本發(fā)明涉及低合金高強鋼生產(chǎn)，尤其涉及一種屈服強度420mpa級及460mpa級低合金高強鋼的柔性化高效率生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、屈服強度420mpa級、460mpa級低合金高強度鋼具有良好的力學(xué)及焊接性能，廣泛應(yīng)用于機械、建筑、風(fēng)電、車輛、船舶、化工設(shè)備等領(lǐng)域，是中厚板產(chǎn)品廣泛應(yīng)用的品種。隨著市場形勢的變化，屈服強度420mpa級、460mpa級低合金高強度鋼的盈利能力越來越低，急需通過降本生產(chǎn)提高其創(chuàng)效能力。

2、目前，厚度為10～40mm、屈服強度420mpa級或460mpa級的低合金高強度鋼，主要生產(chǎn)模式為控軋控冷，為了保證鋼板的性能，通常要求精軋開軋溫度及終軋溫度控制在一個較窄的范圍內(nèi)，導(dǎo)致鋼板生產(chǎn)節(jié)奏緩慢，且工藝要求嚴(yán)苛，不利于高效生產(chǎn)。

3、授權(quán)公告號為cn?112553437?b的中國發(fā)明專利公開了“一種控制420mpa級熱鍍鋅高強鋼屈服強度波動的方法”，包括煉鋼、連鑄、鑄坯加熱、控制軋制、控制冷卻、卷取、自回火緩冷、酸軋和鍍鋅退火工序，所述控制軋制工序，終軋溫度為880±14℃；所述卷取工序，卷取溫度為530±17℃。本發(fā)明的冷基熱鍍鋅低合金高強度鋼屈強比低，強度和塑性匹配良好，通卷性能穩(wěn)定，屈強比均值0.83，卷頭、卷中、卷尾的屈服強度差別≤20mpa。

4、授權(quán)公告號為cn?102400053?b的中國發(fā)明專利公開了“一種屈服強度460mpa級建筑結(jié)構(gòu)用鋼板及其制造方法”，鋼板化學(xué)成分的重量百分比為：c?0.05％～0.10％、si0.2％～0.3％、mn?1.40％～1.60％、nb?0.025％～0.060％、ti?0.015％～0.030％、als0.015％～0.045％，還含有cr?0.2％～0.4％、mo?0.10％～0.30％、b?0.0010％～0.0020％中的一種，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)元素控制在p≤0.015％，s≤0.005％，[n]≤0.0040％，[o]≤0.0020％。制造方法為鋼坯加熱溫度1180～1220℃，第一階段開軋溫度1040～1080℃，終軋溫度950～1000℃，第二階段軋制開始溫度920～870℃；終軋溫度控制在800～850℃，第二階段再結(jié)晶區(qū)軋制積累變形量大于60％；熱軋后要經(jīng)過大于15秒時間的待溫，然后水冷，水冷開始溫度680～750℃，冷速5～9℃/s，返紅溫度450～620℃。

5、另外，不同厚度的鋼板所設(shè)計的成分通常具有一定差異，導(dǎo)致出鋼記號偏多，冶煉連鑄時影響生產(chǎn)效率。

6、本發(fā)明在原始q420級鋼成分基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，通過高純度冶煉及連鑄工藝優(yōu)化得到高質(zhì)量連鑄坯，同時降低加熱溫度，保證第二相粒子充分回溶的同時減小原始奧氏體晶粒尺寸，軋制時通過低溫大變形軋制實現(xiàn)第二相粒子的彌散析出，軋后快速冷卻減小內(nèi)部儲能釋放，充分利用析出強化、細(xì)晶強化及相變強化的作用，保證厚度10～40mm、屈服強度420mpa級、460mpa級鋼板的柔性化、高效率生產(chǎn)，大幅度提高鋼板生產(chǎn)效率的同時保證了充足的性能富余量，大幅度降低加熱爐能源消耗的同時提高了屈服強度420mpa級及460mpa級低合金高強度鋼的創(chuàng)效能力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種屈服強度420/460mpa級低合金高強鋼的柔性化生產(chǎn)方法，通過冶煉、連鑄、低溫加熱、低溫軋制與控冷工藝的耦合設(shè)計，充分利用高質(zhì)量連鑄坯軋制時的細(xì)晶強化、析出強化與相變強化的綜合作用，實現(xiàn)鋼板的柔性化、高效率生產(chǎn)。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種屈服強度420/460mpa級低合金高強鋼的柔性化生產(chǎn)方法，鋼中化學(xué)成分按重量百分比計為c：0.12％～0.16％；si：0.20％～0.3％；mn：1.2％～1.5％；p≤0.02％；s≤0.005％；nb：0.02％～0.03％；v：0.02％～0.03％；als：0.01％～0.03％：余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；成品鋼板為屈服強度420mpa級鋼板或屈服強度460mpa級鋼板；生產(chǎn)工藝過程包括轉(zhuǎn)爐冶煉、lf精煉、連鑄、加熱、軋制、軋后控冷及矯直，具體控制如下過程：

4、1)轉(zhuǎn)爐冶煉及l(fā)f精煉；

5、冶煉原料經(jīng)鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐冶煉采用頂?shù)讖?fù)吹，保證轉(zhuǎn)爐出鋼時p≤0.02％；

6、lf爐精煉過程中進(jìn)行造白渣操作，采用鋁鐵脫氧，確保氧含量低于20ppm，采用喂鈣的方式改性mns夾雜，保證軟吹時間≥8min；lf精煉總處理時間35～50min，lf精煉結(jié)束時s≤0.005％；

7、2)連鑄；

8、連鑄過熱度控制在17～23℃，二冷區(qū)電磁攪拌電流強度為700～900a，采用正反交替攪拌，連續(xù)攪拌30～60s；拉速控制在1.05～1.15m/min，鑄坯凝固末端采用重壓下工藝，總壓下量為15～20mm；鑄坯中心偏析按yb/t4003《連鑄鋼板坯低倍組織缺陷評級圖》評級達(dá)到c0.5級；

9、3)加熱；

10、鑄坯下線后熱裝送加熱爐加熱，入爐溫度不低于550℃，預(yù)熱段溫度為700～950℃，預(yù)熱段時間為0.5～1h；加熱段溫度為1210±20℃，加熱段時間為1～1.5h；均熱段溫度為1170±20℃，均熱段時間為0.5～1h；總在爐時間為2～4h；出爐時鑄坯溫度為1150～1180℃，且鑄坯表面與心部溫差不超過25℃；

11、4)軋制；

12、連鑄坯除鱗后立即進(jìn)行軋制，粗軋開軋溫度為980～1030℃，粗軋展寬階段2～4道次完成，道次壓下率為8％～18％，道次間隔時間為4～10s，軋制速率為0.8～1.2m/s；粗軋縱軋階段至少前3道次壓下率為23％～28％，軋制速度為0.5～1.0m/s，道次間隔時間為10～15s；粗軋其余道次壓下率為16％～23％，軋制速度為1.0～2.0m/s，道次間隔時間為5～10s；精軋各道次壓下率10％～20％，軋制速度為2.5～3.3m/s，道次間隔時間在3～8s；

13、5)冷卻；

14、軋后鋼板立即進(jìn)行冷卻，冷卻速率為8～15℃/s，屈服強度420mpa級鋼板的返紅溫度為610～650℃，屈服強度460mpa級鋼板的返紅溫度為570～610℃。

15、進(jìn)一步的，所述連鑄坯出加熱爐后至少進(jìn)行2道次除鱗，除鱗水壓力20～25mpa。

16、進(jìn)一步的，對于10mm≤厚度≤20mm的鋼板采用單塊控軋方式，中間坯不進(jìn)行待溫冷卻，粗軋結(jié)束后立即進(jìn)行精軋；對于20mm＜厚度≤40mm的鋼板采用多塊控軋方式，即單機架交叉軋制，粗軋階段最后一塊鋼板粗軋結(jié)束后，精軋階段第一塊鋼板立即進(jìn)行精軋，精軋階段第一塊鋼板精軋結(jié)束后精軋階段第二塊鋼板立即進(jìn)行精軋，以此類推直至最后一塊鋼精軋結(jié)束。

17、進(jìn)一步的，所述鑄坯的厚度為200～250mm，中間坯厚度為成品鋼板厚度的2～3倍，成品鋼板的厚度為10～40mm。

18、進(jìn)一步的，成品鋼板的鐵素體晶粒度為9～11級。

19、進(jìn)一步的，屈服強度420mpa級鋼板的成品性能為：屈服強度≥420mpa、抗拉強度520～680mpa，延伸率≥19％，-20℃夏比沖擊功≥180j；機械性能滿足gb/t1591《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)中q420級別的要求。

20、進(jìn)一步的，屈服強度460mpa級鋼板的成品性能為：屈服強度≥460mpa、抗拉強度540～720mpa，延伸率≥17％，-20℃夏比沖擊功≥150j；機械性能滿足gb/t1591《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)中q460級別的要求。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

22、(1)在原始q420級鋼種成分基礎(chǔ)上，通過冶煉及連鑄工藝優(yōu)化得到高質(zhì)量連鑄坯，同時降低加熱溫度，保證第二相粒子充分回溶的同時減小原始奧氏體晶粒尺寸，軋制時通過低溫大變形軋制實現(xiàn)第二相粒子的彌散析出，軋后快速冷卻減小內(nèi)部儲能釋放，充分利用析出強化、細(xì)晶強化及相變強化的綜合作用，保證厚度10～40mm、屈服強度420mpa級、460mpa級鋼板的柔性化、高效率生產(chǎn)(小時塊數(shù)提高了1.6塊/h)；

23、(2)不添加ti、cu、cr、mo、ni及稀土等貴重金屬元素，合金成本極低，保證產(chǎn)品的創(chuàng)效能力。

24、(3)在較低的合金成分體系下，可以保證原始屈服強度420mpa級鋼板的性能達(dá)到屈服強度460mpa級鋼板的性能要求。

25、(4)本發(fā)明不對鋼板的終軋溫度進(jìn)行限定，生產(chǎn)工藝簡單，工藝窗口限制小，有利于名義尺寸繁雜鋼板的生產(chǎn)，且實際應(yīng)用后一次性能合格率高達(dá)99％以上。

26、(5)有效減少了板坯的燒損，提高成材率的同時獲得了高質(zhì)量的鋼板表面。

27、(6)采用低溫柔性軋制工藝，同一澆次甚至同一爐的鋼水(成分相同)，通過調(diào)整軋后冷卻工藝參數(shù)，可生產(chǎn)出屈服強度420mpa級和460mpa級的系列產(chǎn)品，大幅度提高了煉鋼的生產(chǎn)效率。