本发明涉及到一种优质高屈服强度结构钢S690QL1中厚板及其生产方法。该S690QL1结构钢板包含如下质量百分比的化学成分：C：0.10～0.20、Si：0.30～0.70、Mn：1.35～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Cr+Ni+Mo+B）：≤3.2、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。其生产方法包括：KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理等工艺控制。通过合理的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，并通过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施，成功地研制出了厚度在150mm以下保性能、保探伤高屈服强度S690QL1结构钢板，其屈服强度控制在650～780MPa，抗拉强度控制在740～930 MPa；伸长率控制在15%‑25%；V型‑60℃纵向冲击功控制在143～340J。
1.一种高强度结构钢S690QL1中厚板，其包含如下质量百分比的化学成分：C：0.10～
0.20、Si：0.30～0.70、Mn：1.35～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Cr+Ni+Mo+B）：≤3.2、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素；该中厚板的生产方法包括：KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理工艺控制，在KR铁水预处理工艺：到站铁水必须除去浮渣，保证浮渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤30min、脱硫温降≤25℃；转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤
0.005%、P≤0.050%，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢碳≥0.04%，出钢P≤0.010%，S≤0.010%；避免出钢过程下渣；LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节；加入精炼渣料，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间≥20min，离站前加入钙线；VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥13min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；正常在线包抽真空时间：（抽真空前钢水温度—目标离站温度）/
覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃；连铸工艺：
浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±10℃，拉速：0.7m/min，比水量：0.80L/㎏，开启电磁搅拌，浇钢要求保护浇铸，浇注过程中必须保证钢液面不见红；浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面稳定；铸坯下线后要求堆冷≥6h；加热工艺:加热温度及加热时间如下：预热段温度850-1000℃，加热段温度1220-1240℃，保温段温度1200-1220℃，加热速度11-14min/cm；控制控冷：采用两阶段轧制，一阶段采取“高温、低速、大压下”，开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在≥980℃，中间坯待温厚度为成品的2～2.5倍，进而确保精轧阶段足够的累计压下量；二阶段开轧温度≤950℃，累计压下率≥50%，以增加奥氏体晶界有效面积，为细化奥氏体晶粒提供更多的形核点，终轧温度760～880℃；钢板轧后采用层流冷却进行快速冷却，冷却速度控制在≥10℃/S，返红温度在500～580℃之间，然后送往矫直机矫直；堆冷工艺：钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥300℃，堆冷时间≥24h；
通过缓冷，以避免内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有害气体溢出；
调质工艺：淬火温度920±30℃，保温时间为T=1.5-2.5min/mm，回火温度为660±30℃，保温时间为T=3.0-4.5min/mm。
2.一种如权利要求1所述高强度结构钢S690QL1中厚板的生产方法，其生产方法包括：
KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理工艺控制，其特征在于：在KR铁水预处理工艺：到站铁水必须除去浮渣，保证浮渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤30min、脱硫温降≤25℃；转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.050%，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢碳≥0.04%，出钢P≤0.010%，S≤
0.010%；避免出钢过程下渣；LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节；加入精炼渣料，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间≥20min，离站前加入钙线；VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥13min，破真空后软吹2-
5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露；正常在线包抽真空时间：（抽真空前钢水温度—目标离站温度）/1.7min；
覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃；连铸工艺：
浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±10℃，拉速：0.7m/min，比水量：0.80L/㎏，开启电磁搅拌，浇钢要求保护浇铸，浇注过程中必须保证钢液面不见红；浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面稳定；铸坯下线后要求堆冷≥6h；加热工艺:加热温度及加热时间如下：预热段温度850-1000℃，加热段温度1220-1240℃，保温段温度1200-1220℃，加热速度11-14min/cm；控制控冷：采用两阶段轧制，一阶段采取“高温、低速、大压下”，开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在≥980℃，中间坯待温厚度为成品的2～2.5倍，进而确保精轧阶段足够的累计压下量；二阶段开轧温度≤950℃，累计压下率≥50%，以增加奥氏体晶界有效面积，为细化奥氏体晶粒提供更多的形核点，终轧温度760～880℃；钢板轧后采用层流冷却进行快速冷却，冷却速度控制在≥10℃/S，返红温度在500～580℃之间，然后送往矫直机矫直；堆冷工艺：钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥300℃，堆冷时间≥24h；
通过缓冷，以避免内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有害气体溢出；
调质工艺：淬火温度920±30℃，保温时间为T=1.5-2.5min/mm，回火温度为660±30℃，保温时间为T=3.0-4.5min/mm。
一种高强度结构钢S690QL1中厚板及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及到钢材，具体涉及到一种优质高屈服强度结构钢S690QL1中厚板及其生产方法。
背景技术
[0002] S690QL1属于欧标EN10025中调质状态交货的高屈服强度结构钢，其具有强度高、韧性好、低温韧性优良、加工性能和焊接性能好、耐磨、耐腐蚀等特点。主要应用在工程机械、煤矿机械、造船和钢结构等领域。由于S690QL1不但要求较高的强度，而且要求良好的低温冲击韧性，生产工艺流程较长切复杂，难度也较大，但近年来，其应用范围扩大，需求量增加。
发明内容
[0003] 针对上述问题，本发明人经过试验、摸索，获得了一种厚度在150mm以下的保性能、保探伤高屈服强度结构钢S690QL1中厚板，从而完成了本发明。
[0004] 因此，本发明的目的在于提供一种厚度在150mm以下的保性能、保探伤高屈服强度S690L1结构钢板；
[0005] 本发明的另一目的在于提供这种S690QL1结构钢板的生产方法。
[0006] 为达到上述目的，本发明采取的技术方案是厚度在150mm以下的保性能、保探伤高屈服强度S690QL1结构钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.10～0.20、Si：0.30～0.70、Mn：1.35～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Cr+Ni+Mo+B）：≤3.2、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。
[0007] 碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.82。
[0008] 为达到上述目的，本发明采取的生产方法包括：KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、浇注、铸坯加热、轧制、缓冷、热处理等工艺控制。
[0009] KR铁水预处理工艺：到站铁水必须除去浮渣，保证浮渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤30min、脱硫温降≤25℃。
[0010] 转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.050%，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢碳≥0.04%，出钢P≤0.010%，S≤0.010%；避免出钢过程下渣；
[0011] LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间≥20min，离站前加入钙线；
[0012] VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥13min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间：（抽真空前钢水温度—目标离站温度）/1.7min。覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度
1565±15℃。
[0013] 连铸工艺：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±10℃，拉速：0.7m/min，比水量：0.80L/㎏，开启电磁搅拌，浇钢要求保护浇铸，浇注过程中必须保证钢液面不见红。浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面稳定。铸坯下线后要求堆冷≥6h。
[0014] 加热工艺:加热温度及加热时间如下：预热段温度850-1000℃，加热段温度1220-1240℃，保温段温度1200-1220℃，加热速度11-14min/cm；
[0015] 控制控冷
[0016] 结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，同时为热处理提供较细小的原始晶粒度，采用两阶段轧制。一阶段采取“高温、低速、大压下”，开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在≥980℃，中间坯待温厚度为成品的2～2.5倍，进而确保精轧阶段足够的累计压下量。二阶段开轧温度≤950℃，累计压下率≥50%，以增加奥氏体晶界有效面积，为细化奥氏体晶粒提供更多的形核点，终轧温度760～880℃；
[0017] 为了获得较好的内部控轧组织，钢板轧后采用层流冷却进行快速冷却，冷却速度控制在≥10℃/S，返红温度在500～580℃之间，然后送往矫直机矫直。
[0018] 堆冷工艺：钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥300℃，堆冷时间≥24h。通过缓冷，以避免内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有害气体溢出。
[0019] 调质工艺：淬火温度920±30℃，保温时间为T=1.5-2.5min/mm，回火温度为660±30℃，保温时间为T=3.0-4.5min/mm。
[0020] 通过合理的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，并通过加热、轧制及正火处理等工艺有效实施，成功地研制出了厚度在150mm以下保性能、保探伤高屈服强度S690QL1结构钢板，其屈服强度控制在650～780MPa，抗拉强度控制在740～930 MPa，；伸长率控制在15%-25%；V型-60℃纵向冲击功控制在143～340J。
具体实施方式
[0021] 本发明采用KR铁水预处理、转炉冶炼、浇注，宽厚板轧机轧制的方法生产S690QL1结构钢板。其工艺流程为：KR铁水预处理、顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、铸坯堆冷24—60小时、推钢式加热炉/均热炉、轧机、ACC层流冷却、11辊热矫直机、堆冷、精整、外检、探伤、入库。
[0022] 实施方式如下：
[0023] 成分设计：
[0024] 在技术方案中厚度在150mm以下保性能、保探伤高屈服强度S690QL1结构钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)： C：0.10～0.20、Si：0.30～0.70、Mn：1.35～1.65、P：≤0.010、S：≤0.005、微合金化元素（V+Nb+Ti+Cr+Ni+Mo+B）：≤3.2、Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。
[0025] KR铁水预处理工艺：到站铁水必须除去浮渣，保证浮渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005%，保证脱硫周期≤30min、脱硫温降≤25℃。
[0026] 转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.005%、P≤0.050%，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，废钢严格采用优质边角料，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢碳≥0.04%，出钢P≤0.010%，S≤0.010%；避免出钢过程下渣；
[0027] LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间≥20min，离站前加入钙线；
[0028] VD精炼工艺：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥13min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露。正常在线包抽真空时间：（抽真空前钢水温度—目标离站温度）/1.7min。覆盖剂，保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度
1565±15℃。
[0029] 连铸工艺：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±10℃，拉速：0.7m/min，比水量：0.80L/㎏，开启电磁搅拌，浇钢要求保护浇铸，浇注过程中必须保证钢液面不见红。浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面稳定。铸坯下线后要求堆冷≥6h。
[0030] 加热工艺:加热温度及加热时间如下：预热段温度850-1000℃，加热段温度1220-1240℃，保温段温度1200-1220℃，加热速度11-14min/cm；
[0031] 控制控冷
[0032] 结合炼钢化学成分，为防止混晶和晶粒粗大，同时为热处理提供较细小的原始晶粒度，采用两阶段轧制。一阶段采取“高温、低速、大压下”，开轧温度1100℃～1150℃，一阶段终轧温度在≥980℃，中间坯待温厚度为成品的2～2.5倍，进而确保精轧阶段足够的累计压下量。二阶段开轧温度≤950℃，累计压下率≥50%，以增加奥氏体晶界有效面积，为细化奥氏体晶粒提供更多的形核点，终轧温度760～880℃；
[0033] 为了获得较好的内部控轧组织，钢板轧后采用层流冷却进行快速冷却，冷却速度控制在≥10℃/S，返红温度在500～580℃之间，然后送往矫直机矫直。
[0034] 堆冷工艺：钢板矫直后及时下线堆冷，堆冷温度≥300℃，堆冷时间≥24h。通过缓冷，以避免内部应力来不及释放产生内裂，同时进一步促使钢板内部有害气体溢出。
[0035] 调质工艺：淬火温度920±30℃，保温时间为T=1.5-2.5min/mm，回火温度为660±30℃，保温时间为T=3.0-4.5min/mm。
[0036] 结果分析
[0037] 机械力学性能分析
[0038] 成份及机械力学性能按EN 10025:2004-6执行，机械性能具体见下表。
[0039] S690QL1钢板机械力学性能
[0040]
[0041] 本次试生产150mm以下S690QL1共60批，各项性能指标均达到标准要求且富余量较大，其中屈服强度控制在650～780MPa，抗拉强度控制在740～930 MPa，；伸长率控制在15%-25%；V型-60℃纵向冲击功控制在143～340J，完全达到S690QL1标准要求。
[0042] 外检及探伤
[0043] 所研制的钢板外检严格按照，正品率100%，按EN 10160进行探伤，其中达到S2/E3标准的比例为90%，达到S1/E1标准的比例为100%，达到了预期效果。
