專利名稱：低合金高強度結構用鋼q460c鋼板及其生產方法
技術領域：
本發明涉及到鋼材的生產，具體涉及一種低合金系列鋼材Q460C厚度規格在40mm 以下的高強度結構用鋼鋼板及其生產方法。
背景技術：
低合金高強度結構用鋼Q460C在普通低合金系列鋼的基礎上，為了保證鋼板的力 學性能，在鋼中加入V、Nb、Ti等進行微合金化，主要是為了細化晶粒，提高鋼板的韌性，較 低的碳當量充分保證了鋼板的焊接性能。主要用于各種大型工程結構、煤機行業及要求強 度高、載荷大的輕型結構等。近年來，低合金高強度鋼的應用更為廣泛，國內對此有了大量 的研究，低成本、高質量已經成為市場競爭的核心，生產過程中如何進行微合金化直接決定 了生產成本的高低。
發明內容
在保證鋼材力學性能的前提下做到降低成本，優化工藝流程，申請人投入了大量 的人力研究TMCP工藝生產制造低合金高強度結構鋼，取消鋼板的熱處理工藝。對每一次軋 制的鋼板進行塊塊取樣進行力學性能檢測，從后續性能結果上摸索軋制工藝，并對每一塊 鋼板進行成分、工藝、組織、性能分析，形成了一套從成分設計、鋼坯冶煉、鋼板軋制的系統 性生產工藝。該工藝解決了企業生產成本高，力學性能富余量較大的現狀，既能保證高強 度、高韌性和良好的焊接性能等要求，又降低了成本，產生了巨大的經濟效益。因此，本發明的目的主要是為了提供一種厚度在40mm以下保性能、保探傷高強度 結構用鋼Q460C鋼板及其生產方法。為了能夠達到鋼板綜合質量的要求，本發明采取的厚度在40mm以下的保性能、保 探傷低合金高強度結構鋼Q460C鋼板包含如下質量百分比的化學成分(單位，wt%)
C 彡 0. 17、Si ^ 0. 40、Mn 1. 20 1. 55、P 彡 0. 018、S 彡 0. 005、微合金化元素 (V+Nb+Ti) ^ 0. 20、Als ^ 0. 035，其它為 Fe 和殘留元素。碳當量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]彡0. 42。上述化學元素中合金元素的主要作用分析如下
C 是鋼中最基礎的強化元素，提高強度，但C影響鋼的焊接性能和影響韌性。綜合考 慮，碳的含量盡量控制的低一些。Si 是固溶強化元素，對提高鋼板的強度有利。
Mn 是固溶強化元素，對提高鋼板的強度和韌性均有利。V、Nb、Ti 在鋼中能夠與C、N結合，形成微細碳化物或碳氮化物，能起細化晶粒和 彌散強化作用，從而達到有效提高鋼材的強韌性的綜合效果。Al 可以起到細化晶粒強化作用。 為達到上述目的，本發明采取的生產方法包括以下步驟鐵水預處理、轉爐冶煉、 LF精煉、連續鑄鋼、鑄坯加熱、軋制、控冷、堆垛緩冷；在LF精煉步驟中，鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上；精煉過程中進行合金微調，脫氧劑以電石、 鋁粒、硅鐵粉、鋁線為主；精煉結束后確保軟吹時間> 20min，杜絕暴吹現象發生，確保中包 鋼水過熱度控制在15士5°C之內；在軋制步驟中，嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”的軋制要 求，開軋溫度1000°C 1150°C ；采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80 100mm，為確保變形滲透， 工作輥軋制線速度按< 1. 5m/s控制，一階段終軋溫度在950°C IOOiTC。二階段開軋溫度 在920°C以下，二階段采取小壓下軋制，以確保原始板形，終軋溫度< 860°C ；在控冷步驟中， 入水溫度> 760°C，返紅溫度控制500 600°C，冷速控制在10 15°C /s，然后送往強力矯 直機進行熱矯直。其中在煉鋼環節，主要控制點有轉爐冶煉終點成分控制、精煉過程中造白渣控制、 微合金化控制、連鑄過程中保護澆注控制、鑄坯堆冷控制、鑄坯加熱控制、鑄坯軋制控制、 ACC控制、鋼板堆冷控制，通過先進的冶煉、軋制工藝，再加上鑄坯、鋼板的堆冷工藝充分保 證鋼板鋼板的力學性能、表面質量及內部質量。由于本發明采取了上述技術方案，在保證綜 合質量的前提下，本發明具有成本低，工藝簡單，并且降低勞動強度的優點。
具體實施方式
本發明采取的厚度在40mm以下的保性能、保探傷低合金高強度結構鋼Q460C鋼板 包含如下質量百分比的化學成分(單位，wt%)
C ^ 0. 17、Si 彡 0. 40、Mn 1. 20 1. 55、P 彡 0. 018、S ^ 0. 005、微合金化元素 (V+Nb+Ti) ^ 0. 20、Als ^ 0. 035，其它為 Fe 和殘留元素。碳當量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]彡0. 42。本發明采取的生產方法包括以下步驟鐵水預處理、轉爐冶煉、LF精煉、連續鑄 鋼、鑄坯加熱、軋制、控冷、堆垛緩冷；在LF精煉步驟中，鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白 渣保持時間控制在IOmin以上；進行合金微調，脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線為主；精 煉結束后確保軟吹時間> 20min，杜絕暴吹現象發生，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C 之內；在軋制步驟中，嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開軋溫度1000°C 11500C ；采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80 100mm，為確保變形滲透，工作輥軋制線速度按 彡1. 5m/s控制，一階段終軋溫度在950°C 1000°C。二階段開軋溫度在920°C以下，二階段 采取小壓下軋制，以確保原始板形，終軋溫度< 860°C ；在控冷步驟中，入水溫度> 760°C，返 紅溫度控制500 600°C，冷速控制在10 15°C /s，然后送往強力矯直機進行熱矯直。一、工藝路線
本發明采用250mmX 1600mm連鑄斷面進行生產，其主要工藝路線為優質鐵水一KR鐵 水預處理一頂底復吹轉爐一吹氬處理一LF爐精煉一連鑄保護澆注一鑄坯堆冷24小時一步 進式加熱爐一3800m軋機一ACC層流冷卻一11輥熱矯直機一鋼板堆冷一精整一檢測一入 庫。二、熔煉化學成分設計
成分設計為保證良好的焊接性能以及良好的塑韌性，應控制碳當量Ceq在0. 43%以 內，碳、錳主要是為了提高鋼板的強度，Nb、V、Ti的復合加入量控制在0.085 0.11%之 間，主要是為了細化晶粒，提高鋼板塑性和韌性。三、生產工藝控制要點1、KR鐵水預處理工藝到站鐵水必須進行脫硫，保證脫硫后鐵水S彡0. 005%，溫大于 1280 "C。2、轉爐冶煉工藝入爐鐵水Si含量在0. 60%以下，鐵水溫度彡1270°C，廢鋼嚴格 采用優質邊角料，過程槍位控制在1. 0 1. 6m之間，嚴格按照石灰加入模型進行加入，確 保終渣堿度在3. 2 3. 5之間，終點C含量控制在0. 06%以上，P含量控制在0. 015%以下。 出鋼過程中采用硅鋁鋇鈣進行預脫氧，出鋼前期采用擋渣塞進行擋渣，后期采用擋渣錐進 行擋渣，出鋼過程中嚴禁下渣。鋼水到氬站后一次性加入鋁線，確保氬后Als含量控制在 0. 040 0. 060%之間，強吹3min后離站，離站溫度控制1580°C以上。3、LF精煉工藝鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上； 脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線等為主；精煉結束后確保軟吹時間> 20min，杜絕暴吹現 象發生；根據實際情況控制上鋼溫度，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C之內；
4、連鑄澆注澆鋼前保證鑄機設備狀況良好，中包過熱度15士5°C，拉速0. 7m/min,比 水量0. 80L/坧，連鑄澆鋼要求全程保護澆鑄，大包開澆后Imin內必須套保護管，中包澆注 過程中必須保證鋼液面不見紅。澆鋼過程中合理控制塞棒吹氬量，保證結晶器液面波動輕 微。鑄坯切割后按照堆冷標準堆冷> 24h。5、加熱工藝點鑄坯加熱III組鋼加熱工藝進行，考慮到實際加熱爐爐溫與鑄坯存 在一定的 溫差，最高加熱溫度為1240°C。6、軋制工藝嚴格堅持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開軋溫度1000°C 11500C ；采用TMCP軋制，涼鋼厚度為80-100mm，為確保變形滲透，，工作輥軋制線速度按 彡1. 5m/s控制，一階段終軋溫度在950°C 1000°C。二階段開軋溫度在920°C以下，二階段 采取小壓下軋制，以確保原始板形，終軋溫度< 860°C。7、控冷工藝入水溫度> 760°C，返紅溫度控制500 600°C，冷速控制在10 15°C /s，然后送往強力矯直機進行熱矯直。8、緩冷工藝鋼板下線后進行緩冷，入緩冷坑溫度彡3000C ；堆冷時間大于24小 時；
9、檢測結果
9. 1鋼板機械性能檢測
成份及機械力學性能按GB/T1591-2008執行，具體見表1。表1 Q460C鋼板機械力學性能
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本次共試生產20mm厚Q460C 30批，25mm厚Q460C 21批，40mmQ460C 10批，其中屈服 強度控制在450 590 MPa,平均達到了 504MPa，比標準富裕64MPa ；抗拉強度控制在570 700 MPa，平均達到了 630MPa，比標準富裕80MPa ；伸長率控制在17% 24%，平均達到20%， 比標準富裕3% ；O0C V型沖擊功控制在90 274 J，平均達到了 203 J，力學性能指標完全 滿足了 Q460C的開發要求。另外，為了驗證此方案達到的最終效果，對試樣加做了 _20°C V 型沖擊功，結果控制在101 244 J，平均達到了 193 J，由此表明，本次開發的20mm、25mm、 40mm厚度Q460C低合金高強度板已達到了 Q460D的性能級別。
9. 2外檢及探傷檢測 表面質量要求按GB/T709-2008嚴格執行； 探傷執行GB/T2970-2004 III級探傷標準執行；
所研制的鋼板外檢，正品率100% ；探傷正品率100%，其中合一級率為75%，三級合格率 為25%，達到了預期效果。
權利要求
1.一種低合金高強度結構用鋼Q460C鋼板，該鋼板包含如下質量百分比的化學成分 (單位，wt%)C ≤ 0. 17、Si ≤ 0. 40、Mn 1. 20 1. 55、P ≤ 0. 018、S ≤ 0. 005、微合金化元素 (V+Nb+Ti) ≤ 0. 20, Als ≤ 0. 035，其它為 Fe 和殘留元素。
2.一種如權利要求1所述低合金高強度結構用鋼Q460C鋼板的生產方法，該包括以下 步驟鐵水預處理、轉爐冶煉、LF精煉、連續鑄鋼、鑄坯加熱、軋制、控冷、堆垛緩冷；其特征 在于在LF精煉步驟中，鋼水精煉采取大渣量進行造渣，白渣保持時間控制在IOmin以上；進 行合金微調，脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉、鋁線為主；精煉結束后確保軟吹時間> 20min, 杜絕暴吹現象發生，確保中包鋼水過熱度控制在15士5°C之內；在軋制步驟中，嚴格堅持 “高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開軋溫度IOOiTC 1150°C ；采用TMCP軋制，涼鋼厚度 為80-100mm，為確保變形滲透，工作輥軋制線速度按彡1. 5m/s控制，一階段終軋溫度在 950°C 1000°C ；二階段開軋溫度在920°C以下，二階段采取小壓下軋制，以確保原始板形， 終軋溫度< 860°C ；在控冷步驟中，入水溫度> 760°C，返紅溫度控制500 60(TC，冷速控 制在10 15°C /s，然后送往強力矯直機進行熱矯直。
全文摘要
本發明公開了一種低合金系列鋼材Q460C厚度規格在40mm以下的高強度結構用鋼鋼板及其生產方法。該鋼板包含如下質量百分比的化學成分(單位，wt%)C≤0.17、Si≤0.40、Mn1.20～1.55、P≤0.018、S≤0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti)≤0.20、Als≤0.035，其它為Fe和殘留元素。本發明采取的生產方法包括以下步驟鐵水預處理、轉爐冶煉、LF精煉、連續鑄鋼、鑄坯加熱、軋制、控冷、堆垛緩冷；由于本發明采取了上述技術方案，在保證綜合質量的前提下，本發明具有成本低，工藝簡單，并且降低勞動強度的優點。
文檔編號C21D8/02GK102041436SQ20101059766
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者喬華偉, 付全虎, 劉凡, 崔冠軍, 張少輝, 張立新, 朱書成, 袁恒, 許少普, 許春, 趙迪, 閆波 申請人:南陽漢冶特鋼有限公司