一种经济型460MPa级别工程结构用钢板冷却均匀性控制方法技术

本发明专利技术公开了经济型460MPa级别工程结构用钢板冷却均匀性控制方法，所述钢板化学成分重量百分比为：C 0.13％～0.16％，Si 0.25％～0.35％，Mn 1.55％～1.65％，P≤0.025％，S≤0.02％，Nb 0.01％～0.025％，Ti 0.015％～0.02％，Al 0.015％～0.045％，N 0.003％～0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质，O≤0.0050％，其它杂质元素总量低于0.05％。所述方法包括钢水冶炼

【技术实现步骤摘要】
一种经济型460MPa级别工程结构用钢板冷却均匀性控制方法


[0001]本专利技术属于低碳微合金钢生产
，特别涉及一种厚度规格为6
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20mm，长度规格42
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55m，经济型工程结构用460MPa级别钢板冷却均匀性控制方法。

技术介绍

[0002]460MPa级别中厚板品种是高强度级别中厚板主要品种类型，典型的品种有工程机械Q460级别及管线钢X65级别等，这类钢主要以碳锰钢为基础，同时在钢中添加微合金元素Nb、V、Ti等碳、氮化物形成元素，通过固溶强化、沉淀强化以及细晶强化提高钢板强韧性。据统计，每年该强度级别中厚板占产量10
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25％。因此，开发此类低成本钢板制造技术研究具有重大意义。目前越高级别的工程结构用钢其碳含量越低，合金元素添加量越高。这就使得结构钢在质量等级不断提升的同时，其生产成本也相应升高。对于低温韧性有特殊需求的460MPa钢级的结构钢，传统上采用碳含量0.10％以下的“低碳”成分设计，锰含量较高范围在1.55％～1.80％并且添加铌、钒、钛等合金元素来保证性能，生产成本相对较高。如果采用“中、高碳”成分代替“低碳”成分设计，并降低钢中合金元素的加入，同时对炼钢、加热、轧制、控冷生产路径进行工艺优化，尤其是对轧制后的控冷工艺进行系统优化，将大幅降低其生产制造成本。
[0003]由于TMCP工艺(热机械控制工艺)在不添加过多合金元素，也不需要复杂的后续热处理的条件下生产出高强度高韧性的钢材，被认为是一项节约合金和能源、并有利于环保的工艺，已经成为生产低合金高强度宽厚板不可或缺的技术。随着市场对TMCP钢的要求不断提高，TMCP工艺本身也在应用中不断发展。从近几年的研究工作看，重点是放在控制冷却，尤其是加速冷却方面。通过加快轧制后的冷却速度，不仅可以抑制晶粒的长大，而且可以获得高强度高韧性所需的超细铁素体组织或者贝氏体组织，甚至获得马氏体组织。但是随着460MPa级别钢板合金减量、炼钢、加热工艺优化，合金及工艺减量化后的钢板需对TMCP工艺生产工艺设计更加严格，随着合金含量降低，轧制及控冷工艺窗口越来越窄。此外，随着厚板市场竞争激烈，各大钢厂通过增加薄规格钢板长度，来提升轧制单重，达到节约成本的效果。而对于减量化后460MPa级别的TMCP类型超长钢板来说，由于钢板头尾温降快以及合金减量化后冷却工艺窗口变窄，使钢板长度方向冷却不均导致性能波动是其推广的制约因素。
[0004]由此可见，如何解决上述生产厚度在6
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20mm的460MPa级别钢级工程结构钢长度方向冷却均匀性所存在的问题，降低其生产成本，提高钢板性能合格率，是厚度规格(6
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20mm)，长度规格(42
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55m)的460MPa级别钢级工程结构用钢批量生产过程中亟待解决的关键问题。
[0005]与现有技术对比：
[0006]迄今为止，国内外对460MPa级别工程结构用超长钢板冷却均匀性控制的研究报导甚少。在本专利技术之前，申请号为CN 103599950 B公开了一种提高钢板冷却均匀性的加速冷却装置，通过对钢板采取加速冷却，设定钢板的初始速度V0和终止速度V1，来缩小长度方向
的温差，使钢板冷却更均匀、提高钢板组织性能。但该专利技术仍未解决超长钢板头尾部由于快速温降所产生的组织、性能与钢板其它位置性能不一致的问题，同时也未对钢板冷却长度进行明确。CN 112387789B公开了一种改善TMCP钢板冷却均匀性的方法，在TMCP生产线的水冷区域对钢板进行约束冷却，设定辊道的初速度为V0，设定辊道的末速度为V，0＜V
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V0≤0.5m/s；其中，所述钢板的长度为45～52m，所述水冷区域沿钢板长度方向设有若干水冷分区，所述水冷分区内沿钢板宽度方向在钢板上下表面设有若干喷嘴，但对于钢板不同位置采用不同喷嘴，压力；造成设备成本增加，同时其控制工艺仅针对钢板长度45～52m，局限性较窄。CN202210570629.4一种Q460级高耐蚀高强度近海结构钢的生产方法，所示钢板成分C0.03～0.07，Si 0.15～0.40，Mn0.95～1.05，P≤0.020，S≤0.003，Nb0.04～0.06，Ti0.01～0.02，Als0.02～0.05，Cu 0.30～0.70，Ni 0.7～1.5,为了使钢板具备强度高、优异低温韧性，该方案在成分设计上需要添加较高Nb、Ni、Cu等金属元素，合金成本较高，且轧后需高温回火，导致生产成本较高。申请号CN202210699006.7一种抗酸管线钢X65MS的生产方法,所述X65MS管线钢具有下列化学成分:C 0.030～0.040％、Si 0.10～0.20％、Mn 1.20～1.25％、S≤0.01％、P≤0.012％、Nb 0.038～0.044％、V 0.030～0.040％、Ti 0.012～0.018％、Al≤0.015％、Ni 0.10～0.13％，Cr 0.15～0.18，Mo 0.08～0.10，Cu 0.15～0.18，为了使钢板具备强度高、低温韧性优异的管线钢，该方案在成分设计上需要添加较高Mo、Nb、Cu、Cr等金属元素，合金成本较高，且轧后经过控冷工艺生产的钢板的强度差也未明确，长度规格也未明确。
[0007]以上专利文献公开的研究虽然解决了部分钢板冷却均匀性问题，但是它们生产制造成本高或控冷钢板长度范围较窄，不适合生产具有优异冷却均匀性超长460MPa级别工程结构用钢板。使用本专利技术提供的技术方案，可以有效的克服上述不足，通过头尾遮蔽模型优化、钢板微跟踪位置动态调整以及控冷流量调节阀响应时间控制等手段，实现使用厚度为150
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200mm的连铸坯生产厚度6
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20mm、长度42
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55m的460MPa级别钢板，并且整板具有良好冷却均匀性，钢板头—中—尾任意位置同板差强度在30MPa以内。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服上述存在技术问题和不足，提供一种用于改善轧后钢板厚度6
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20mm，长度42
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55m的460MPa级别超长钢板长度方向冷却均匀性问题，同时降低钢板合金成本、提高轧制效率，钢板同板差性能均匀性等问题，该钢板为具有高强度、高韧性、优异的探伤合格率，具有良好的综合性能，可以保证管线、海洋工程等工程结构应用领域的安全性。
[0009]本专利技术提供了一种改善经济型460MPa级别工程结构用钢板冷却均匀性控制方法，可以有效解决460MPa级别工程结构用钢钢板长度方向冷却均匀问题，同时可以降低生产制造成本、提高轧制生产效率，提高合格率以及控制性能均匀性，钢板厚度目标为6
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20mm，长度42
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55m，使用厚度为150
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200mm连铸坯在中厚板往复式轧机上进行生产，冷却介质为水。
[0010]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0011]一种经济型46本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种经济型460MPa级别工程结构用钢板冷却均匀性控制方法，其特征在于：所述钢板化学成分重量百分比为：C 0.13％～0.16％，Si 0.25％～0.35％，Mn 1.55％～1.65％，P≤0.025％，S≤0.02％，Nb 0.01％～0.025％，Ti 0.015％～0.02％，Al 0.015％～0.045％，N 0.003％～0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质，O≤0.0050％，其它杂质元素总量低于0.05％；所述方法包括钢水冶炼
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炉外精炼
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连铸
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板坯再加热
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控制轧制
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预矫直
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控制冷却
→
空冷至室温，具体如下：1)炼钢及连铸：原料经KR铁水预处理，控制S的含量低于0.02％，扒渣后进入转炉，控制P的含量≤0.025％，转炉冶炼终点控制C的含量在0.13％～0.16％％，出钢时吹氩气25～40min；再进行LF精炼，之后进行板坯连铸，连铸过热度为25～30℃，二冷水冷却强度4
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6L/Kg，连铸拉坯速率为0.6～0.9m/min，电磁搅拌不投入；在水平扇形段，即凝固末端投入轻压下，连铸坯压下量5～8mm；2)铸坯加热：将铸坯在加热炉内进行加热，依次经预热段、加热段和均热段后出炉；其中，预热段温度区间为920～1120℃，加热段温度区间为1200～1230℃，均热段温度区间为1200～1220℃，在炉时间3.5～4.5小时；3)高压水除鳞及控制轧制：开轧前利用高压水对出炉后铸坯进行除鳞1～2min，除鳞机压力20～25MPa；分两阶段轧制：粗轧开轧温度≥1100℃，粗轧终轧温度为960～990℃，粗轧不多于六道，所得中间坯的厚度为成品厚度的3～3.5倍；精轧开...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海健，韩楚菲，乔馨，李昂，王小强，沙孝春，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：