一種490MPa級含高有害元素鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種490MPa級含高有害元素鋼板及其制造方法。化學成分及其質量百分含量如下：C％：0.12～0.18，Si％：0.2～0.5，P％：0.040～0.050；S％：0.040～0.050；As％：0.038～0.060；Mn按照Mn/S用量比≥10進行配置，其余為Fe和不可避免的雜質元素。鋼的化學成分基于C、Mn、Si、P、S元素，高含量有害元素P、S、As，不添加其他強韌化合金元素，從而降低原型鋼的生產成本。滿足厚度規格為6～100mm，抗拉強度為490～630MPa，斷后伸長率≥25％，低溫沖擊性能-20℃≥100J的D級鋼板技術要求。
【專利說明】一種490MPa級含高有害元素鋼板及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于合金高強度鋼板生產【技術領域】，具體涉及一種490MPa級含高有害元 素鋼板及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 抗拉強度490?630MPa級別低合金高強鋼板廣泛應用于建筑結構、橋梁、船體建 筑，是使用量很大的高強度中厚板品種。目前，本強度級別的鋼板成分設計一般采用較為 嚴格的P、S含量控制，或添加合金化元素的方式。如歐洲標準EN10025-2《熱軋結構鋼》 中抗拉強度470MPa以上的鋼S355級別鋼對化學成分中P、S控制分別為：P彡0. 035%， S < 0. 035 %。而美標A572《高強度低合金鈮釩合金鋼》中抗拉強度485MPa級及以上鋼Gr50 對化學成分中P、S控制分別為：P < 0. 040%，S < 0. 050%，同時必須加入細化晶粒的元素 Nb或V或兩種以上合金元素。而我國國標GB/T1591《低合金高強度結構鋼》中抗拉強度 470MPa級及以上鋼Q345對化學成分中P、S控制要求分別為：P彡0. 035%，S彡0. 035%。 而目前國內外標準中雖然未提及殘余元素 As含量，但在實際控制過程中As含量一般控制 在0. 030%以下；同時生產制造方法普遍采用冶煉-連鑄-鑄坯緩冷-鑄坯加熱-軋制的 工藝路線。這種成分設計和工藝路線在目前礦石價格居高不下、鋼鐵企業的降成本策略不 相適宜，這是因為一方面，采用含有低的有害元素 P、S的優質鐵水成本較高，另一方面在連 鑄后鑄坯冷卻，再進行加熱軋制產生的能耗損失又造成了成本的增加。
【發明內容】
[0003] 本發明目的在于降低原型鋼種的制造成本，提供一種含高有害元素鋼板的制造方 法，實現采用低品位鐵水冶煉、減少能耗損失方式得到強度490MPa級及以上鋼板，滿足市 場需求。
[0004] 為達到上述方案，采用技術方案如下：
[0005] -種490MPa級含高有害元素鋼板，化學成分及其質量百分含量如下：C% :0. 12? 0? 18, Si% :0? 2 ?0? 5, P% :0? 040 ?0? 050 ;S% :0? 040 ?0? 050 ;As% :0? 038 ?0? 060 ; Mn按照Mn/S用量比彡10進行配置，其余為Fe和不可避免的雜質元素；其厚度規格為6? 100mm，抗拉強度為490?630MPa，斷后伸長率彡25%，低溫沖擊性能-20°C彡100J。
[0006] -種490MPa級含高有害元素鋼板，化學成分及其質量百分含量如下：C% :0. 14? 0? 16, Si% :0? 3 ?0? 45，P% :0? 040 ?0? 050 ;S% :0? 040 ?0? 050 ;As% :0? 045 ?0? 050 ; Mn按照Mn/S用量比10-30進行配置，其余為Fe和不可避免的雜質元素；其厚度規格為6? 100mm，抗拉強度為490?630MPa，斷后伸長率彡25%，低溫沖擊性能-20°C彡100J。
[0007] -種490MPa級含高有害元素鋼板，化學成分及其質量百分含量如下：C% 16， Si% :0. 3, P% :0.045 ;S% :0.045 ;As% :0.045 ;Mn 按照 Mn/S 用量比 17. 8 進行配置，其余 為Fe和不可避免的雜質元素；其厚度規格為6?100mm，抗拉強度為490?630MPa，斷后伸 長率彡25%，低溫沖擊性能-20°C彡100J。
[0008] 上述490MPa級含高有害元素鋼板的制造方法，包括以下步驟：
[0009] 1)高爐鐵水經混鐵爐后進入氧氣頂底復合吹式轉爐冶煉，或高爐鐵水直接進入 轉爐吹煉，冶煉后采用合金脫氧合金化；而后采用低吹氬對鋼水成分均勻化，并使夾雜物上 浮；采用氬氣保護澆注成200?300mm鑄坯；
[0010] 2)連鑄成坯后，采用熱裝熱送方式裝入加熱爐進行加熱，入加熱爐的鑄坯溫度 彡800°C;加熱速率為8?llmin/cm，均熱溫度為1200?1260°C，均熱時間20?30min，出 爐溫度為1150?1180°C ;
[0011] 3)軋制采用控制軋制的方式，總的壓縮比彡3 ;第一階段在奧氏體再結晶區軋制， 開軋溫度為1150?1165°C，終軋溫度控制在1030?1050°C，中間坯厚度為50?150mm; 第二階段軋制在奧氏體未再結晶區進行，開軋溫度850?950°C，終軋溫度為790?850°C; 軋后采用ACC，澆少量水冷卻，冷后溫度為600?700°C后空冷得到產品。
[0012] 一種490MPa級含高有害元素鋼板的制造方法，其化學成分及其質量百分含量如 下：C% :0? 16, Si% :0? 3, P% :0.045 ;S% :0.045 ;As% :0.045 ;Mn 按照 Mn/S 用量比 17.8 進行配置，其余為Fe和不可避免的雜質元素；其厚度規格為6?100mm，抗拉強度為490? 630MPa，斷后伸長率彡25%，低溫沖擊性能-20°C彡100J ;
[0013] 高爐鐵水經混鐵爐后，采用頂底式復吹轉爐冶煉成鋼水，采用硅鐵、硅錳合金脫 氧、合金化，脫氧后鋼水中氧含量為30ppm ;鋼水經底部接入氦氣管道,進行吹氦處理,吹氦 時間為7min ;吹氬完成后，鋼水經平臺采用氬氣保護連鑄成250mm的鑄坯；
[0014] 連鑄完成后直接經保溫車熱裝熱送，在850°C時進入鑄坯加熱爐內進行加熱，加熱 速率為8. 5min/cm，均熱溫度為1230°C，均熱時間25min，出爐溫度為1180°C ;
[0015] 軋制采用控制軋制的方式，第一階段在奧氏體再結晶區軋制，開軋溫度為1165 °C， 終軋溫度控制在1050°C，中間坯厚度為110mm;第二階段軋制在奧氏體未再結晶區進行，開 軋溫度910°C，終軋溫度為850°C ;乳后采用ACC，澆少量水冷卻，冷后溫度為700°C ;而后鋼 板空冷到室溫，得到厚度為50mm的鋼板。
[0016] 本發明的C含量選擇在0. 12?0. 18%，C是鋼中不可缺少的提高鋼材強度的元素 之一，碳含量每增加〇. 10%，抗拉強度約提高90MPa，屈服強度約提高40?50MPa。隨著碳 含量的增加，鋼的塑性和韌性指標會降低，焊接性能變差。在焊接C含量較高的鋼材時，在 焊接熱影響區還就出現淬硬現象，這將加劇焊接時產生冷裂紋的傾向。所以C含量上限控 制在0. 18%。
[0017] 本發明中的Si含量選擇在0. 2?0. 4%，Si在鋼中主要以固溶強化形式提高鋼 的強度，也是鋼中的脫氧元素。但鋼中Si含量過高時，則會引起面縮率下降，特別是沖擊 韌性下降較為明顯，同時對焊接性能也不利，因此鋼中Si含量不易過高，因此上限控制在 0? 4%。
[0018] 本發明中Mn是確保強度的重要元素，同時，為減少S對鋼產生熱脆傾向，通常情況 下，通過向鋼中加入Mn,保證一定的Mn/S比，從而可以減少S的熱脆傾向。本發明中Mn/S 比在10以上，從而保證鋼的熱塑性。
[0019] 本發明的有益效果在于：
[0020] 1)鋼的化學成分基于^11、51、？、3元素，高含量有害元素？、5^8，不添加其他強 韌化合金元素，從而降低原型鋼的生產成本。
[0021] 2)采用連鑄后熱裝熱送的方式，從而減少鑄坯冷卻后再加熱使用的煤氣、電等能 耗，降低生產成本。
[0022] 3)滿足厚度規格為6?100mm，抗拉強度為490?630MPa，斷后伸長率彡25%，低 溫沖擊性能_20°C彡100J的D級鋼板技術要求。
[0023] 4)本生產過程易于控制，能耗較低，滿足當前鋼鐵企業低成本制造技術的需求。
【具體實施方式】
[0024] 以下實施例進一步闡釋本發明的技術方案，但不作為對本發明保護范圍的限制。
[0025] 本發明490MPa級含高有害元素鋼板，化學成分及其質量百分含量如下：C% :0? 12 ?0? 18, Si% :0? 2 ?0? 5, P% :0? 040 ?0? 050 ;S% :0? 040 ?0? 050 ;As% :0? 038 ? 0.060 ;Mn按照Mn/S用量比彡10進行配置，其余為Fe和不可避免的雜質元素；鋼的化學成 分基于C、Mn、Si、P、S元素，高含量有害元素 P、S、As，不添加其他強韌化合金元素，從而降 低原型鋼的生產成本；同時滿足厚度規格為6?100mm，抗拉強度為490?630MPa，斷后伸 長率彡25%，低溫沖擊性能-20°C彡100J的D級鋼板技術要求。
[0026] 其制造過程如下：
[0027] 1)高爐鐵水經混鐵爐后進入氧氣頂底復合吹式轉爐冶煉，或高爐鐵水直接進入 轉爐吹煉，冶煉后采用合金脫氧合金化；而后采用低吹氬對鋼水成分均勻化，并使夾雜物上 浮；采用氬氣保護澆注成200?300mm鑄坯；
[0028] 2)連鑄成坯后，采用熱裝熱送方式裝入加熱爐進行加熱，入加熱爐的鑄坯溫度 彡800°C;加熱速率為8?llmin/cm，均熱溫度為1200?1260°C，均熱時間20?30min，出 爐溫度為1150?1180°C ;
[0029] 3)軋制采用控制軋制的方式，總的壓縮比> 3 ;第一階段在奧氏體再結晶區軋制， 開軋溫度為1150?1165°C，終軋溫度控制在1030?1050°C，中間坯厚度為50?150mm ; 第二階段軋制在奧氏體未再結晶區進行，開軋溫度850?950°C，終軋溫度為790?850°C; 軋后采用ACC，澆少量水冷卻，冷后溫度為600?700°C后空冷得到產品。
[0030] 采用連鑄后熱裝熱送的方式，從而減少鑄坯冷卻后再加熱使用的煤氣、電等能耗， 降低生產成本。本生產過程易于控制，能耗較低，滿足當前鋼鐵企業低成本制造技術的需 求。
[0031] 下面通過五個具體實施例詳述本發明，其各實施例的熔煉成分如表1所示。
[0032] 表 1
[0033]
【權利要求】
1. 一種490MPa級含高有害元素鋼板，其特征在于化學成分及其質量百分含量如下： C%:0. 12 ?0? 18，Si%:0. 2 ?0? 5，P%:0. 040 ?0? 050 ;S%:0. 040 ?0? 050 ;As%:0. 038 ? 0.060 ;Mn按照Mn/S用量比彡10進行配置，其余為Fe和不可避免的雜質元素；其厚度規格 為6?100mm，抗拉強度為490?630MPa，斷后伸長率彡25%，低溫沖擊性能-20°C彡100J。
2. -種490MPa級含高有害元素鋼板，其特征在于化學成分及其質量百分含量如下： C % :0? 14 ?0? 16, Si % :0? 3 ?0? 45, P % :0? 040 ?0? 050 ;S % :0? 040 ?0? 050 ;As % : 0. 045?0. 050 ;Mn按照Mn/S用量比10-30進行配置，其余為Fe和不可避免的雜質元 素；其厚度規格為6?100mm，抗拉強度為490?630MPa，斷后伸長率彡25 %，低溫沖擊性 能-20°C 彡 100J。
3. -種490MPa級含高有害元素鋼板，其特征在于化學成分及其質量百分含量如下： (：%:0.16,51%:0.3，？％:0.045;5% :0.045;八8%:0.045 以11按照血/5用量比17.8進 行配置，其余為Fe和不可避免的雜質元素；其厚度規格為6?100mm，抗拉強度為490? 630MPa，斷后伸長率彡25%，低溫沖擊性能-20°C彡100J。
4. 權利要求1-3任一項所述490MPa級含高有害元素鋼板的制造方法，其特征在于包括 以下步驟： 1) 高爐鐵水經混鐵爐后進入氧氣頂底復合吹式轉爐冶煉，或高爐鐵水直接進入轉爐吹 煉，冶煉后采用合金脫氧合金化；而后采用低吹氬對鋼水成分均勻化，并使夾雜物上浮；采 用氬氣保護澆注成200?300mm鑄坯； 2) 連鑄成坯后，采用熱裝熱送方式裝入加熱爐進行加熱，入加熱爐的鑄坯溫度 彡800°C;加熱速率為8?llmin/cm，均熱溫度為1200?1260°C，均熱時間20?30min，出 爐溫度為1150?1180°C ; 3) 軋制采用控制軋制的方式，總的壓縮比> 3 ;第一階段在奧氏體再結晶區軋制，開軋 溫度為1150?1165°C，終軋溫度控制在1030?1050°C，中間坯厚度為50?150mm;第二 階段軋制在奧氏體未再結晶區進行，開軋溫度850?950°C，終軋溫度為790?850°C;乳后 采用ACC，澆少量水冷卻，冷后溫度為600?700°C后空冷得到產品。
5. -種490MPa級含高有害元素鋼板的制造方法，其特征在于化學成分及其質量百分 含量如下：C% :0? 16, Si% :0? 3, P% :0? 045 ;S% :0? 045 ;As% :0? 045 ;Mn 按照 Mn/S 用量比 17. 8進行配置，其余為Fe和不可避免的雜質元素；其厚度規格為6?100mm，抗拉強度為 490?630MPa，斷后伸長率彡25%，低溫沖擊性能-20°C彡100J ; 高爐鐵水經混鐵爐后，采用頂底式復吹轉爐冶煉成鋼水，采用硅鐵、硅錳合金脫氧、合 金化，脫氧后鋼水中氧含量為30ppm ;鋼水經底部接入氦氣管道,進行吹氦處理，吹氦時間 為7min ;吹氦完成后，鋼水經平臺采用氦氣保護連鑄成250mm的鑄述； 連鑄完成后直接經保溫車熱裝熱送，在850°C時進入鑄坯加熱爐內進行加熱，加熱速率 為8. 5min/cm，均熱溫度為1230°C，均熱時間25min，出爐溫度為1180°C ; 軋制采用控制軋制的方式，第一階段在奧氏體再結晶區軋制，開軋溫度為1165°C，終軋 溫度控制在1050°C，中間坯厚度為110mm ;第二階段軋制在奧氏體未再結晶區進行，開軋溫 度910°C，終軋溫度為850°C ;乳后采用ACC，澆少量水冷卻，冷后溫度為700°C ;而后鋼板空 冷到室溫，得到厚度為50mm的鋼板。
【文檔編號】C22C38/60GK104451459SQ201410737040
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】王世森, 余宏偉, 李德發, 董漢雄, 卜勇, 鮑海燕, 洪君, 梁寶珠, 李銀華, 陳勇 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司