一种８０ｍｍ厚Ｑ３４５Ｆ级钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种８０ｍｍ厚Ｑ３４５Ｆ级钢板及制造方法。钢板中的化学成分重量百分数为：Ｃ：０．０８～０．１３％，Ｍｎ：１．２０～１．６０％，Ｓｉ：０．１０～０．４０％，Ｐ：≤０．０１５％，Ｓ：≤０．００５％，Ｎｉ：０．１０～０．３０％，Ｎｂ：０．０１０～０．０３０％，Ｖ：０．０１０～０．０３０％，Ａｌ：０．０２０～０．０３５％，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质，且符合０．２６％≤Ｃ＋６Ｎｂ＋４Ｖ≤０．４０％的配比关系。轧制工艺为：厚度２４０～２６０ｍｍ连铸坯加热温度１２００～１２５０℃，保温时间４．０～４．５小时，出炉温度１１８０～１２２０℃；采用两阶段控制轧制，轧后采用层流冷却，终冷温度６５０～７２５℃，冷却速率５～１０℃／ｓ，高温下线温度４００～４５０℃，堆冷时间６０～７２小时。本发明专利技术力学性能沿厚向分布差异小，－６０℃低温冲击韧性优异，无需热处理，生产成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于厚钢板生产
，具体地说是一种80mm厚Q345F级钢板及制造方法。
技术介绍
在我国寒冷的东北、华北和西北地区，在建和规划的大型石化装备和高层建筑，对具有优异低温韧性的宽厚钢板，具有显著而迫切的需求。其中Q345级高强度厚钢板在上述工程结构中使用量大、应用面广，要求集多种特性为一体，即不但要求钢板具有较高的强度和塑性，还要求钢板具有较低的屈强比、良好的低温韧性、良好的抗层状撕裂性能和焊接性能。但是，厚钢板受连铸坯内部冶金质量、压缩比小和坯料加热间长等因素的限制，性能合格率往往难以保证。因此，目前国内仅有少数几家钢厂具有批量生产厚度80mm(或以上)特厚钢板的能力，而且，这类特厚钢板低温冲击功普遍只能达到E级，探伤也普遍采用II级标准。另外，为了确保低温韧性，轧后通常还需要对钢板进行正火热处理。如能通过探索优化的合金成分、合理的TMCP工艺，轧后不需热处理就能生产出具有良好-60℃低温冲击韧性的特厚钢板，将不仅可以降低钢板的生产成本，而且还将大大提高结构的使用安全性。
技术实现思路
为解决现有技术在制造80mm厚Q345F级钢板中存在的上述问题，本专利技术的目的是提供。该钢板具有优异的低温韧性、碳当量低，具有良好的焊接性能；且制造方法简便，性能质量稳定。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的 一种80mm厚Q345F级钢板，其特征在于该钢板的化学成分重量百分比为C0.08～0.13％，Mn1.20～1.60％，Si0.10～0.40％，P≤0.015％，S≤0.005％，Ni0.10～0.30％，Nb0.010～0.030％，V0.010～0.030％，Al0.020～0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。 为使所述钢达到良好的强度与-60℃低温冲击韧性匹配，可以对钢中碳含量与微合金化元素Nb、V的含量之间的配比关系加以限定，即所述钢板中C和Nb、V的化学成分重量百分比还符合如下配比关系0.26％≤C+6Nb+4V≤0.40％。 为使所述钢达到良好焊接性能，所述钢板中的化学成分符合碳当量Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.40％。 一种80mm厚Q345F级钢板的制造方法，其特征在于该方法采用如下控轧控冷工艺得到80mm厚Q345F级钢板 (1)连铸坯加热工艺厚度240～260mm的连铸坯料加热温度为1220～1260℃，均热段温度为1200～1250℃，在炉加热时间控制在4.0～4.5小时； (2)轧制工艺连铸坯料出炉温度控制在1180～1220℃；采用奥氏体再结晶区和奥氏体未再结晶区两阶段控制轧制，粗轧每道次压下率10～20％，终轧温度1000～1050℃，粗轧成1.7～2.0倍成品厚度的中间坯，精轧开轧温度为880～900℃，每道次压下率为8～12％； (3)轧后冷却工艺采用层流冷却，终冷温度650～725℃，冷却速率5～10℃/s； (4)高温下线缓冷工艺钢板热矫后置于冷床冷却，下线温度400～450℃，堆冷时间60～72小时。 由于钢的化学成分是影响力学性能的关键因素之一，本专利技术为了使所述钢获得优异的低温冲击韧性能，对所述钢的化学成分进行了特别的限定，主要原因在于 1、碳是影响低合金高强度特厚钢板力学性能的主要元素，当碳含量高于0.13％时，所述钢在TMCP交货状态下，-60℃冲击功偏低。但是，当碳含量低于0.08％时，要使钢的强度达到Q345，必须添加较高的合金成分，增加钢的生产成本。因此，碳含量宜控制在0.08～0.13％的范围内。其中，TMCP(ThermoMechanicalControlProcess热机械控制工艺)就是在热轧过程中，在控制加热温度、轧制温度和压下量的控制轧制(ControlRolling)的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却(AcceleratedCooling)的技术总称。 2、锰在所述钢中推迟奥氏体向铁素体的转变，对细化铁素体，提高强度和韧性有利。当锰的含量低于1.20％时，上述作用不显著，使强度和韧性偏低。当锰的含量高于1.60％时，易在轧态特厚钢板中形成严重的带状偏析和带状珠光体组织。因此，锰含量应控制在1.20～1.60％的范围内。 3、硅在连铸坯加热时在氧化铁皮/钢基本界面上生成层状铁橄榄石(Fe2SiO4)，当温度低于1170℃时，Fe2SiO4呈固相，使氧化铁皮(FeO)对钢基体附着力增加而降低除鳞效果，在后续轧制过制中氧化铁皮压入钢板而造成表面缺陷，因此，硅的含量不宜高于0.25％；但由于硅是炼钢时最有效的脱氧元素之一，当硅含量低于0.10％时，钢水易被氧化。因此，硅含量应控制在0.10～0.25％的范围内。 4、硫和磷严重损害所述钢和焊接近缝区的低温韧性。因此，硫、磷含量应分别控制在≤0.005％和≤0.015％以下。 5、镍是一种能显著提高低温韧性的元素，但由于镍的价格偏高，不宜多加。因此，适宜的镍含量范围是0.10～0.30％。 6、微量铌的溶质拖曳作用和Nb(C，N)对奥氏体晶界的钉扎作用，均抑制形变奥氏体的再结晶，结合TMCP，可以细化铁素体晶粒，但过高的铌，促进连铸坯产生表面裂纹，因此，铌含量应控制在0.010～0.030％的范围内。 7、钒在所述钢中与氮结合形成VN粒子，VN粒子在钢板层流冷却的返红过程中析出，可提高钢的强度。当钒的含量低于0.010％时，上述作用不显著。但是，随着钒含量的增加，钢的强度提高，但低温韧性有降低的趋势，其含量不宜超过0.030％。因此，钒含量应控制在0.010～0.030％。 8、铝是炼钢过程中一种重要的脱氧元素，即使在钢水中加入微量的铝，也可以有效减少钢中的夹杂物含量，并细化晶粒。但过多的铝，会促进连铸坯产生表面裂纹，降低连铸工艺性能，因此，铝含量应控制在0.020～0.035％。 9、关于碳含量与Nb、V等微合金成分之间的匹配关系。降碳的同时复合添加Nb和V，是保持钢的强度且提高韧性的行之有效的冶金措施。但是，对于Q345级的特厚钢板来说，在碳含量与Nb、V含量之间存在最佳的配比范围。申请人经过大量试验，发现，在上述工艺条件下，当C+6Nb+4V≥0.40％，钢的强度偏高，韧性偏低；当C+6Nb+4V≤0.40％，钢的韧性改善，但强度不足。因此，要使所述钢达到良好的强度与-60℃低温冲击韧性匹配，所述钢中C和Nb、V的化学成分重量百分比必须满足0.26％≤C+6Nb+4V≤0.40％这一配比关系。 与现有技术相比，本专利技术具有如下优点 1、本专利技术所述的一种80mm厚Q345F级钢板，具有优异的低温韧性，钢板在表层下1/4处的-40℃纵向冲击功≥200J、表层下1/4处的-60℃纵向冲击功≥140J。 2、本专利技术所述的一种80mm厚Q345F级钢板，碳当量低，具有良好的焊接性能。 3、本专利技术所述的一种80mm厚Q345F级钢板的制造方法，生产工艺简便，性能质量稳定。 本专利技术力学性能沿厚向分布差异小，-60℃低温冲击韧性优异，无需热处理，生产成本较低。 附图说明 图1是本专利技术所述钢板表层的金相组织主要由贝氏体构成的示意图。 图2是本专利技术所述钢板表层下1/4处的金相组织是由多边形铁素体和珠光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种８０ｍｍ厚Ｑ３４５Ｆ级钢板，其特征在于：该钢板的化学成分重量百分比为：Ｃ：０．０８～０．１３％，Ｍｎ：１．２０～１．６０％，Ｓｉ：０．１０～０．４０％，Ｐ：≤０．０１５％，Ｓ：≤０．００５％，Ｎｉ：０．１０～０．３０％，Ｎｂ：０．０１０～０．０３０％，Ｖ：０．０１０～０．０３０％，Ａｌ：０．０２０～０．０３５％，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：楚觉非，邱红雷，范益，赵亚娟，王端军，车马俊，王从道，王青峰，刘利刚，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，燕山大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]