一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板及其生产工艺

摘要

本发明公开了一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板及其生产工艺，其组分及重量百分含量为：C：0.15-0.18，Si：0.15-0.40，Mn,1.30-1.60，P：≤0.025，S：≤0.007，Al：0.020-0.045，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明采用合理的碳、锰、硫元素，全程控铝，采用VD真空处理和全程保护浇注技术，用150mm厚的板坯，在3500mm炉卷轧机上采用全纵轧模式，合理控制二阶段轧制过程参数，保证变形渗透率，并采用中间冷却工艺及轧后控冷工艺，细化组织晶粒，提高产品韧性，稳定厚规格钢板的综合机械性能；生产流程短，过程参数易于控制，适用于40~60mm热轧交货Q345E钢板的生产。

权利要求

1.一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板，其特征在于：其组分及重量百分含量为：C：0.15-0.18，Si：0.15-0.40，Mn,1.30-1.60，P：≤0.025，S：≤0.007，Al：0.020-0.045，其余为Fe和不可避免的杂质；

其生产工艺包括如下步骤：

步骤一，炼钢，采用氧气顶底复吹转炉冶炼成钢水，采用铝铁、硅锰合金进行脱氧合金化；

步骤二，采用LF精炼，全程控铝，保证氧含量不大于50ppm；采用VD真空处理，保证真空处理时间不低于20min，保证氢含量不大于2ppm；连铸在超宽板坯连铸机上进行，板坯厚度150mm，宽度1600-3250mm，采用全程保护浇注，防止钢水的二次污染；

步骤三，加热及轧制，板坯入炉温度≤150℃，加热炉均热段温度为1180~1270℃；在炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，轧制9道次或11道次；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，采用高温大压下轧制模式，开轧温度1010~1100℃，轧制2~3道次，中间坯厚度90~120mm，保证第二阶段累计压下率≥45%；第一阶段结束后，利用ACC冷却装置进行中间冷却；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度830~890℃，终轧温度740~830℃；轧制钢板规格：厚

40~60mm，宽1600~3250mm；

步骤四，轧后采用ACC控冷工艺，冷却速度范围2~10℃/s，上下集管水比控制在

1:1.5~1:3.5范围，钢板返红温度为640~750℃，即可得到炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板。

2.根据权利要求1所述的一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板，其特征在于：所述步骤三中，在炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，第一、三道次同时采用立辊对边部进行修整，避免钢板边部出现边角裂缺陷。

3.根据权利要求1所述的一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板，其特征在于：所述步骤三中，轧制钢板的长度为6000~18000mm。

4.根据权利要求1所述的一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板，其特征在于所述步骤三中的炉卷轧机为宽板轧机。

说明书

一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板及其生产工艺

技术领域

[0001] 本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板及其生产工艺。

背景技术

[0002] Q345低合金高强度钢板是GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》标准中强度级别最低的一种，其微合金元素少、生产成本低，但其焊接性能非常好，是一种性价比最高、使用量最大的钢材产品，其广泛应用于强度级别要求一般的钢结构件。随着冶金技术及设备大型化的不断发展，用户对Q345低合金高强度钢板的规格及质量等级要求越来越高，如厚度40~60mm、宽度3000mm、-40℃低温冲击要求的宽钢板。

[0003] 国内生产企业为保证高韧性超宽厚钢板Q345E的性能要求，一般采用180~300mm的厚板坯，且在钢板成分设计中一般添加Nb、Ti，甚至贵重金属Ni，或采用正火工艺对轧后钢板再进行热处理，以降低钢的冷脆转变温度，保证钢在低温环境下的使用性能，特别是韧性指标，这种生产工艺导致过程工序复杂、生产成本较高。

发明内容

[0004] 由鉴于此，本发明提供了一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板及其生产工艺，成本低、过程简单、易于控制。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板，其组分及重量百分含量为：C：0.15-0.18，Si：0.15-0.40，Mn,1.30-1.60，P：≤0.025，S：≤0.007，Al：0.020-0.045，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0007] 一种炉卷轧机高韧性低合金超宽厚钢板的生产工艺，包括如下步骤：

[0008] 步骤一，炼钢，采用氧气顶底复吹转炉冶炼成钢水，采用铝铁、硅锰合金进行脱氧合金化；

[0009] 步骤二，采用LF精炼，全程控铝，保证氧含量不大于50ppm；采用VD真空处理，保证真空处理时间不低于20min，保证氢含量不大于2ppm；连铸在超宽板坯连铸机上进行，板坯厚度150mm，宽度1600-3250mm，采用全程保护浇注，防止钢水的二次污染；

[0010] 步骤三，加热及轧制，板坯入炉温度≤150℃，加热炉均热段温度为1180~1270℃；在炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，轧制9道次或11道次；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，采用高温大压下轧制模式，开轧温度1010~1100℃，轧制2~3道次，中间坯厚度
90~120mm，保证第二阶段累计压下率≥45%；第一阶段结束后，利用ACC冷却装置进行中间冷却；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度830~890℃，终轧温度740~830℃；轧制钢板规格：厚40~60mm，宽1600~3250mm；

[0011] 步骤四，轧后采用ACC控冷工艺，冷却速度范围2~10℃/s，上下集管水比控制在1:1.5~1:3.5范围，钢板返红温度为640~750℃，即可得到Q345E超宽厚钢板。

[0012] 作为优选，所述步骤三中，在炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，第一、三道次同时采用立辊对边部进行修整，避免钢板边部出现边角裂缺陷。

[0013] 作为优选，所述步骤三中，轧制钢板的长度为6000~18000mm。

[0014] 作为优选，所述步骤三中的炉卷轧机为宽板轧机。

[0015] 本发明的有益效果为：

[0016] 1、钢的化学成分合理的碳、锰、硫元素，同时采用控铝工艺，既保证成本不增加，同时保证了良好的钢水洁净度、铸坯质量以及最终钢材性能；工艺采用真空处理，保证了较低的气体含量，这样稳定提高了厚规格钢板产品的韧性指标及探伤性能。

[0017] 2、全程控铝，采用VD真空处理和全程保护浇注技术，可用150mm厚的板坯，在3500mm炉卷轧机上采用全纵轧模式，合理控制二阶段轧制过程参数，保证变形渗透率，并采用中间冷却工艺及轧后控冷工艺，细化组织晶粒，提高产品韧性，稳定厚规格钢板的综合机械性能；生产流程短，过程参数易于控制，适用于40~60mm 热轧交货Q345E钢板的生产。

[0018] 3、在现代宽板炉卷轧机上，用150mm板坯采用大压下量的控制手段，用较小的轧制道次，实现二阶段轧制工艺，通过确保第一阶段最后一道次的压下量、确保二阶段的开轧温度和总的压下率、确保终轧温度等手段，得到较小的原奥氏体晶粒，降低钢板的低温脆性转变温度，提高钢板的冲击韧性。

[0019] 4、满足厚度规格为40~60mm、宽度规 格为1600~3250mm、长度规格 为6000~18000mm，高强度低合金钢板Q345E的技术要求，-40℃低温冲击韧性值平均大于34J，钢板具有很好的焊接性能。

[0020] 5、生产工序简单，易于操作和控制；未添加过多的微合金元素，生产成本较低。

[0021] 6、本发明已经在3450mm炉卷轧机上进行了实践，效果显著，满足了用户对超宽厚Q345E钢板的技术要求，经济效益明显。

具体实施方式

[0022] 以下结合若干较佳实施例对本发明的技术方案进一步详细说明，但不限于此。

[0023] 实施例1：

[0024] 该钢由以下组分组成（%，wt，熔炼分析）为：C：0.18，Si：0.26，Mn：1.37，P：0.025，S：≤0.002，Al：0.035，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0025] 1）炼钢，采用氧气顶底复吹转炉冶炼成钢水，采用铝铁、硅锰合金进行脱氧合金化；

[0026] 2）精炼，采用LF精炼，全程控铝，保证氧含量不大于50ppm；采用VD真空处理，保证真空处理时间不低于20min，保证氢含量不大于2ppm；连铸在超宽板坯连铸机上进行，板坯厚度150mm，宽度3250mm，采用全程保护浇注，防止钢水的二次污染；

[0027] 3）加热及轧制，板坯入炉温度120℃，加热炉均热段温度为1250℃；在现代宽板坯炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，轧制11道次，其中第一、三道次同时采用立辊对边部进行修整，避免钢板边部出现边角裂缺陷；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，采用高温大压下轧制模式，开轧温度1100℃，轧制3道次，中间坯厚度92mm，第二阶段累计压下率为56%；第一阶段结束后，利用ACC冷却装置进行中间冷却；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度880℃，终轧温度780℃；轧制钢板规格：厚40mm，宽3250mm；

[0028] 4）轧后采用ACC控冷工艺，冷却速度为6℃/s，上下集管水比为1:2.0，钢板返红温度为680℃，钢板经冷床冷却后再经精整处理后可直接交货。此工艺过程可得到40×3250×12000mm的Q345E超宽厚钢板，其力学性能指标如下：

[0029]

[0030] 实施例2：

[0031] 该钢由以下组分组成（%，wt，熔炼分析）为：C：0.16，Si：0.32，Mn,1.48，P：0.018，S：≤0.007，Al：0.034，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0032] 1）炼钢，采用氧气顶底复吹转炉冶炼成钢水，采用铝铁、硅锰合金进行脱氧合金化；

[0033] 2）精炼，采用LF精炼，全程控铝，保证氧含量不大于50ppm；采用VD真空处理，保证真空处理时间不低于20min，保证氢含量不大于2ppm；连铸在超宽板坯连铸机上进行，板坯厚度150mm，宽度2850mm，采用全程保护浇注，防止钢水的二次污染；

[0034] 3）加热及轧制，板坯入炉温度80℃，加热炉均热段温度为1250℃；在现代宽板坯炉卷轧机上采用二阶段全纵轧轧制，轧制9道次，其中第一、三道次同时采用立辊对边部进行修整，避免钢板边部出现边角裂缺陷；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，采用高温大压下轧制模式，开轧温度1080℃，轧制3道次，中间坯厚度为98mm，第二阶段累计压下率为51%；第一阶段结束后，利用ACC冷却装置进行中间冷却；第二阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度为860℃，终轧温度为800℃；轧制钢板规格：厚48mm，宽2850mm；

[0035] 4）轧后采用ACC控冷工艺，冷却速率为4℃/s，上下集管水比控制为1:2.2，钢板返红温度为690℃，钢板经冷床冷却后再经精整处理后可直接交货。此工艺过程可得到48×2850×12000mm的Q345E超宽厚钢板，其力学性能指标如下：

[0036]

[0037] 实施例3：

[0038] 该钢由以下组分组成（%，wt，熔炼分析）为：C：0.17，Si：0.32，Mn,1.49，P：0.015，S：0.002，Al：0.031，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0039] 1）炼钢，采用氧气顶底复吹转炉冶炼成钢水，采用铝铁、硅锰合金进行脱氧合金化；