專利名稱：一種熱軋鋼板生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱連軋板帶技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低成本的Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是指在普通碳素鋼中加入少量或微量合金元素，通過(guò)制定合 適的控軋控冷工藝，從而得到比普通碳素鋼性能更為優(yōu)良的高強(qiáng)度、高韌性和冷成型能力 的熱軋鋼板。由于鋼中加入的合金元素總量不多，這類合金鋼屬于低合金鋼，通常在熱軋狀 態(tài)下使用，其中以屈服強(qiáng)度345MPa級(jí)的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(牌號(hào)Q345)的市場(chǎng)需求量最 大。國(guó)內(nèi)外對(duì)Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品應(yīng)用方面已有一些研 究成果。如200710113915. 3公開(kāi)的“使用中薄板坯軋制厚規(guī)格低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼板的方 法”，提供了一種用中薄板坯生產(chǎn)Q345低合金高強(qiáng)度熱軋板卷的工藝，其化學(xué)成分為C:
0.15-0. 20%, Si 0. 20-0. 40%, Mn 1. 4-1. 6%, P ^ 0. 030%, S^O. 030%，力學(xué)性能為屈 服強(qiáng)度350MPa，抗拉強(qiáng)度500MPa，延伸率21% ；安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司劉志剛對(duì)化學(xué) 成分為 C 0. 18%, Si 0. 32%,Mn 1. 32%, P 0. 021%, S 0. 005%的 Q345 熱軋鋼板的焊接 性能進(jìn)行了研究，其力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度360MPa，抗拉強(qiáng)度500MPa，延伸率23% ；東北大學(xué) 軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱伏先對(duì)Q345低合金鋼奧氏體再結(jié)晶行為對(duì)組織 和性能的影響進(jìn)行了研究，其化學(xué)成分為C :0. 17%, Si 35%, Mn 1.48%, P^O. 021%, S彡0. 008%，其力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度396MPa，抗拉強(qiáng)度569MPa等。從以上熱軋鋼板的力學(xué)性能和成分組成可見(jiàn)，鋼板的力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度 350MPa-396MPa，抗拉強(qiáng)度500MPa-569MPa，延伸率21% -26%。大部分鋼板的主要合金元 素Mn的含量均在1. 10% -1. 60%的較高比例，因Mn的價(jià)格較高，直接導(dǎo)致生產(chǎn)成本大幅提 高。本發(fā)明采用常規(guī)軋制工藝制度，完成終軋后先以40-50°C /s的冷速將鋼板快速冷卻到 650-700°C，然后再以10-20°C /s的冷速使鋼板通過(guò)層流冷卻到540_580°C卷取，實(shí)現(xiàn)低成 本、安全穩(wěn)定地批量生產(chǎn)Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板的Mn含量由常規(guī)的
1.10% -1. 60%的較高比例大幅度降低到0. 60% -0. 80%，同時(shí)采用降低熱軋終軋溫度、快 冷+層流冷卻模式和降低卷取溫度等工藝技術(shù)措施，通過(guò)細(xì)晶強(qiáng)化來(lái)彌補(bǔ)因Mn含量降低而 引起的強(qiáng)度損失，從而生產(chǎn)出成本更低的Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)其目的，熱軋鋼板生產(chǎn)方法包括如下步驟首先 采用常規(guī)連鑄方法澆鑄成200mm厚的連鑄板坯，將該板坯加熱到1150°C -1200°C溫度后進(jìn) 行粗軋，粗軋后的中間板坯厚度為30mm-36mm，然后采用無(wú)芯移送熱卷箱卷?。粚⒅虚g板坯進(jìn)行6道次精軋，板坯精軋后的鋼板厚度為3. 0-8. Omm,終軋溫度為830 °C -870 °C ；精軋后先以40_50°C /s的冷速將鋼板快速冷卻到650_700°C，再以10_20°C /s的 冷速使鋼板通過(guò)層流冷卻到540-580°C，然后進(jìn)行卷取；板坯精軋后的鋼板厚度為3-8mm ； 其中所述的層流冷卻是通過(guò)控制層流冷卻水集管開(kāi)啟的數(shù)量和前后順序，從而控制冷速為 10-20 0C /s。根據(jù)上述熱軋鋼板生產(chǎn)方法生產(chǎn)出的鋼板，其化學(xué)成分以重量百分比計(jì)為C: 0. 10% -0. 22%, Si ≤ 0. 35%, Mn 0. 60% -0. 80%, P ≤0. 025%, S ≤ 0. 025%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明優(yōu)選的鋼板化學(xué)成分中C:0. 14%-0.20%，Mn :0. 65%-0.75%。本發(fā)明立足于現(xiàn)有的1450mm熱連軋機(jī)組工藝裝備，將Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼 板的主要合金元素Mn含量由常規(guī)的1. 10% -1. 60%大幅度降低到0. 60% -0. 80%，同時(shí)采 用降低熱軋終軋溫度、快冷+層流冷卻模式和降低卷取溫度等工藝技術(shù)措施，通過(guò)細(xì)晶強(qiáng) 化來(lái)彌補(bǔ)因Mn含量降低而引起的強(qiáng)度損失，從而提高了熱軋鋼板的綜合力學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式以下將根據(jù)本發(fā)明的工作原理和具體實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明的目的是將Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板的Mn含量由常規(guī)1. 10% -1. 60% 的較高水平大幅度降低到0. 60% -0. 80%，采用降低熱軋終軋溫度、快冷+層流冷卻模式和 降低卷取溫度等工藝技術(shù)措施，通過(guò)細(xì)晶強(qiáng)化來(lái)彌補(bǔ)因Mn含量降低而引起的強(qiáng)度損失，達(dá) 到降低成本的目的。本發(fā)明通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，Q345等低合金高強(qiáng)度鋼中由于沒(méi)有第二相粒子的析出，不 可能利用析出強(qiáng)化來(lái)提高其力學(xué)性能，而細(xì)晶強(qiáng)化是其主要的強(qiáng)化方式。在化學(xué)成分一定 的條件下，細(xì)化鐵素體的晶粒尺寸與相變的形核核心數(shù)量和相變后鐵素體晶粒的長(zhǎng)大有 關(guān)，其中熱軋終軋溫度、冷卻速度和卷取溫度等工藝參數(shù)尤其重要。終軋溫度與鐵素體相變 形核核心的數(shù)量有很大的關(guān)系，精軋后幾道次變形已處于未再結(jié)晶區(qū)軋制，一是增加單位 體積晶界的數(shù)目，二是在拉長(zhǎng)的晶粒內(nèi)增加變形帶和孿晶帶面積，經(jīng)過(guò)未再結(jié)晶區(qū)軋制，奧 氏體晶粒不僅被拉長(zhǎng)，而且被壓扁，這種被壓扁的奧氏體晶粒相變成多邊形鐵素體晶粒，未 結(jié)晶區(qū)的變形量越大，奧氏體晶粒被壓扁的程度越高，鐵素體晶粒越細(xì)小。冷卻速度越大， 相變溫度越低，過(guò)冷度越大，晶粒越細(xì)小，隨著冷卻速度的提高，相變開(kāi)始點(diǎn)與終了點(diǎn)的溫 度下降。在加速冷卻時(shí)，由于相變溫度下降，鐵素體成核速度增大，形核多。另外，由于在冷 卻過(guò)程中抑制了鐵素體晶粒長(zhǎng)大，可以得到更細(xì)的鐵素體晶粒，并促使針狀鐵素體的形成， 從而有效提高材料的性能。Q345鋼在軋制過(guò)程中，隨著卷取溫度的快速降低，可以有效地抑 制鐵素體晶粒的長(zhǎng)大，起到細(xì)化晶粒的目的，從而提高其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，以及其綜合 力學(xué)性能。本發(fā)明采用轉(zhuǎn)爐冶煉，用常規(guī)的連鑄方法先澆鑄成200mm厚的連鑄板坯，通過(guò)步 進(jìn)梁式加熱爐將連鑄板坯加熱至1150°C -1200°C，然后進(jìn)入粗軋機(jī)進(jìn)行粗軋，粗軋后的中 間板坯厚度在30mm-36mm，采用無(wú)芯移送熱卷箱卷取，經(jīng)過(guò)6道次精軋，在830°C _870°C溫度 范圍完成終軋后先以40-50°C /s的冷速將鋼板快速冷卻到650-700°C，然后再以10_20°C / s的冷速使鋼板通過(guò)層流冷卻到540-580°C，然后進(jìn)行卷?。怀善蜂摪搴穸葹?. 0-8. 0mm。
本發(fā)明所述的層流冷卻模式是指通過(guò)控制層流冷卻水集管開(kāi)啟的數(shù)量和前后順序，從而控制冷卻強(qiáng)度，即以10-20°C /s的冷速使鋼板通過(guò)層流冷卻到540-580°C。本發(fā)明所述的無(wú)芯移送熱卷箱是指粗軋機(jī)組和精軋機(jī)組之間一套中間板坯保溫 裝置，具有均勻中間板坯溫度、除鱗和縮短軋制線長(zhǎng)度的特點(diǎn)。根據(jù)上述熱軋鋼板生產(chǎn)方法生產(chǎn)出的鋼板，其化學(xué)成分以重量百分比計(jì)為C: 0. 10% -0. 22%,Si ^0. 35%,Mn 0. 60% -0. 80%,P^O. 025%,S^O. 025%，余量為 Fe 和 不可避免的雜質(zhì)元素。其中，鋼板化學(xué)成分中優(yōu)選C :0. 14% -0. 20%,Mn 0. 65% -0. 75%。本發(fā)明的積極效果是采用本方法生產(chǎn)的Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板具有成本 低、力學(xué)性能穩(wěn)定、強(qiáng)韌性匹配良好等特點(diǎn)。實(shí)施例1Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 16%,Si 0. 27%,Mn 0. 68%,P :0. 016%，S :0. 017%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將其 澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1180°C進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在32mm，采用無(wú) 芯移送熱卷箱卷?。黄浜蠼?jīng)過(guò)6道次精軋，其終軋溫度終軋溫度為850°C ；板坯精軋后的鋼 板厚度為3. 0mm。精軋后先以40°C /s的冷速冷卻到680°C，然后控制層流冷卻水集管開(kāi)啟 的數(shù)量和前后順序，以15°C /s的冷速使鋼板通過(guò)層流冷卻到560°C的溫度范圍內(nèi)卷取。其 成品力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度390MPa，抗拉強(qiáng)度525MPa，延伸率31 %。實(shí)施例2Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 12%,Si 0. 30%,Mn 0. 75%,P:0. 021%,S 0. 015%,余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將其 澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1160°C進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在35mm，采用無(wú) 芯移送熱卷箱卷取；其后經(jīng)過(guò)6道次精軋，其終軋溫度終軋溫度為840°C ；板坯精軋后的鋼 板厚度為4. 0mm。精軋后先以45°C /s的冷速冷卻到660°C，然后控制層流冷卻水集管開(kāi)啟 的數(shù)量和前后順序，以18°C /s的冷速使鋼板通過(guò)層流冷卻到550°C的溫度范圍內(nèi)卷取。其 成品力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度380MPa，抗拉強(qiáng)度520MPa，延伸率29%。實(shí)施例3Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 20%,Si 0. 23%,Mn 0. 60%,P :0. 017%，S :0. 018%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將其 澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1200°C進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在33mm，采用無(wú) 芯移送熱卷箱卷?。黄浜蠼?jīng)過(guò)6道次精軋，其終軋溫度終軋溫度為870°C ；板坯精軋后的鋼 板厚度為5. 0mm。精軋后先以50°C /s的冷速冷卻到670°C，然后控制層流冷卻水集管開(kāi)啟 的數(shù)量和前后順序，以10°C /s的冷速使鋼板通過(guò)層流冷卻到575°C的溫度范圍內(nèi)卷取。其 成品力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度400MPa，抗拉強(qiáng)度545MPa，延伸率28%。實(shí)施例4Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 22%,Si 0. 29%,Mn 0. 62%,P 0. 020%，S :0. 012%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將其 澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1200°C進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在36mm，采用無(wú) 芯移送熱卷箱卷?。黄浜蠼?jīng)過(guò)6道次精軋，其終軋溫度終軋溫度為830°C ；板坯精軋后的鋼 板厚度為6. 0mm。精軋后先以40°C /s的冷速冷卻到690°C，控制層流冷卻水集管開(kāi)啟的數(shù)量和前后順序，以12°C /s的冷速使鋼板通過(guò)層流冷卻到540°C的溫度范圍內(nèi)卷取。其成品 力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度410MPa，抗拉強(qiáng)度550MPa，延伸率30%。實(shí)施例5Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 10%,Si 0. 32%,Mn 0. 78%,P =0.015%, S 0. 009%,余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將其 澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1150°C進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在30mm，采用無(wú) 芯移送熱卷箱卷取；其后經(jīng)過(guò)6道次精軋，其終軋溫度終軋溫度為845°C ；板坯精軋后的鋼 板厚 度為8. 0mm。精軋后先以50°C /s的冷速冷卻到650°C，然后控制層流冷卻水集管開(kāi)啟 的數(shù)量和前后順序，以20°C /s的冷速使鋼板通過(guò)層流冷卻到580°C的溫度范圍內(nèi)卷取。其 成品力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度385MPa，抗拉強(qiáng)度530MPa，延伸率32%。本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例降低了 Mn的含量，同時(shí)采用了降低熱軋終軋溫度，快冷+ 層流冷卻模式和降低卷取溫度等工藝技術(shù)措施，通過(guò)細(xì)晶強(qiáng)化來(lái)彌補(bǔ)因Mn含量降低而引 起的強(qiáng)度損失，達(dá)到了降低成本的目的。實(shí)現(xiàn)了噸鋼降低生產(chǎn)成本約60元/t，按年生產(chǎn) Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板按20萬(wàn)t/a計(jì)算，則每年可為企業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約1200萬(wàn)元。 和現(xiàn)有背景技術(shù)相比，本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，不但降低了 Mn含量，同時(shí)通過(guò)工藝流程的優(yōu) 化沒(méi)有降低合金強(qiáng)度，確保了合金的質(zhì)量，比現(xiàn)有技術(shù)成本低很多。
權(quán)利要求
一種熱軋鋼板生產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步驟先澆鑄成200mm厚的連鑄板坯，將該板坯加熱到1150℃-1200℃溫度后進(jìn)行粗軋，然后采用無(wú)芯移送熱卷箱卷取；經(jīng)過(guò)6道次精軋，其終軋溫度范圍為830℃-870℃；精軋后先以40-50℃/s的冷速將鋼板快速冷卻到650-700℃，再以10-20℃/s的冷速使鋼板通過(guò)層流冷卻到540-580℃，然后進(jìn)行卷取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于板坯粗軋后的中間板坯厚度為 30mm-36mmo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于板坯精軋后的鋼板厚度為3.0-8. 0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的層流冷卻是通過(guò)控制層流冷卻 水集管開(kāi)啟的數(shù)量和前后順序，從而控制冷速為10-20°C /s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于鋼板的化學(xué)成分以重量百分比計(jì)為 C 0. 10% -0. 22%, Si ≤ 0. 35%, Mn 0. 60% -0. 80%, P ≤ 0. 025%, S ≤ 0. 025%，余量為 Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)方法，其特征在于C的最優(yōu)比例為0.14% -0. 20%, Mn 的最優(yōu)比例為0. 65% -0. 75%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低成本熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法，該熱軋鋼板化學(xué)成分重量百分比為C0.10％-0.22％，Si≤0.35％，Mn0.60％-0.80％，P≤0.025％，S≤0.025％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將其澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1150℃-1200℃進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在30mm-36mm，采用無(wú)芯移送熱卷箱卷??；終軋溫度范圍為830℃-870℃；精軋后以40-50℃/s的冷速冷卻到650-700℃，然后以10-20℃/s的冷速通過(guò)層流冷卻到540-580℃的溫度范圍內(nèi)卷取。采用本方法生產(chǎn)的Q345低合金高強(qiáng)度熱軋鋼板具有成本低、力學(xué)性能穩(wěn)定、強(qiáng)韌性匹配良好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21D8/02GK101824525SQ20101016555
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者劉勇, 葉曉瑜, 左軍, 常軍, 張開(kāi)華, 李衛(wèi)平, 黃徐晶 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司