專利名稱：一種特厚鋼板的生產方法
技術領域：
本發明屬于鋼鐵冶煉技術，特別是一種特厚鋼板的生產方法。
背景技術：
特厚板是指厚度> 60mm的鋼板。現有技術采用的生產方法歸納起來主要是模鑄鋼錠及電渣重熔鋼錠法、連鑄坯厚板法、焊接復合鑄坯法、豎式連鑄機生產特厚板法。隨著寬厚板生產技術的發展，使用260 300mm板坯生產60 IOOmm的特厚板技術已經非常普及，但是在常見的生產技術中為保證特厚板的強度在采用提高C、Mn含量的同時，在鋼中加入微合金元素Nb、V、Ti，通過細化晶粒、軋制過程中誘變析出及冷卻析出C (N) M提高鋼板強度，由此對特厚板生產產生了影響
對于熱軋狀態交貨的特厚板，采用低C高Mn成分體系，加入Nb、Ti微合金化處理，并輔以TMCP工藝軋制工藝，可生產出Ceq大于0. 36%的Q345系列特厚板；對于正火狀態交貨的特厚板，采用高C高Mn成分體系，加入Nb、V、Ti細化晶粒、增加C (N) M的析出，也可生產出Q345系列特厚板，但是該鋼的Ceq大于0. 41% ；對于正火狀態交貨的特厚板Q34R鋼板，在國際上都是采用鋼錠軋制，這方面的工藝都已成熟，但是生產工藝復雜、生產成本高， 一般寬厚板廠不能生產。中國專利申請號201010160508. X公開了“一種低溫韌性優異的低碳當量高強度厚鋼板及制造方法”，鋼板中的化學成分重量百分比符合碳當量Ceq=C+Mn / 6+(Cr+Mo+V) / 5+(Nl+Cu) /15 ( 0. 40%，化成分中加入了 Nb、V微合金元素，利用控軋提高鋼板強度。軋制工藝為厚度220 ^Omm連鑄坯加熱溫度1200 1240°C，保溫時間 240 270min，出爐溫度1180 1220°C ；采用兩階段控制軋制，軋后采用層流冷卻，終冷溫度625 725°C，冷卻速率5 10°C / s，高溫下線溫度400 450°C。該發明存在的不足之處是采用TMCP工藝生產45 70mm鋼板，只能滿足縱向沖擊韌性要求的一般鋼結構制造需要，鋼板正火處理后強度低，不能用于要求正火、1/2及1/4厚度橫向沖擊韌性、Z向性能的壓力容器用特厚板的生產。高參數壓力容器制造用Q345R特厚板(60 100mm)交貨技術條件中，除滿足GB/ T713的標準要求外，鋼板交貨狀態為正火、保證鋼板1/4及1/2厚度_20°C沖擊功(橫向)大于100J、逐張超聲波探傷1級合格、厚度方向性能達到Z35要求、高溫拉伸性能(200°C)滿足標準要求、Ceq小于0. 40%。針對上述技術要求，目前現有生產企業還沒有連鑄坯軋材的生產報道及生產實績，生產中存在許多缺陷
A.Ceq小于0. 40%的Q345R特厚板正火狀態交貨，強度低不能滿足標準要求；
B.連鑄坯難以滿足鋼板1/4及1/2厚度-20°C沖擊功(橫向)大于100J的要求；
C.軋制工藝難以滿足厚度方向性能達到Z35要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種特厚鋼板的生產方法采用300mm厚度連鑄坯軋制，簡化生產工序，降低生產成本；采用微合金化處理，利用ε-Cu的析出生產出低碳當量 (Ceq ^ 0. 40%)高性能壓力容器用60 IOOmm鋼板，滿足高參數壓力容器制造的需要。本發明的技術方案
鋼的生產工藝路線鐵水預處理一轉爐煉鋼一爐外精煉一連鑄一加熱一軋制一加速冷卻一正火一控冷一精整。成分設計采用低C高Mn成分體系；在鋼中添加Nb、V、Ti微合金元素，輔以高溫大壓下慢速軋制、TMCP軋制工藝，利用軋制過程的誘變析出及軋后沉淀析出提高鋼板強韌性； 在鋼中添加M提高鋼板1/4及1/2厚度橫向低溫沖擊韌性；在鋼中添加Cu，利用正火Cu的固溶及特殊控冷工藝后ε-Cu的析出，提高鋼板的強度。鋼的成分設計采用低C高Mn成分體系，在鋼中添加Ni、Cu合金元素，輔以Nb、V、 Ti微合金化處理。鋼的化學組成百分含量為C彡0. 12，Si=O. 20 0.40，Mn=L 20 1.50， P 彡 0. 008，S 彡 0. 003，AlT=O. 03 0. 06，Nb+ Ti+ V 彡 0. 10，Cu+Ni ^ 0. 80, Ceq ^ 0. 40, 余量為Fe和不可避免的雜質。各工藝具體步驟和工藝參數為
(1)轉爐煉鋼轉爐裝入量按120 135t控制，出鋼碳0. 08 0. 10%,出鋼溫度1610 16700C，合金應在出鋼至1/3左右時開始加入，到2/3左右時加完，出鋼過程中向鋼包內加入400kg以上頂渣料或精煉渣料，爐后喂Al線不得少于200m，要求鋼水中Al彡0. 020%,必須保持全程吹氬狀態。(2)爐外精煉鋼水在LF爐通電時間> 18min,總吹氬時間> 35分鐘，白渣保持時間彡l(Tl2min，LF爐喂Si-Ca線或Ca-Fe線彡500m, LF爐喂線不足可在VD (RH)爐抽真空之前補喂，鋼水出LF前進行軟吹氬操作，軟吹氬時間應大于5min，出站前根據鋼水量加入適量Ti-Fe，保證Ti含量控制在內控范圍，出站C按0. 110%控制。VD (RH)爐控制根據鋼水溫降規律確定VD (RH)爐處理時間，要求VD (RH)爐在站總吹氬時間彡30min，抽真空，真空度0. 5tor以下，保持時間不小于15min ；軟吹氬大于 IOmin,鋼水出站定氫，H彡1. Oppm,出站上臺溫度1565 1575°C。(3)連鑄控制大包采用長套管加氬氣密封保護澆注，中間包鋼水澆注正常液面深度> lm，中包加覆蓋劑保護澆注。采用下水口加密封圈保護澆注，浸入結晶器內鋼水深度彡120mm。鋼水過熱度5 10°C，中包典型溫度1524 15;34°C。300mm鑄坯下線堆垛緩冷 24 72小時。(4)加熱板坯加熱1200 1280°C，加熱時間10 15min/cm，均熱時間大于 60min，上表面溫度高于下表面1(T2(TC，板坯出爐心部溫度彡1200°C。(5)軋制I階段開軋溫度彡1050°C，終軋溫度950 980°C。鋼板軋制要求粗軋采用高溫大壓下IS^Ji軋制，粗軋軋制速度降為1. (Tl. 5m/s，粗軋保證最后連續三道次平均壓下率不小于16%。中間坯厚度控制按板坯展寬后保證三道次壓下率不小于16%的厚度。 II階段開軋溫度90(T930°C，終軋溫度80(T84(TC控制，開冷溫度按目標終軋溫度的下限設
定，每道次壓下率均須> 12%，最后三道次累計壓下率不小于40%。(6)加速冷卻軋后開冷溫度78(T80(TC，3-6°C /s，返紅溫度68(T730°C。(7)正火正火溫度875 890°C;在爐時間(板厚+8(T85)min，鋼板在爐保溫時間應大于15min。
(8)控冷鋼板出正火爐后，進行NCC冷卻鋼板返紅溫度控制在60(T660°C，冷速 5^10°C /s ；正火、快冷后快速下線，堆冷72、4小時后拆垛。與現有技術相比，本發明具有以下優點
a.采用連鑄坯生產出了高性能的6(Tl00mm厚Q345R鋼板，降低了生產成本，滿足了高參數壓力容器制造的要求；
b.成分設計采用低C高Mn成分體系，滿足了材料Ceq( 0. 40% ；
c.在鋼中添加Nb、V、Ti微合金元素，選擇合理加熱工藝，輔以高溫大壓下慢速軋制、 TMCP軋制工藝，利用軋制過程的誘變析出及軋后沉淀析出提高鋼板強韌性；在鋼中添加M 提高鋼板1/4及1/2厚度橫向低溫沖擊韌性；在鋼中添加Cu，利用正火Cu的固溶及特殊控冷工藝后ε "Cu的析出，提高鋼板的強度；采用正火處理提高鋼板的綜合性能，滿足了鋼板 Z向性能的要求。d.使用連鑄坯生產出了高性能的Q345R厚板，工序簡單、工藝容易實現，一般寬厚板廠均能生產。
具體實施例方式下面結合實施例進一步說明本發明的內容。實施例1 煉制板厚為98mm特厚鋼板。鋼的組成含量質量百分比見表1。表1 98mm特厚鋼板質量百分含量
制造命令號CSiIiiPSAXTNb +WiNi+ CuCeaC1078400.110. 331.440.0070.0010.0540.0980.320. 39C1078410.110. 351.450.0060.0020.0420.0970.320. 39C1078420.110. 341.4 0.0080.0010.0510.0980. 320. 39C1078430.110. 341.460.00800.0480.09 0. 320.39
鋼的生產工藝步驟及參數為
(1)轉爐煉鋼轉爐裝入量130t，出鋼碳0. 085%，出鋼溫度1650°C，合金在出鋼至1/3 左右時開始加入，到2/3左右時加完，出鋼過程中向鋼包內加入530kg頂渣料，爐后喂Al線 350m，鋼水中A10. 040%，全程吹氬。(2)爐外精煉鋼水在LF爐通電時間20min，總吹氬時間45分鐘，白渣保持時間 llmin, LF爐喂Si-Ca線550m，軟吹氬時間6min,出站前加入Ti-Fe5Ti含量0. 020%,出站C 0. 11%。VD爐控制VD (RH)爐在站總吹氬時間35min，抽真空，真空度0. 45tor，保持時間 20min ；軟吹氬大于15min，鋼水出站定氫，HO. 8ppm,出站上臺溫度1572°C。(3)連鑄控制鋼水過熱度8°C，中包典型溫度1530°C。300X2280mm斷面鑄坯下線堆垛緩冷48小時。(4)加熱板坯加熱1240 1260°C，在爐時間380min，板坯出爐心部溫度1210°C。(5)軋制1階段開軋溫度1050°C，終軋溫度960°C。粗軋軋制速度為1. 5m/s，粗軋最后連續三道次下率大于16%。中間坯厚度187mm。階段開軋溫度910°C，終軋溫度820°C， 最后三道次累計壓下率43%，成品厚度98mm。
(6)加速冷卻軋后開冷溫度800°C，4°C /s，返紅溫度690°C。(7)正火正火溫度880士5°C ；在爐時間180min。(8)控冷鋼板出正火爐后進行NCC冷卻鋼板返紅溫度620°C，冷速6°C /s ；正火、 快冷后快速下線，堆冷83小時后拆垛。選取板號廣15的樣品，本發明生產鋼板實物質量實績見表2、表3、表4。鋼板Ceq=O. 37、. 39%。鋼板根據GB/I^970標準超聲波探傷檢查，全部1級合格。表2鋼板拉伸性能檢驗實績
權利要求
1. 一種特厚鋼板的生產方法，生產工藝路線為鐵水預處理一轉爐煉鋼一爐外精煉一連鑄一加熱一軋制一加速冷卻一正火一控冷一精整，其特征在于鋼的化學組成百分含量為C彡0. 12，Si=O. 20 0. 40，Mn=L 20 1. 50，P彡0. 008， S 彡 0. 003，AlT=O. 03 0. 06，Nb+ Ti+ V 彡 0. 10，Cu+Ni 彡 0. 80，Ceq 彡 0. 40%，余量為 Fe 和不可避免的雜質；工藝步驟和工藝參數為(1)轉爐煉鋼轉爐裝入量按120 135t控制，出鋼碳0.08 0. 10%,出鋼溫度1610 1670°C，合金應在出鋼至1/3左右時開始加入，到2/3左右時加完，出鋼過程中向鋼包內加入400kg以上頂渣料或精煉渣料，爐后喂Al線不得少于200m，要求鋼水中Al彡0. 020%,必須保持全程吹氬狀態；(2)爐外精煉鋼水在LF爐通電時間>18min,總吹氬時間> 35分鐘，白渣保持時間彡l(Tl2min，LF爐喂Si-Ca線或Ca-Fe線彡500m, LF爐喂線不足可在VD (RH)爐抽真空之前補喂，鋼水出LF前進行軟吹氬操作，軟吹氬時間應大于5min，出站前根據鋼水量加入適量Ti-Fe，保證Ti含量控制在內控范圍，出站C按0. 110%控制；VD (RH)爐控制根據鋼水溫降規律確定VD (RH)爐處理時間，要求VD (RH)爐在站總吹氬時間> 30min，抽真空，真空度0. 5tor以下，保持時間不小于15min ；軟吹氬大于lOmin，鋼水出站定氫，H^l. Oppm,出站上臺溫度1565 1575°C ；(3)連鑄控制大包采用長套管加氬氣密封保護澆注，中間包鋼水澆注正常液面深度 ^ Im,中包加覆蓋劑保護澆注；采用下水口加密封圈保護澆注，浸入結晶器內鋼水深度> 120mm ；鋼水過熱度5 10°C，中包典型溫度1524 15;34°C ；300mm鑄坯下線堆垛緩冷M 72 小時；(4)加熱板坯加熱1200 1280°C，加熱時間10 15min/cm，均熱時間大于60min，上表面溫度高于下表面1(T2(TC，板坯出爐心部溫度彡12000C ；(5)軋制.1階段開軋溫度彡1050°C，終軋溫度950 980°C；鋼板軋制要求粗軋采用高溫大壓下慢速軋制，粗軋軋制速度降為1. (Tl. 5m/s，粗軋保證最后連續三道次平均壓下率不小于16% ；中間坯厚度控制在板坯展寬后保證三道次壓下率不小于16%的厚度；11階段開軋溫度90(T93(TC，終軋溫度80(T84(TC控制，開冷溫度按目標終軋溫度的下限設定，每道次壓下率均須> 12%，最后三道次累計壓下率不小于40% ；(6)加速冷卻軋后開冷溫度78(T80(TC，3-6°C/s，返紅溫度68(T730°C ；(7)正火正火溫度875 890°C;在爐時間(板厚+8(T85)min，鋼板在爐保溫時間應大于 15min ；(8)控冷鋼板出正火爐后，進行NCC冷卻鋼板返紅溫度控制在60(T660°C，冷速 5^10°C /s ；正火、快冷后快速下線，堆冷72、4小時后拆垛。
全文摘要
一種特厚鋼板的生產方法，生產工藝路線為鐵水預處理→轉爐煉鋼→爐外精煉→連鑄→加熱→軋制→加速冷卻→正火→控冷→精整→性能檢驗→超聲波探傷，采用低C高Mn成分體系，在鋼中添加Ni、Cu合金元素，輔以Nb、V、Ti微合金化處理，鋼的化學組成百分含量為C≤0.12，Si=0.20～0.40，Mn=1.20～1.50，P≤0.008，S≤0.003，AlT=0.03～0.06，Nb+Ti+V≤0.10，Cu+Ni≤0.80，Ceq≤0.40%，余量為Fe和不可避免的雜質。本發明采用連鑄坯生產出了高性能的60~100mm厚Q345R鋼板，降低了生產成本，滿足了高參數壓力容器制造的要求；成分設計采用低C高Mn成分體系，滿足了材料Ceq≤0.40%；使用連鑄坯生產出了高性能的Q345R特厚板，工序簡單、工藝容易實現，一般寬厚板廠均能生產。
文檔編號C22C38/16GK102409236SQ20111035836
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者于青, 華浩, 曹波, 楊云清, 翟運濤, 譚小斌, 高擎 申請人:湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司