專利名稱：一種高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼s355k2z35厚板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于中厚鋼板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S355K2Z35 厚板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
在公知的技術(shù)中，傳統(tǒng)的S335K2Z35厚板生產(chǎn)需要進(jìn)行正火處理，這樣使得生產(chǎn)能耗增大，生產(chǎn)成本增高，對企業(yè)發(fā)展和競爭很不利。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種節(jié)省成本、生產(chǎn)簡便的高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S355K2Z35 厚板及其生產(chǎn)方法。一種高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S355K2Z35厚板，包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位， wt%) :C :0. 06 0· 14、Si :0. 20 0· 45、Mn :1· 30 1· 45、P 彡 0· 018、S 彡 0. 007、Als 0. 015 0. 050,Nb 0. 020 0. 040,V 0. 010 0. 025,Ti 0. 015 0. 020，其它為 Fe 和殘
留元素。所述化學(xué)成分的碳當(dāng)量< 0. 40。所述高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S355K2Z35厚板厚度為15_45mm。為達(dá)到上述目的，所述高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S355K2Z35厚板的生產(chǎn)方法，包括如下生
產(chǎn)步驟
KR鐵水預(yù)處理到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度彡20mm，鐵水經(jīng)KR 攪拌脫硫后保證鐵水S ( 0. 005%，保證脫硫周期< 2Imin、脫硫溫降< 20°C ；
轉(zhuǎn)爐冶煉采用100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，入爐鐵水中按質(zhì)量百分比含S ( 0. 005%、 含P < 0. 080%,鐵水溫度彡1270 °C，鐵水裝入量誤差按士 It來控制，過程槍位按前期 1.0-1. 3m、中期1.2-1. 6m、后期1.0-1. Im控制，造渣堿度R按2. 5-4.0控制，出鋼目標(biāo) P彡0. 015%、C彡0. 05%、S彡0. 012%,出鋼過程中向鋼包內(nèi)加硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石，出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度 ^ 30mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過程中要求全程吹氬；
吹氬處理氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強(qiáng)吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在300 500mm，離氬站溫度不得低于1570°C ；
LF精煉精煉過程中全程吹氬，加入渣料，堿度按4. 0-6. 0控制，加入脫氧劑，加熱采用電流進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按兩次控制，一加熱7-12min、二加熱6-lOmin，二加熱過程中補(bǔ)加脫氧劑，并要求粘渣次數(shù)大于6次，離站前加入硅鈣線，加硅鈣線前必須關(guān)閉氬氣，不采用真空脫氣的上鋼溫度1565士 15°C，采用真空脫氣的上鋼溫度1610士 15°C ；
VD精煉VD真空度必須達(dá)到67Pa以下，保壓時(shí)間必須彡15min，破真空后軟吹2-5min 或不吹，軟吹過程中鋼水不得裸露，在線包抽真空時(shí)間1. 7min，覆蓋劑保證鋪滿鋼液面，力口覆蓋劑前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1565士 15°C ；連鑄中包過熱度15士 10°C，拉速0. 7m/min,比水量0. 80L/ kg,電攪:900A、5Hz、30s-3-30s，連鑄澆鋼要求全程保護(hù)澆鑄，大包開澆后Imin內(nèi)必須套保護(hù)管，鑄坯下線后要求堆冷彡12h ；
加熱加熱溫度及加熱時(shí)間如下預(yù)熱段溫度900-1000°C，加熱段溫度1220-U80°C，保溫段溫度1200-U60°C，加熱速度8-13min/Cm ；
控軋控冷開軋溫度1100°C 1150°C，一階段終軋溫度在980°C 1000°C，待溫厚度為成品厚度的2. 2 2. 5倍，二階段開軋溫度彡9000C，二階段保證單道次壓下率彡15%，累計(jì)壓下率> 60%，終軋溫度780 860°C，軋后采用不同的層流冷卻，通過調(diào)整冷卻集管組數(shù)，確保冷卻速度控制在4-6°C /S，返紅溫度在640 720°C之間，然后送往矯直機(jī)矯直；堆冷堆垛緩冷溫度不低于450°C，堆冷時(shí)間> 24小時(shí)。由于本發(fā)明通過KR鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬處理、LF精煉、VD精煉、連鑄、加熱、控軋控冷、堆冷工藝，在原有的S33^(2Z35高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼的成分基礎(chǔ)上，適當(dāng)調(diào)整S335K2Z35中C、Mn、Nb合金元素的含量和比例，并嚴(yán)格控制鋼中P、S等影響鋼板塑韌性的有害元素含量，同時(shí)嚴(yán)格控制軋鋼的加熱制度，軋制過程采用降低終軋溫度、軋后提高冷卻速度和軋后鋼板堆垛緩冷的方式，從而保證了 S33^(2Z35鋼種15-45mm厚度鋼板的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在冶煉過程中，嚴(yán)格控制鋼中P (磷)、S (硫)等有害元素，保證鋼水的純凈度基本達(dá)到潔凈鋼水平，在后續(xù)軋制加熱過程中，為防止鋼坯內(nèi)部晶粒粗大，適當(dāng)降低加熱溫度，避免鋼坯內(nèi)部原始奧氏體晶粒過分長大，為鋼坯在軋制過程中晶粒的細(xì)化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，在軋制過程中，通過采用國內(nèi)先進(jìn)的TMCP軋制技術(shù)和鋼板堆垛緩冷技術(shù)，能夠保證S33^(2Z35鋼板性能需求。這樣，與傳統(tǒng)的S33^(2Z35碳當(dāng)量不變的情況下，通過TMCP軋制和鋼板堆垛緩冷方式，確保了鋼板性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)簡化生產(chǎn)工藝、取消了正火處理流程，降低生產(chǎn)能耗，大大降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的節(jié)省成本、生產(chǎn)簡便的高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S35^(2Z35厚板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%) :C :0. 06 0. 14、Si :0. 20 0. 45、Mn :1. 30 1. 45、P 彡 0. 018、S 彡 0. 007、Als :0. 015 0. 050、Nb :0. 020 0. 040、V :0. 010 0. 025、Ti
0.015 0. 020，其它為Fe和殘留元素。碳當(dāng)量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]彡0. 40。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的生產(chǎn)方法包括KR鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬處理、LF精煉、VD精煉、連鑄、加熱、控軋控冷、堆冷。在所述KR鐵水預(yù)處理中，到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度彡20mm,鐵水經(jīng)KR攪拌脫硫后保證鐵水S彡0. 005%,保證脫硫周期< 21min、脫硫溫降< 20°C;在所述轉(zhuǎn)爐冶煉中，采用100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，入爐鐵水中按質(zhì)量百分比含S彡0. 005%,P彡0. 080%，鐵水溫度彡1270°C，鐵水裝入量誤差按士 It來控制，廢鋼嚴(yán)格采用優(yōu)質(zhì)邊角料，過程槍位按前期1. 0-1. 3m、中期1. 2-1. 6m、后期
1.0-1. Im控制，造渣堿度R按2. 5-4. 0控制，出鋼目標(biāo)P彡0. 015%、C彡0. 05%、S ( 0. 012%，出鋼過程中向鋼包內(nèi)硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石，出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度< 30mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過程中要求全程吹氬；在所述吹氬處理中，氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強(qiáng)吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在300 500mm，離氬站溫度不得低于1570°C ；在所述LF精煉中，精煉過程中全程吹氬，吹氬強(qiáng)度根據(jù)不同環(huán)節(jié)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，加入精煉渣料，堿度按4. 0-6. 0控制，精煉脫氧劑以電石、鋁粒、硅鐵粉為主，加入量根據(jù)鋼水中氧含量及造白渣情況適量加入，加熱過程根據(jù)節(jié)奏富余和溫度情況選擇適當(dāng)電流進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按兩次控制，一加熱7-12min、二加熱6-lOmin，二加熱過程中要求根據(jù)造渣情況，補(bǔ)加脫氧劑，并要求粘渣次數(shù)大于6次，離站前加入硅鈣線，加硅鈣線前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1565士 15°C (不采用真空脫氣)/1610士 15°C (采用真空脫氣);在所述VD精煉中，VD真空度必須達(dá)到67Pa以下， 保壓時(shí)間必須> 15min，破真空后軟吹2-5min或不吹，軟吹過程中鋼水不得裸露，正常在線包抽真空時(shí)間(抽真空前鋼水溫度一目標(biāo)離站溫度)/l. 7min，覆蓋劑，保證鋪滿鋼液面，力口覆蓋劑前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1565士 15°C ；在所述連鑄中，澆鋼前保證鑄機(jī)設(shè)備狀況良好，中包過熱度 15士 10°C，拉速0. 7m/min,比水量0. 80L/kg,電攪:900A、5Hz、30s-3-30s， 連鑄澆鋼要求全程保護(hù)澆鑄，大包開澆后Imin內(nèi)必須套保護(hù)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(jié)晶器液面波動輕微，鑄坯下線后要求堆冷> 12h ；在所述加熱中，加熱溫度及加熱時(shí)間如下預(yù)熱段溫度900-100(TC，加熱段溫度1220-1280°C，保溫段溫度1200-1260°C，加熱速度8-13min/Cm ；在所述控軋控冷中，結(jié)合煉鋼化學(xué)成分，為防止混晶和晶粒粗大，嚴(yán)格堅(jiān)持“高溫、低速、大壓下”的軋制要求，開軋溫度1100°C 1150°C，一階段終軋溫度在980°C 1000°C，待溫厚度為成品厚度的2. 2 2. 5倍，為精軋階段累計(jì)變形量及細(xì)化晶粒、位錯(cuò)強(qiáng)化奠定基礎(chǔ)，二階段開軋溫度< 900°C， 二階段保證單道次壓下率> 15%，累計(jì)壓下率> 60%，確保變形滲透使奧氏體內(nèi)部晶粒被壓扁拉長，增大晶界有效面積并有效形成大量變形帶，為奧氏體相變提供更多的形核點(diǎn)，達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的，終軋溫度780 860°C，由于軋后緩冷易使晶粒長大，并且組織中的C、Mn等合金固溶量有限，因此要控制適當(dāng)?shù)睦鋮s速度，為了獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能， 根據(jù)板厚的不同，軋后采用不同的層流冷卻，通過調(diào)整冷卻集管組數(shù)，確保冷卻速度控制在 4-60C /S，返紅溫度在640 720°C之間，然后送往矯直機(jī)矯直；在所述堆冷中，堆垛緩冷溫度不低于450°C，堆冷時(shí)間彡24小時(shí)。實(shí)施例1
通過KR鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬處理、LF精煉、VD精煉、連鑄、加熱、控軋控冷、堆冷工藝，獲得一種高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S355K2Z35厚板，它包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%) :C :0. 07,Si :0. 44,Mn :1· 30,P :0· 016,S :0· 001、Als :0· 048,Nb :0· 022,V :0· 024、 Ti :0. 016，其它為Fe和殘留元素。實(shí)施例2
通過KR鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬處理、LF精煉、VD精煉、連鑄、加熱、控軋控冷、堆冷工藝，獲得一種高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S355K2Z35厚板，它包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%) :C :0. 13、Si :0. 21,Mn :1· 43, P :0· 003、S :0· 006、Als :0· 013,Nb :0· 038、V :0· 010、 Ti :0. 019，其它為Fe和殘留元素。機(jī)械力學(xué)性能分析
成份及機(jī)械力學(xué)性能按Em0025-1執(zhí)行，機(jī)械性能具體見下表1
表1 S355K2Z35厚板機(jī)械力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S35^(2Z35厚板，其特征在于包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%) :C :0. 06 0. 14,Si :0. 20 0. 45,Mn :1· 30 1. 45,P ( 0. 018,S ( 0. 007、Als 0. 015 0. 050、Nb :0. 020 0. 040、V :0. 010 0. 025、Ti :0. 015 0. 020，其它為Fe和殘留元素。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S35^(2Z35厚板，其特征在于所述化學(xué)成分的碳當(dāng)量< 0. 40。
3.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S35^(2Z35厚板，其特征在于所述高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S355K2Z35厚板厚度為15_45mm。
4.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S35^(2Z35厚板的生產(chǎn)方法，其特征在于包括如下生產(chǎn)步驟KR鐵水預(yù)處理到站鐵水必須扒前渣與扒后渣，保證液面渣層厚度彡20mm，鐵水經(jīng)KR攪拌脫硫后保證鐵水S ( 0. 005%，保證脫硫周期< 2Imin、脫硫溫降< 20°C ；轉(zhuǎn)爐冶煉采用100/120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，入爐鐵水中按質(zhì)量百分比含S ( 0. 005%、含P < 0. 080%,鐵水溫度彡1270 0C，鐵水裝入量誤差按士 It來控制，過程槍位按前期 .0-1. 3m、中期1.2-1. 6m、后期1.0-1. Im控制，造渣堿度R按2. 5-4.0控制，出鋼目標(biāo)P彡0. 015%、C彡0. 05%、S彡0. 012%,出鋼過程中向鋼包內(nèi)加硅鋁鋇鈣、錳鐵合金、硅鐵合金和石灰、螢石，出鋼前用擋渣塞擋前渣出鋼，出鋼結(jié)束前采用擋渣錐擋渣，保證渣層厚度^ 30mm，轉(zhuǎn)爐出鋼過程中要求全程吹氬；吹氬處理氬站一次性加入鋁線，在氬站要求強(qiáng)吹氬3min，流量200-500NL/min，鋼液面裸眼直徑控制在300 500mm，離氬站溫度不得低于1570°C ；LF精煉精煉過程中全程吹氬，加入渣料，堿度按4. 0-6. 0控制，加入脫氧劑，加熱采用電流進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間按兩次控制，一加熱7-12min、二加熱6-lOmin，二加熱過程中補(bǔ)加脫氧劑，并要求粘渣次數(shù)大于6次，離站前加入硅鈣線，加硅鈣線前必須關(guān)閉氬氣，不采用真空脫氣的上鋼溫度1565士 15°C，采用真空脫氣的上鋼溫度1610士 15°C ；VD精煉VD真空度必須達(dá)到671 以下，保壓時(shí)間必須彡15min，破真空后軟吹2-5min或不吹，軟吹過程中鋼水不得裸露，在線包抽真空時(shí)間1. 7min，覆蓋劑保證鋪滿鋼液面，加覆蓋劑前必須關(guān)閉氬氣，上鋼溫度1565士 15°C ；連鑄中包過熱度15士 10°C，拉速0. 7m/min,比水量0. 80L/ kg,電攪:900A、5Hz、30s-3-30s，連鑄澆鋼要求全程保護(hù)澆鑄，大包開澆后Imin內(nèi)必須套保護(hù)管，鑄坯下線后要求堆冷彡12h ；加熱加熱溫度及加熱時(shí)間如下預(yù)熱段溫度900-1000°C，加熱段溫度1220-U80°C，保溫段溫度1200-U60°C，加熱速度8-13min/Cm ；控軋控冷開軋溫度1100°C 1150°C，一階段終軋溫度在980°C 1000°C，待溫厚度為成品厚度的2. 2 2. 5倍，二階段開軋溫度彡9000C，二階段保證單道次壓下率彡15%，累計(jì)壓下率> 60%，終軋溫度780 860°C，軋后采用不同的層流冷卻，通過調(diào)整冷卻集管組數(shù)，確保冷卻速度控制在4-6°C /S，返紅溫度在640 720°C之間，然后送往矯直機(jī)矯直；堆冷堆垛緩冷溫度不低于450°C，堆冷時(shí)間> 24小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼S355K2Z35厚板，所述厚板包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，wt%)C0.06～0.14、Si0.20～0.45、Mn1.30～1.45、P≤0.018、S≤0.007、Als0.015～0.050、Nb0.020～0.040、V0.010～0.025、Ti0.015～0.020，其它為Fe和殘留元素。碳當(dāng)量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]≤0.40。通過KR鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬處理、LF精煉、VD精煉、連鑄、加熱、控軋控冷、堆冷工藝，在原有的S335K2Z35高強(qiáng)韌性結(jié)構(gòu)鋼的成分基礎(chǔ)上，適當(dāng)調(diào)整S335K2Z35中C、Mn、Nb合金元素的含量，并嚴(yán)格控制鋼中P、S等影響鋼板塑韌性的有害元素含量，嚴(yán)格控制軋鋼的加熱制度，軋制過程采用降低終軋溫度、軋后提高冷卻速度和軋后鋼板堆垛緩冷的方式，從而保證了S335K2Z35鋼種15-45mm厚度鋼板的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號C22C33/04GK102367544SQ20111017669
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者于颯, 劉慶波, 崔冠軍, 張強(qiáng), 張立新, 朱書成, 李亮亮, 李忠波, 袁永旗, 許少普, 賈濤, 趙迪, 高照海 申請人:南陽漢冶特鋼有限公司