氏体晶粒的长大，另外促进了微合金元素碳氮化合物的析出、增加了未再结晶奥氏体的晶界、形变带、以及位错孪晶等晶体缺陷，为后续精轧工序的细晶强化做准备。
步骤S4：精轧工序，将粗轧钢板快速冷却送入精轧机组进行轧制，精轧的入口温度为850～900℃，精轧末道次下压率为8％～15％，轧制速度在2.5m/s以下；最终轧制温度720～750℃，得到精轧钢板。精轧工序为小下压量升速轧制，精轧阶段采用两相区轧制甚至铁素体区轧制，形变诱导相变，一方面可以增加铁素体的含量细化晶粒，另一方面提高过冷奥氏体碳浓度，增加位错及亚结构密度。
步骤S5：层流冷却工序，冷却速度为25～30℃/s。由于轧制的热变形，铁素体会在较高温度下析出，直接空冷铁素体晶粒会快速长大，因此必须控制冷却速度来达到轧制效果，实现晶粒细化；控制微合金的析出强化以及固溶强化，使微合金元素的碳氮化合物更加弥散；另外，微合金元素大都具有较高的强度且在正常的加工处理工艺下得到的微合金碳氮化物质点均为球形或径厚偏差不大的圆片状，因此微合金元素的添加可以显著提高钢板的强度，但对钢板韧性的影响却不大，因此可以保证钢板具有良好的机加工性能。
步骤S6：卷取，将精轧钢板送入第一卷取机卷取，卷取温度控制在480～560℃，获得热连轧钢板卷。卷取时应严格控制卷取温度，进而控制珠光体的转变形貌，实现珠光团体小而分散，珠光体中的渗碳体部分变薄、变碎。优选的，第一卷取机为三辊式地下卷取机，设置3台，保证钢板生产的连续性，提高钢板生产效率；并且三辊式地下卷取机对于厚板和薄板均适合，更适于现场生产需要。
步骤S7：展平精轧工序，将热连轧钢板卷开卷展平后送入展平精轧机组精轧，轧制温度为400～460℃，末道次下压率为7％～15％，张力为8～15MPa，得到最终精轧钢板。对精轧工序后卷取的钢板再次展平精轧，低温小下压率的展平精轧可以诱导微合金元素在铁素体中进一步析出，分布更加均匀，产生显著析出强化，从而显著提高了热轧钢板的强度；另外，展平精轧还可以控制铁素体以及珠光体的形貌，避免铁素体的过分长大。
步骤S8：收卷，将最终精轧钢板送入第二卷取机卷取，卷取温度为350～400℃，所得钢带卷自然空冷至室温，得到低合金结构钢热轧钢板卷。在该温度下卷取，铁素体晶粒得到细化，针状铁素体的数量增多，珠光体含量将增加，将进一步提高钢的强度，但为了保证钢板的韧性，降低屈强比，展平精轧工序后应迅速收卷，尽可能保证钢板在稍高的温度下卷取。
本发明的低合金结构钢热轧钢板的制造方法，通过控制钢坯的加热温度、钢板的轧制温度和变形制度、钢板的冷却速度、以及钢板的卷取温度等，细化奥氏体晶粒为相变铁素体形核提供更多、更分散的形核位置，控制相变产物的组织形态，得到细小分散的铁素体以及珠光体，提高热轧钢板的强度，同时改善热轧钢板的韧性，生产出高强度、高韧性的热轧钢板。并且，本发明的低合金结构钢热轧钢板的制造方法生产周期短，节能降耗，生产成本低。
进一步的，步骤S3与步骤S4之间还包括将粗轧工序所得的粗轧钢板通过热卷箱卷取，进行均温与保温操作，保证进入精轧机组的粗轧钢板的首尾温差在25℃以内。热卷箱的保温处理可以明显的缩短钢板的首尾温差，保证钢板热轧工艺质量，同时热卷箱还起到对生产线钢板的缓冲衔接，避免堆钢现象的发生，热卷箱的外部设置有保温罩，以提高保温及均温效果。
进一步的，钢坯加热后与粗轧工序前还包括高压除鳞工序，高压除鳞工序是用压力15～20MPa的高压水对钢坯加热工序的出炉钢坯正、反面喷水除鳞10～20s。操作过程中应严格控制除鳞水量以及压力，保证钢坯表面氧化铁皮被完全去除，避免钢坯轧制过程中将氧化铁皮压入钢板表面，同时也可以避免氧化铁皮对轧制设备轧辊的磨损，延长轧制设备的使用寿命，同时保证钢板质量。
优选的，热卷箱卷取展开后的粗轧钢板进行精轧工序前还包括二次高压除鳞工序，去除粗轧钢板表面二次氧化铁皮，二次高压除鳞工序是用压力15～20MPa的高压水对钢板正、反面喷水除鳞10～20s。
进一步的，粗轧工序和精轧工序的钢坯或钢板采用炉卷轧机轧制，展平精轧工序的钢板采用多机架连轧机轧制；或者粗轧工序、精轧工序、以及展平精轧工序的钢坯或钢板均采用多机架连轧机轧制。粗轧工序的钢坯经1～2道次轧制，精轧工序的钢板经4～7道次轧制，展平精轧工序的钢板经1～2道次轧制。
优选的，精轧工序以及展平精轧工序的钢板均采用多机架连轧机轧制，各相邻机架之间分别设置有用于调节钢板张力的活套装置。由于钢板轧制过程中，用于精轧工序的精轧机组总是存在着咬钢时的动态速降，在稳定轧制阶段又总是存在着各种干扰，不可能始终保持各机架之间良好的速度匹配关系，活套装置以其缓冲作用来吸收咬钢过程中形成的套量，从而实现精轧工序或者展平精轧工序的恒定的小张力或者无张力的钢板轧制。
进一步的，热连轧钢板卷开卷后与展平精轧工序前还包括矫直机矫直工序，矫直机辊数大于或等于9。钢板在轧制、冷却及剪切过程中，由于塑性变形不均、加热和冷却不均等，会产生一定的弯曲、浪形等塑性变形，或者内部产生残余应力，因此很有必要用矫直机对钢板进行矫直加工，矫正钢板的形状以及消除残余应力。
本发明的低合金结构钢热轧钢是以质量百分计含有C：0.15～0.22％，Si：0.25～0.65％，Mn：1.20～1.80％，P≤0.015％，S≤0.003％，Alt：0.020～0.060％，Ti：0.020～0.060％，V：0.10～0.20％，其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明的低合金结构钢热轧钢板的制造方法，通过严格控制热轧钢板各加工工序的工艺参数，生产出的热轧钢板的屈服强度400～460MPa，抗拉强度650～720MPa，延伸率：28～34％，屈强比≤0.70，硬度75～83HRB,综合性能良好。
实施例1：低合金结构钢热轧钢板的化学成分为质量百分计含有C：0.15％，Si：0.27％，Mn：1.21％，P：0.014％，S：0.003％，Alt：0.030％，Ti：0.03％，V：0.15％，其余为Fe及不可避免的杂质。板坯的铸造厚度为200mm；加热后出炉温度为1140℃；出炉后的钢坯经18MPa高压水正反面除鳞15s；除鳞后的钢坯经2道次粗轧，粗轧末道次温度为1038℃，粗轧后钢板厚度为53mm；粗轧后的钢板经热卷箱卷取，保温处理，首尾温差为19℃；热卷箱保温处理后的钢板展开二次除鳞后进行5道次精轧，精轧入口温度为870℃，最终轧制温度为730℃，精轧后的钢板厚度为4mm；精轧后的钢板以26℃/s的速度冷却至650℃，继而控制冷却速度，当钢板冷却至540℃时卷取；卷取后的钢板展平进行2道次展平精轧，展平精轧的轧制温度为450℃、435℃，下压率为14％、12.8％，张力为8MPa，得到最终3mm厚精轧钢板，立即卷取，卷取温度为396℃。钢板的力学性能为：屈服极限420MPa、抗拉强度690MPa，延伸率32％，屈强比为0.61，硬度为78HRB。
实施例2：低合金结构钢热轧钢板的化学成分为质量百分计含有C：0.18％，Si：0.4％，Mn：1.52％，P：0.013％，S：0.0025％，Alt：0.040％，Ti：0.035％，V：0.18％，其余为Fe及不可避免的杂质。板坯的铸造厚度为200mm；加热后出炉温度为1170℃；出炉后的钢坯经18MPa高压水正反面除鳞15s；除鳞后的钢坯经2道次粗轧，粗轧末道次温度为1040℃，粗轧后钢板厚度为56mm；粗轧后的钢板经热卷箱卷取，保温处理，首尾温差为22℃；热卷箱保温处理后的钢板展开二次除鳞后进行5道次精轧，精轧入口温度为880℃，最终轧制温度为740℃，精轧后的钢板厚度为5mm；精轧后的钢板以28℃/s的速度冷却至650℃，继而控制冷却速度，当钢板冷却至550℃时卷取；卷取后的钢板展平进行2道次展平精轧，展平精轧的轧制温度为445℃、420℃，下压率为12％、9.1％，张力为10MPa，得到最终4mm厚精轧钢板，立即卷取，卷取温度为390℃。钢板的力学性能为：屈服极限440MPa、抗拉强度702MPa，延伸率31％，屈强比为0.63，硬度为79HRB。
实施例3：低合金结构钢热轧钢板的化学成分为质量百分计含有C：0.21％，Si：0.35％，Mn：1.42％，P：0.013％，S：0.0028％，Alt：0.050％，Ti：0.050％，V：0.19％，其余为Fe及不可避免的杂质。板坯的铸造厚度为200mm；加热后出炉温度为1150℃；出炉后的钢坯经17MPa高压水正反面除鳞15s；除鳞后的钢坯经2道次粗轧，粗轧末道次温度为1030℃，粗轧后钢板厚度为58mm；粗轧后的钢板经热卷箱卷取，保温处理，首尾温差为20℃；热卷箱保温处理后的钢板展开二次除鳞后进行6道次精轧，精轧入口温度为870℃，最终轧制温度为735℃，精轧后的钢板厚度为6mm；精轧后的钢板以28℃/s的速度冷却至650℃，继而控制冷却速度，当钢板冷却至530℃时卷取；卷取后的钢板展平进行2道次展平精轧，展平精轧的轧制温度为450℃、430℃，下压率为10％、7.4％，张力为9MPa，得到最终5mm厚精轧钢板，立即卷取，卷取温度为395℃。钢板的力学性能为：屈服极限455MPa、抗拉强度715MPa，延伸率29％，屈强比为0.64,硬度为82HRB。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。