一种小压缩比条件下采用连铸坯生产Z向性能优异的焊接结构用钢板的方法技术

本发明专利技术公开了一种小压缩比条件下采用连铸坯生产Z向性能优异的焊接结构用钢板的方法，包括：铁水处理：控制脱硫铁水温度和低硫废钢比例，严控原料铁水P、S、As、Sn及终点S含量；转炉冶炼：控制吹氧枪位、氧压、氧流量、给氧时间以及萤石加入量，出钢前0.05％≤C≤0.07%，P≤0.003％；炉外精炼处理时间45～55min，出站S≤0.003%，氮增量≤0.002%；真空处理钢水温度≥1580℃，真空度≤0.13kPa，处理时间15～25min；采用全流程保护浇注，氮增量≤0.001%，过热度15～20℃，拉速0.75m/min，铸坯全封闭缓冷72h以上；将铸坯加热至1260～1280℃，在炉时间420～450min，均热时间70～80min；控制轧制、冷却、热处理；本发明专利技术所述铸坯厚度300mm，2.30≤压缩比≤2.75，成品钢板具有优异的Z向性能和焊接性能。

A method of producing welding structural steel plate with excellent Z-direction performance by continuous casting billet under the condition of small compression ratio

【技术实现步骤摘要】
一种小压缩比条件下采用连铸坯生产Z向性能优异的焊接结构用钢板的方法
本专利技术涉及低合金高强钢制造
，具体涉及一种小压缩比条件下采用连铸坯生产Z向性能优异的焊接结构用钢板的方法。
技术介绍
低合金高强度结构钢是我国最重要的工程结构材料之一，被广泛应用于建筑结构、海洋平台、压力容器、锅炉制造、水/核电站、造船行业、石油天然气管线、桥梁结构、重型机械制造、交通等国民经济的各个工程领域的建设。随着工程化建设不断大型化和重量化，对钢铁材料要求也越来越高，特别是对特厚钢板，除了要求高的强度和塑韧性，还要求具有优异的抗层状撕裂性能、焊接性能、冷热加工性能以及性能均匀性等。而长期以来我国生产技术、技术装备的缺乏，致使我国生产此类高强度厚钢板的力学性能无法满足大型化建设工程项目的技术要求，尤其是Z向性能和焊接性能的不足严重制约了我国特厚钢板的发展，甚至依赖锻造或直接从国外进口来满足国内需求。国内特厚钢板往往采用厚度300mm及以上的连铸坯进行生产，由于铸坯内外温度差异过大，易造成铸坯中心部位的碳、磷、硫、锰等元素含量高于铸坯表面，从而造成严重的中心偏析，在轧制成品冷却过程中，钢板心部会产生硬的马氏体或贝氏体结构，严重影响钢板的抗层状撕裂性能。本专利技术前，日本特开平6-198394和6-158222号专利均能生产Z向性能优异的建筑结构用厚钢板，不足之处在于钢板生成分设计时均添加了Cu、Ni、Mo等合金元素，生产成本较高，且压缩比均在3.0以上，其钢板成品厚度最大仅为75mm。专利号2009100481369.2的中国专利公开了一种具有优异Z向性能的建筑用特厚钢板及其生产方法，该专利成品厚度60～130mm，其实施例Z向性能为62～69％，具有优异的抗层状撕裂性能，不足之处在于其所涉及的钢板产品没有冲击韧性的保证，且压缩比≥3.0，工业生产技术难度不大。专利号为200810141457.9的中国专利通过淬火+回火获得了厚度为100～114mm的超厚钢板，但该专利贵重元素Mo和Cr含量多，其不仅工艺成本高，合金成本也较高；专利号为200810141500.1和201010113835.X的中国专利技术专利也是通过添加大量贵重合金Mo、Cr，后续采用正火+回火或二次淬火+回火获得了超厚钢板，但该2项专利工艺和合金成本均较高，不利于推广。专利号为201010159178.2的专利采用260mm厚连铸坯生产的Q390E钢板厚度为100mm，其压缩比仅为2.6，但其所涉及的钢板成品无法保证抗层状撕裂性能；专利号为201110302954.4的专利采用300mm厚连铸坯生产的Q345EZ35钢板厚度为140mm，压缩比仅为2.14，其所涉及的钢板成品抗层状撕裂性能虽然满足Z35％要求，但其屈服强度和冲击功均处于较低水平。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的不足，提供一种小压缩比条件下采用连铸坯生产Z向性能优异的焊接结构用钢板的方法，本专利技术方法生产的钢板成品具有优异的抗层状撕裂性能和焊接性能，且生产成本低廉，工艺简洁。本专利技术的一种小压缩比条件下采用连铸坯生产Z向性能优异的焊接结构用钢板的方法，包括下述步骤：(1)铁水处理：原料铁水要求P≤0.10％，S≤0.05％，As≤0.010％，Sn≤0.010％，KR深脱硫铁水温度≥1250℃，脱硫终点S≤0.002％，兑入的低硫废钢重量百分比≤15％；(2)转炉冶炼：采用先废钢后铁水再低硫活性石灰进行装炉，吹氧枪位200mm，氧压1.0～1.2MPa，氧流量3.6～4.2Nm3/t·min，给氧时间13～15min，吹炼期间加入≤2.5kg/t萤石进行脱硫和化渣，出钢前0.05％≤C≤0.07％，P≤0.003％；(3)炉外精炼：LF处理时间45～55min，出站S≤0.003％，严控氮增量≤0.002％；(4)真空处理：钢水温度≥1580℃，真空度≤0.13kPa，处理时间15～25min，CaSi线加入量0.6～0.8kg/t，之后控制软吹氩时间≥5min；(5)连铸：严格采用全流程保护浇注，严控氮增量≤0.001％，控制过热度15～20℃，拉速0.75m/min，铸坯下线后就近于避风口处进行全封闭缓冷72h以上；(6)加热：将铸坯加热至1260～1280℃，在炉总时间控制在420～450min，其中钢坯均热时间控制在70～80min；(7)轧制冷却：粗轧开轧温度1040～1080℃，3道次完成且单道次压下量≥45mm；精轧开轧温度820～840℃，3～4道次完成；层流冷却速度18～22℃/s，钢板表面终冷温度560～570℃，随后将空冷至350℃钢板就近于避风口处进行全封闭堆垛缓冷至室温；(8)热处理：淬火温度900～910℃，在炉时间(2.1±0.05)min/mm；回火温度610～630℃，在炉时间(2.35±0.05)min/mm，钢板出炉后空冷至室温。优选地，所述铸坯厚度为300mm，2.30≤压缩比≤2.75。优选地，本专利技术的一种小压缩比条件下采用连铸坯生产Z向性能优异的焊接结构用钢板的方法，所述铸坯含有下述质量分数的化学成分：C：0.10～0.17％，Si：0.15～0.50％，Mn：0.78～1.20％，P≤0.006％，S≤0.003％，Nb：0.022～0.053％，V：0.042～0.078％，Ti：0.008～0.023％，Als：0.012～0.035％，Ca：0.0024～0.0069％，Cu≤0.05％，Mo+Cr≤0.10％，Ni≤0.12％，As≤0.010％，Sn≤0.010％，余量为Fe及不可避免杂质，同时上述化学成分还必须满足公式：Ca/S＝2.3～2.4，C+Mn/6+V/5≤0.325％。采用上述方法制得的成品钢板Z向性能≥65％。本专利技术的目的是提供一种小压缩比条件下采用连铸坯生产Z向性能优异的焊接结构用钢板的方法，其所生产的成品钢板具有优异的抗层状撕裂性能和焊接性能，生产工艺简单易行，在各冶金企业均可规模化实施，本专利技术的创新点在于工艺参数的精确控制，具体工艺参数选取理由如下：(1)为了确保钢板Z向和焊接等性能，须控制原料杂质元素，因此KR深脱硫时要求原料铁水P≤0.10％，S≤0.05％，As≤0.010％，Sn≤0.010％，并兑入重量百分比≤15％的低硫废钢，以降低杂质元素含量，净化钢质，提高综合性能水平。(2)转炉冶炼要求加入低硫活性石灰，控制吹氧工艺参数，促进脱P和脱S效果，并在吹炼期间加入≤2.5kg/t萤石进行脱硫和化渣，出钢前控制0.05％≤C≤0.07％，P≤0.003％，防止后续工艺因增氮导致钢板成品P含量高于0.006％。(3)炉外精炼的目的是补加合金和调整成分，去除H和N含量，降低O和S含量，保证钢液开浇温度，利于铸坯质量提高；LF出站要求S≤0.003％，严控氮增量≤0.002％；RH加入硅钙线可净化钢质，吹氩以均匀化钢液成分和温度，通过上述炉外精炼措施最终获得高纯净本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小压缩比条件下采用连铸坯生产Z向性能优异的焊接结构用钢板的方法，其特征在于包括下述步骤：/n（1）铁水处理：原料铁水要求P≤0.10%，S≤0.05%，As≤0.010%，Sn≤0.010%，KR深脱硫铁水温度≥1250℃，脱硫终点S≤0.002%，兑入的低硫废钢重量百分比≤15%；/n（2）转炉冶炼：采用先废钢后铁水再低硫活性石灰进行装炉，吹氧枪位200mm，氧压1.0～1.2MPa，氧流量3.6～4.2Nm

【技术特征摘要】
1.一种小压缩比条件下采用连铸坯生产Z向性能优异的焊接结构用钢板的方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）铁水处理：原料铁水要求P≤0.10%，S≤0.05%，As≤0.010%，Sn≤0.010%，KR深脱硫铁水温度≥1250℃，脱硫终点S≤0.002%，兑入的低硫废钢重量百分比≤15%；
（2）转炉冶炼：采用先废钢后铁水再低硫活性石灰进行装炉，吹氧枪位200mm，氧压1.0～1.2MPa，氧流量3.6～4.2Nm3/t·min，给氧时间13～15min，吹炼期间加入≤2.5kg/t萤石进行脱硫和化渣，出钢前0.05％≤C≤0.07%，P≤0.003％；
（3）炉外精炼：LF处理时间45～55min，出站S≤0.003%，严控氮增量≤0.002%；
（4）真空处理：钢水温度≥1580℃，真空度≤0.13kPa，处理时间15～25min，CaSi线加入量0.6～0.8kg/t，之后控制软吹氩时间≥5min；
（5）连铸：严格采用全流程保护浇注，严控氮增量≤0.001%，控制过热度15～20℃，拉速0.75m/min，铸坯下线后就近于避风口处进行全封闭缓冷72h以上；
（6）加热：将铸坯加热至1260～1280℃，在炉总时间控制在420～450min，其中钢坯均热时间控制在70～80min；
（7）轧制冷却：粗轧开轧温度1040～1080℃，3道次完成且单道次压下量≥45mm；精轧开轧温度820～840℃，3～4道次完成；层流冷却速度18～...

【专利技术属性】
技术研发人员：童明伟，易勋，卜勇，王成，张开广，严明，余宏伟，严敏，
申请(专利权)人：宝武集团鄂城钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42