一种易焊接的420MPa级低合金高强钢生产方法与流程

本发明涉及金属冶炼，具体的，涉及一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法。

背景技术：

1、低合金高强钢由于具有高屈服强度及良好的成型、焊接性能等优点被广泛应用于汽车、家电、建筑、船舶、管线材、压力容器等行业领域，且低合金高强钢钢可以降低二氧化碳的排放量，同时还可以提高工业用件的耐腐蚀性以及安全性能，但是随着近几年汽车制造业的快速发展以及生态环保的加强，对低合金高强钢的使用要求越来越严格。在低合金高强钢的生产方法中主要是在基础成分中添加微合金元素，使其具有很好的强度和塑性，满足汽车制造业使用钢强度、塑性和韧性要求，而420mpa级低合金高强钢具有高的强度、高韧性及良好的抗疲劳性能，在大型船舶、桥梁中被重点使用，但是目前420mpa级低合金高强钢普遍采用高碳高锰加铌的成分体系生产，轧后用层流冷却系统进行控冷，在后续的焊接过程中热影响区和熔池区域不可避免的产生组织转变伴随强度大幅下降，因此，开发出一种易焊接及冲击性能较好的低合金高强钢的生产方法是至关重要的。

技术实现思路

1、本发明提出一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，解决了相关技术中低合金高强钢冲击性能差且不易焊接的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提出一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，包括以下步骤：

4、钢水冶炼、lf精炼、连铸、缓冷、板坯加热、粗轧、冷却、精轧、缓冷，得到低合金高强钢；

5、所述冷却包括初次水冷、二次水冷、空冷；所述初次水冷的速度为0.5～2℃/s，时间为15~20s，二次水冷的速度为3~5℃/s，时间为5~10s。

6、作为进一步的技术方案，钢水冶炼时还包括造渣处理，所述钢水冶炼后出钢，终渣碱度为3.4~4.1，出钢温度为1610~1660℃。

7、作为进一步的技术方案，在钢水冶炼出钢1/3时还加入铝块、硅铁、锰铁、铬。

8、作为进一步的技术方案，所述钢水冶炼后，c质量含量为0.03%~0.05%，n的浓度为≤40ppm。

9、作为进一步的技术方案，所述精炼开始时加入化渣剂、石灰、发泡剂。

10、作为进一步的技术方案，所述化渣剂为菱镁矿或白云石。

11、作为进一步的技术方案，所述发泡剂为碳酸钙、硅酸钠、碳酸铵中的一种或多种。

12、作为进一步的技术方案，精炼过程中还加入脱氧剂、造白渣，所述脱氧剂为电石或铝块，白渣处理时间为15~20min。

13、作为进一步的技术方案，所述精炼过程中还加入硼、铬铁进行组分调节，调节至n的浓度为40~60ppm，h的浓度为≤1.5ppm，o的浓度为≤20ppm。

14、作为进一步的技术方案，所述连铸在0.65~1.0m/min拉速下进行，动态重压下连铸固相区压下量为1.5~5mm。

15、作为进一步的技术方案，所述缓冷为在线缓冷，开始温度≥300℃，时间为12~15h。

16、作为进一步的技术方案，所述在线缓冷是在保温箱中进行，保温箱采用加热炉废气进行保温，温度为180~250℃。

17、作为进一步的技术方案，所述板坯加热包括第一段加热、第二段加热、第三段加热、均热处理，第一段加热温度为980~1050℃，第二段加热温度为1050~1150℃，第三段加热温度为1250~1280℃，均热处理温度为1230~1280℃，均热处理时间为≥1h，板坯加热速度为9~10min/cm，板坯加热时间为≥4h；所述板坯加热后出炉，出炉温度为120±20℃。

18、作为进一步的技术方案，板坯加热出炉后进行除磷，所述除磷为多向除磷，多向除磷采用对向15°喷水除磷，除磷压力为20~22mpa。

19、作为进一步的技术方案，所述粗轧的开轧温度为1080±20℃，终轧温度为≤950℃，粗轧连续两个道次压下率为≥20%；所述精轧的开轧温度为850~900℃，终轧温度为790~810℃，总道次6道，精轧过程中前2道次压下率≥12%。

20、本发明还提出一种易焊接的420mpa级低合金高强钢，由上述易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法生产得到，所述易焊接的420mpa级低合金高强钢，由以下重量百分比的组分组成：c 0.06%~0.09%、si 0.10%~0.20%、mn 1.20%~1.25%、p≤0.010%、s≤0.005%、al0.015%~0.025%、nb 0.010%~0.015%、v 0.010%~0.020%、ti 0.010%~0.020%、cr 0.20%~0.25%、b 0.008%~0.0015%，余量为fe及不可避免的杂质。

21、本发明的工作原理及有益效果为：

22、1、本发明中，在粗轧后，冷却工艺采用初次水冷、二次水冷、空冷，并控制初次水冷和二次水冷的工艺条件，提高生产效率的同时，减小了钢板表面至中心组织晶粒度差异，显著提高了420mpa级低合金高强钢的冲击性能。

23、2、本发明中，通过在动态重压下，控制连铸固相区的压下量，进一步提高了420mpa级低合金高强钢的冲击韧性。

24、3、本发明中，采用在线缓冷的工艺，有效减小钢板内部残余应力，避免焊后冷却过程中的形变，进一步提高了420mpa级低合金高强钢的冲击韧性。

25、4、本发明中，采用多向除磷的方式，有效避免钢板氧化坑洞中出现除磷盲区，去除了钢铁表面的氧化铁皮，进一步提高了420mpa级低合金高强钢的冲击韧性。

26、5、本发明中，还通过对板坯进行第一段加热、第二段加热、第三段加热及均热处理并控制粗轧和终轧的温度，有效控制了微合金元素在轧制过程中的晶间析出，细化了组织晶粒度，降低了轧后二次氧化速率，进一步提高了420mpa级低合金高强钢的冲击韧性。

27、6、本发明中，还通过加入硼、低碳、锰铁、铬高淬透性合金元素，不仅可以与废钢生成低碳合金，在焊接热影响区自然冷却过程中，加快组织转变进程，有利于细化晶粒，提高热影响区强度，进一步提高了420mpa级低合金高强钢的冲击韧性。

28、7、本发明中，在微合金元素中加入nb元素，并采用微钛处理，减少了合金用量，降低了生产成本并减少了连铸坯裂纹缺陷，进一步提高了420mpa级低合金高强钢的冲击韧性。

技术特征：

1.一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，其特征在于，钢水冶炼时还包括造渣处理，所述钢水冶炼后出钢，终渣碱度为3.4~4.1，出钢温度为1610~1660℃。

3.根据权利要求1所述的一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，其特征在于，所述钢水冶炼后，c的质量含量为0.03%~0.05%，n的浓度为≤40ppm。

4.根据权利要求1所述的一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，其特征在于，精炼过程中还加入脱氧剂、造白渣，所述脱氧剂为电石或铝块，白渣处理时间为15~20min。

5.根据权利要求1所述的一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，其特征在于，所述连铸在0.65~1.0m/min拉速下进行，动态重压下连铸固相区压下量为1.5~5mm。

6.根据权利要求1所述的一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，其特征在于，所述缓冷为在线缓冷，开始温度≥300℃，时间为12~15h。

7.根据权利要求1所述的一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，其特征在于，所述板坯加热包括第一段加热、第二段加热、第三段加热、均热处理，第一段加热温度为980~1050℃，第二段加热温度为1050~1150℃，第三段加热温度为1250~1280℃，均热处理温度为1230~1280℃，均热处理时间为≥1h，板坯加热速度为9~10min/cm，板坯加热时间为≥4h；所述板坯加热后出炉，出炉温度为120±20℃。

8.根据权利要求1所述的一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，其特征在于，板坯加热出炉后进行除磷，所述除磷为多向除磷，多向除磷采用对向15°喷水除磷，多向除磷的压力为20~22mpa。

9.根据权利要求1所述的一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法，其特征在于，所述粗轧的开轧温度为1080±20℃，终轧温度为≤950℃，粗轧连续两个道次压下率为≥20%；所述精轧的开轧温度为850~900℃，终轧温度为790~810℃，总道次6道，精轧过程中前2道次压下率≥12%。

10. 一种易焊接的420mpa级低合金高强钢，根据权利要求1~9任意一项所述一种易焊接的420mpa级低合金高强钢生产方法生产得到，其特征在于，所述易焊接的420mpa级低合金高强钢，由以下重量百分比的组分组成：c 0.06%~0.09%、si 0.10%~0.20%、mn 1.20%~1.25%、p≤0.010%、s≤0.005%、al 0.015%~0.025%、nb 0.010%~0.015%、v 0.010%~0.020%、ti 0.010%~0.020%、cr 0.20%~0.25%、b 0.008%~0.0015%，余量为fe及不可避免的杂质。

技术总结
本发明涉及金属冶炼技术领域，提出了一种易焊接的420MPa级低合金高强钢生产方法，包括以下步骤：钢水冶炼、LF精炼、连铸、缓冷、板坯加热、粗轧、冷却、精轧、缓冷，得到低合金高强钢；冷却包括初次水冷、二次水冷、空冷；初次水冷的速度为0.5～2℃/s，时间为15~20s，二次水冷的速度为3~5℃/s，时间为5~10s。通过上述技术方案，解决了现有技术中的低合金高强钢冲击性能差且不易焊接的问题。

技术研发人员：郭龙鑫,庞洪轩,郑磊,付中原,陈科晓,陈建超,关秀格,高东风,裴艳梅,王月英
受保护的技术使用者：河北普阳钢铁有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29