低成本高韧性薄规格钢板及其生产方法与流程

本发明涉及金属材料加工领域，特别涉及一种低成本高韧性薄规格钢板及其生产方法。

背景技术：

屈服强度345mpa级的结构钢被广泛应用于风力发电、钢结构建设等领域。以前生产时，一般添加少量的nb、v等微合金来提高强度、改善韧性。nb、v等微合金对改善钢板的性能有良好的作用，由于nb、v的价格较高，加入nb、v会增加钢板的合金成本，使产品的效益降低。因此为降低吨钢成本，对于345mpa级别的钢板最好是不加nb、v等微合金。而不加nb、v等微合金，按常规工艺生产，一些厚度规格钢板的冲击功偏低，尤其是厚度小于等于14mm厚的钢板，经常出现冲击功低于标准下限的情况。因此要在不添加nb、v等微合金，低成本情况下生产韧性良好的屈服强度345mpa级薄规格钢板需要较高的技术控制水平。

公布号cn102312156a“一种60mm以下保性能低合金q345e+b钢板及其生产方法”，介绍了用控轧+空冷工艺生产q345e+b的生产方法，该方法生产的钢板性能优良，强度合适。但该方法含有一定的贵金属ni、v，合金成本较高。

公布号cn102899556a“一种低合金中厚钢板的生产方法”，介绍了用控轧+空冷工艺生产q345d中厚钢板的生产方法，该方法生产的钢板性能优良，强度合适。但该方法适用厚度为16～60mm厚的钢板，对薄规格钢板的生产没有涉及。

公布号cn105063472a“低成本345mpa级别低合金钢板及其生产方法”，介绍了在仅用合金b、n等元素生产屈服强度345mpa级别钢板的方法，该方法生产的钢板机械性能满足标准要求。但该方法要求轧后，加速冷却至600℃以下，这样薄钢板的板形控制困难，同时-20℃冲击功偏小，容易出现低于标准下限的情况。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种低成本高韧性薄规格钢板及其生产方法。。

本发明提供一种低成本高韧性薄规格钢板，其化学成分按重量百分比计包括：c：0.16～0.18％；si：0.15～0.25％；mn：1.35～1.45％；p：≤0.016％；s：≤0.005％；als：0.017～0.03％；ca：0.001～0.0015％；其余为铁和不可避免杂质；所述钢板为10mm～14mm厚的屈服强度345mpa级结构钢。

本发明还提供一种低成本高韧性薄规格钢板的生产方法，其包括如下步骤：

加热工艺：采用250mm厚的板坯进行生产，板坯出炉温度为1190-1210℃，加热时间为220～290分钟；

钢板轧制成型工艺：板坯加热好之后进行控制轧制，采用两阶段控制轧制；第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度为1180～1210℃，第一阶段终轧温度大于等于1040℃，第一阶段高温延伸序列轧制时，单道次压下率大于12％，第一阶段轧制速度为2.5～3.5m/s；第二阶段的开轧厚度为4.5倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为940～965℃，第二阶段终轧温度为810～830℃，第二阶段轧制6～7个道次，第二阶段单道次压下率大于等于15％；最终制得钢板，所述钢板为10mm～14mm厚的屈服强度345mpa级结构钢。

本发明与现有技术比较，具有下列显著的优点和效果：

1)本发明通过合适的加热、轧制工艺及成分设计，能在常规的宽厚板轧机上，实现低成本高韧性薄规格结构钢板的生产，工艺路线简单，制造成本低廉。生产工艺制度比较宽松，可在宽厚板线上稳定生产。

2)本发明钢板是以铁素体为主的组织，具有良好的塑性和韧性，-40℃的冲击功达到140j以上，延伸率达到27％以上。

3)钢板轧后采用自然空冷，钢板板形良好，钢板平直度满足标准和用户要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

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

本发明公开了一种低成本高韧性薄规格钢板及其生产方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

采用常规工艺生产低成本的屈服强度345mpa级的薄规格结构钢，冲击功偏低，韧性较差，钢板合格率低。本发明的目的是提供一种生产工艺简单，成本低，冲击韧性优良的低成本高韧性薄规格钢板及其生产方法。

本发明提供一种低成本高韧性薄规格钢板，其化学成分按重量百分比计包括：c：0.16～0.18％；si：0.15～0.25％；mn：1.35～1.45％；p：≤0.016％；s：≤0.005％；als：0.017～0.03％；ca：0.001～0.0015％；其余为铁和不可避免杂质；所述钢板为10mm～14mm厚的屈服强度345mpa级结构钢。

相应的，本发明还提供一种低成本高韧性薄规格钢板的生产方法，其包括如下步骤：

加热工艺：采用250mm厚的板坯进行生产，板坯出炉温度为1190-1210℃，加热时间为220～290分钟；

钢板轧制成型工艺：板坯加热好之后进行控制轧制，采用两阶段控制轧制；第一阶段开轧厚度为板坯厚度，第一阶段开轧温度为1180～1210℃，第一阶段终轧温度大于等于1040℃，第一阶段高温延伸序列轧制时，单道次压下率大于12％，第一阶段轧制速度为2.5～3.5m/s；第二阶段的开轧厚度为4.5倍成品钢板厚度，第二阶段钢板开轧温度为940～965℃，第二阶段终轧温度为810～830℃，第二阶段轧制6～7个道次，第二阶段单道次压下率大于等于15％；最终制得钢板，所述钢板为10mm～14mm厚的屈服强度345mpa级结构钢。

由于该钢成分设计采用低成本合金成分设计，合金含量较少，因此其机械性能主要靠加热及轧制工艺来保证。由于该钢的si含量较低，表面质量容易控制，结合钢板的轧制工艺要求，板坯的加热炉出炉温度按1190～1210℃控制，这样既保证钢板的轧制工艺能够顺利执行，又能使板坯奥氏体晶粒大小合适，利于控制钢板机械性能；同时该出炉温度下，板坯表面在加热过程中形成的初始氧化铁皮容易去除，对避免表面麻坑缺陷的产生有利。该钢在第一阶段控制轧制时，属于高温区奥氏体再结晶控制轧制，这一阶段主要是采取低速大压下的轧制策略，单道次压下率较大，这样可以在轧制时充分细化奥氏体晶粒，同时利用轧制产生的高温焊合作用，消除板坯内部的裂纹、疏松等缺陷。较低轧制速度，使每轧制一道次后，中间坯的温度都有一定程度的下降，这样轧制细化奥氏体晶粒的成果能部分保留下来，对最终的钢板机械性能有利。第二阶段采用较厚的待温厚度和较低的待温温度和终轧温度，主要是为了轧制时，充分细化奥氏体晶粒，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，钢板的冲击韧性就越好。

本发明与现有技术比较，具有下列显著的优点和效果：

1)本发明通过合适的加热、轧制工艺及成分设计，能在常规的宽厚板轧机上，实现低成本高韧性薄规格结构钢板的生产，工艺路线简单，制造成本低廉。生产工艺制度比较宽松，可在宽厚板线上稳定生产。

2)本发明钢板是以铁素体为主的组织，具有良好的塑性和韧性，-40℃的冲击功达到140j以上，延伸率达到27％以上。

3)钢板轧后采用自然空冷，钢板板形良好，钢板平直度满足标准和用户要求。

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

实施例1

采用厚度为250mm的板坯，轧制成厚度为10mm的钢板，板坯出炉温度为1190℃，板坯加热时间为220分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.16％，si0.15％，mn1.35％，p0.016％，s0.005％，als0.017％，ca0.001％；余量为fe和不可避免的杂质。第一阶段开轧温度为1180℃，第一阶段终轧温度为1040℃，第一阶段轧制速度为3.5m/s，第一阶段高温延伸轧制时，共轧制5个道次，单道次压下率分别为18.2％，19.1％，23.6％，30.9％，32.8％。第二阶段的开轧厚度为45mm，第二阶段钢板的开轧温度为965℃，第二阶段的终轧温度为810℃，第二阶段共轧制6道次，单道次压下率分别为22.2％，25％，29.6％，21.1％，19.3％，17.4％。钢板力学性能见表1。图1为本发明实施例1的钢板的金相组织图。

表1钢板力学性能

实施例2

采用厚度为250mm的板坯，轧制成厚度为14mm的钢板，板坯出炉温度为1210℃，板坯加热时间为290分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.18％，si0.25％，mn1.45％，p0.013％，s0.003％，als0.025％，ca0.0015％；余量为fe和不可避免的杂质。第一阶段开轧温度为1200℃，第一阶段终轧温度为1071℃，第一阶段轧制速度为2.5m/s，第一阶段高温延伸轧制时，共轧制5个道次，单道次压下率分别为15.6％，16％，22.1％，22.6％，23.2％。第二阶段的开轧厚度为63mm，第二阶段钢板的开轧温度为940℃，第二阶段的终轧温度为830℃，第二阶段共轧制6道次，单道次压下率分别为23.8％，25％，26.4％，24.5％，17.5％，15.2％。钢板力学性能见表2。图2为本发明实施例2的钢板的金相组织图。

表2钢板力学性能

实施例3

采用厚度为250mm的板坯，轧制成厚度为12mm的钢板，板坯出炉温度为1205℃，板坯加热时间为276分钟，板坯的(重量百分比)化学成分为：c0.17％，si0.21％，mn1.42％，p0.014％，s0.003％，als0.03％，ca0.0011％；余量为fe和不可避免的杂质。第一阶段开轧温度为1195℃，第一阶段终轧温度为1057℃，第一阶段轧制速度为3.1m/s，第一阶段高温延伸轧制时，共轧制5个道次，单道次压下率分别为17.2％，19.5％，23.4％，24％，27.5％。第二阶段的开轧厚度为54mm，第二阶段钢板的开轧温度为950℃，第二阶段的终轧温度为822℃，第二阶段共轧制6道次，单道次压下率分别为19.4％，24.1％，27.3％，28.3％，17.4％，15.5％。钢板力学性能见表3。图3为本发明实施例3的钢板的金相组织图。

表3钢板力学性能

由上述内容可知，采用该方法生产的钢板具有良好的塑性和韧性，-40℃的冲击功达到120j以上，延伸率达到30％以上。采用该方法生产的薄钢板板形良好，钢板平直度满足标准和用户的要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。