CN104451459B - 一种490MPa级含高有害元素钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种490MPa级含高有害元素钢板及其制造方法。化学成分及其质量百分含量如下：C％：0.12～0.18，Si％：0.2～0.5，P％：0.040～0.050；S％：0.040～0.050；As％：0.038～0.060；Mn按照Mn/S用量比≥10进行配置，其余为Fe和不可避免的杂质元素。钢的化学成分基于C、Mn、Si、P、S元素，高含量有害元素P、S、As，不添加其他强韧化合金元素，从而降低原型钢的生产成本。满足厚度规格为6～100mm，抗拉强度为490～630MPa，断后伸长率≥25％，低温冲击性能‑20℃≥100J的D级钢板技术要求。
Description
技术领域
本发明属于合金高强度钢板生产技术领域，具体涉及一种490MPa级含高有害元素钢板及其制造方法。
背景技术
抗拉强度490～630MPa级别低合金高强钢板广泛应用于建筑结构、桥梁、船体建筑，是使用量很大的高强度中厚板品种。目前，本强度级别的钢板成分设计一般采用较为严格的P、S含量控制，或添加合金化元素的方式。如欧洲标准EN10025-2《热轧结构钢》中抗拉强度470MPa以上的钢S355级别钢对化学成分中P、S控制分别为：P≤0.035％，S≤0.035％。而美标A572《高强度低合金铌钒合金钢》中抗拉强度485MPa级及以上钢Gr50对化学成分中P、S控制分别为：P≤0.040％，S≤0.050％，同时必须加入细化晶粒的元素Nb或V或两种以上合金元素。而我国国标GB/T1591《低合金高强度结构钢》中抗拉强度470MPa级及以上钢Q345对化学成分中P、S控制要求分别为：P≤0.035％，S≤0.035％。而目前国内外标准中虽然未提及残余元素As含量，但在实际控制过程中As含量一般控制在0.030％以下；同时生产制造方法普遍采用冶炼-连铸-铸坯缓冷-铸坯加热-轧制的工艺路线。这种成分设计和工艺路线在目前矿石价格居高不下、钢铁企业的降成本策略不相适宜，这是因为一方面，采用含有低的有害元素P、S的优质铁水成本较高，另一方面在连铸后铸坯冷却，再进行加热轧制产生的能耗损失又造成了成本的增加。
发明内容
本发明目的在于降低原型钢种的制造成本，提供一种含高有害元素钢板的制造方法，实现采用低品位铁水冶炼、减少能耗损失方式得到强度490MPa级及以上钢板，满足市场需求。
为达到上述方案，采用技术方案如下：
一种490MPa级含高有害元素钢板，化学成分及其质量百分含量如下：C％：0.12～0.18，Si％：0.2～0.5，P％：0.040～0.050；S％：0.040～0.050；As％：0.038～0.060；Mn按照Mn/S用量比≥10进行配置，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其厚度规格为6～100mm，抗拉强度为490～630MPa，断后伸长率≥25％，低温冲击性能-20℃≥100J。
一种490MPa级含高有害元素钢板，化学成分及其质量百分含量如下：C％：0.14～0.16，Si％：0.3～0.45，P％：0.040～0.050；S％：0.040～0.050；As％：0.045～0.050；Mn按照Mn/S用量比10-30进行配置，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其厚度规格为6～100mm，抗拉强度为490～630MPa，断后伸长率≥25％，低温冲击性能-20℃≥100J。
一种490MPa级含高有害元素钢板，化学成分及其质量百分含量如下：C％：0.16，Si％：0.3，P％：0.045；S％：0.045；As％：0.045；Mn按照Mn/S用量比17.8进行配置，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其厚度规格为6～100mm，抗拉强度为490～630MPa，断后伸长率≥25％，低温冲击性能-20℃≥100J。
上述490MPa级含高有害元素钢板的制造方法，包括以下步骤：
1)高炉铁水经混铁炉后进入氧气顶底复合吹式转炉冶炼，或高炉铁水直接进入转炉吹炼，冶炼后采用合金脱氧合金化；而后采用低吹氩对钢水成分均匀化，并使夹杂物上浮；采用氩气保护浇注成200～300mm铸坯；
2)连铸成坯后，采用热装热送方式装入加热炉进行加热，入加热炉的铸坯温度≥800℃；加热速率为8～11min/cm，均热温度为1200～1260℃，均热时间20～30min，出炉温度为1150～1180℃；
3)轧制采用控制轧制的方式，总的压缩比≥3；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1150～1165℃，终轧温度控制在1030～1050℃，中间坯厚度为50～150mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度850～950℃，终轧温度为790～850℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为600～700℃后空冷得到产品。
一种490MPa级含高有害元素钢板的制造方法，其化学成分及其质量百分含量如下：C％：0.16，Si％：0.3，P％：0.045；S％：0.045；As％：0.045；Mn按照Mn/S用量比17.8进行配置，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其厚度规格为6～100mm，抗拉强度为490～630MPa，断后伸长率≥25％，低温冲击性能-20℃≥100J；
高炉铁水经混铁炉后，采用顶底式复吹转炉冶炼成钢水，采用硅铁、硅锰合金脱氧、合金化，脱氧后钢水中氧含量为30ppm；钢水经底部接入氩气管道，进行吹氩处理，吹氩时间为7min；吹氩完成后，钢水经平台采用氩气保护连铸成250mm的铸坯；
连铸完成后直接经保温车热装热送，在850℃时进入铸坯加热炉内进行加热，加热速率为8.5min/cm，均热温度为1230℃，均热时间25min，出炉温度为1180℃；
轧制采用控制轧制的方式，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1165℃，终轧温度控制在1050℃，中间坯厚度为110mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度910℃，终轧温度为850℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为700℃；而后钢板空冷到室温，得到厚度为50mm的钢板。
本发明的C含量选择在0.12～0.18％，C是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，碳含量每增加0.10％，抗拉强度约提高90MPa，屈服强度约提高40～50MPa。随着碳含量的增加，钢的塑性和韧性指标会降低，焊接性能变差。在焊接C含量较高的钢材时，在焊接热影响区还就出现淬硬现象，这将加剧焊接时产生冷裂纹的倾向。所以C含量上限控制在0.18％。
本发明中的Si含量选择在0.2～0.4％，Si在钢中主要以固溶强化形式提高钢的强度，也是钢中的脱氧元素。但钢中Si含量过高时，则会引起面缩率下降，特别是冲击韧性下降较为明显，同时对焊接性能也不利，因此钢中Si含量不易过高，因此上限控制在0.4％。
本发明中Mn是确保强度的重要元素，同时，为减少S对钢产生热脆倾向，通常情况下，通过向钢中加入Mn，保证一定的Mn/S比，从而可以减少S的热脆倾向。本发明中Mn/S比在10以上，从而保证钢的热塑性。
本发明的有益效果在于：
1)钢的化学成分基于C、Mn、Si、P、S元素，高含量有害元素P、S、As，不添加其他强韧化合金元素，从而降低原型钢的生产成本。
2)采用连铸后热装热送的方式，从而减少铸坯冷却后再加热使用的煤气、电等能耗，降低生产成本。
3)满足厚度规格为6～100mm，抗拉强度为490～630MPa，断后伸长率≥25％，低温冲击性能-20℃≥100J的D级钢板技术要求。
4)本生产过程易于控制，能耗较低，满足当前钢铁企业低成本制造技术的需求。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
本发明490MPa级含高有害元素钢板，化学成分及其质量百分含量如下：C％：0.12～0.18，Si％：0.2～0.5，P％：0.040～0.050；S％：0.040～0.050；As％：0.038～0.060；Mn按照Mn/S用量比≥10进行配置，其余为Fe和不可避免的杂质元素；钢的化学成分基于C、Mn、Si、P、S元素，高含量有害元素P、S、As，不添加其他强韧化合金元素，从而降低原型钢的生产成本；同时满足厚度规格为6～100mm，抗拉强度为490～630MPa，断后伸长率≥25％，低温冲击性能-20℃≥100J的D级钢板技术要求。
其制造过程如下：
1)高炉铁水经混铁炉后进入氧气顶底复合吹式转炉冶炼，或高炉铁水直接进入转炉吹炼，冶炼后采用合金脱氧合金化；而后采用低吹氩对钢水成分均匀化，并使夹杂物上浮；采用氩气保护浇注成200～300mm铸坯；
2)连铸成坯后，采用热装热送方式装入加热炉进行加热，入加热炉的铸坯温度≥800℃；加热速率为8～11min/cm，均热温度为1200～1260℃，均热时间20～30min，出炉温度为1150～1180℃；
3)轧制采用控制轧制的方式，总的压缩比≥3；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1150～1165℃，终轧温度控制在1030～1050℃，中间坯厚度为50～150mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度850～950℃，终轧温度为790～850℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为600～700℃后空冷得到产品。
采用连铸后热装热送的方式，从而减少铸坯冷却后再加热使用的煤气、电等能耗，降低生产成本。本生产过程易于控制，能耗较低，满足当前钢铁企业低成本制造技术的需求。
下面通过五个具体实施例详述本发明，其各实施例的熔炼成分如表1所示。
表1
| 实施例 | C/％ | Si/％ | Mn/％ | P/％ | S/％ | As/％ |
| 1 | 0.12 | 0.2 | 0.45 | 0.04 | 0.04 | 0.038 |
| 2 | 0.16 | 0.30 | 0.8 | 0.045 | 0.045 | 0.045 |
| 3 | 0.18 | 0.45 | 1.2 | 0.050 | 0.048 | 0.050 |
| 4 | 0.14 | 0.50 | 1.0 | 0.045 | 0.040 | 0.060 |
| 5 | 0.18 | 0.50 | 1.45 | 0.050 | 0.050 | 0.055 |
实施例1：
钢坯的熔炼成分如表1所示。
高炉铁水经混铁炉后，采用顶底式复吹转炉冶炼成钢水，采用硅铁、硅锰合金脱氧、合金化，脱氧后钢水中氧含量为25ppm；钢水经底部接入氩气管道，进行吹氩处理，吹氩时间为5min。吹氩完成后，钢水经平台采用氩气保护连铸成200mm的铸坯，连铸完成后直接经保温车热装热送，在810℃时进入铸坯加热炉内进行加热，加热速率为8min/cm，均热温度为1200℃，均热时间20min，出炉温度为1170℃，轧制采用控制轧制的方式，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1155℃，终轧温度控制在1040℃，中间坯厚度为50mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度950℃，终轧温度为790℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为650℃；而后钢板空冷到室温，得到厚度为6mm的钢板。
实施例2：
钢坯的熔炼成分如表1所示。
高炉铁水经混铁炉后，采用顶底式复吹转炉冶炼成钢水，采用硅铁、硅锰合金脱氧、合金化，脱氧后钢水中氧含量为22ppm；钢水经底部接入氩气管道，进行吹氩处理，吹氩时间为5min。吹氩完成后，钢水经平台采用氩气保护连铸成200mm的铸坯，连铸完成后直接经保温车热装热送，在850℃时进入铸坯加热炉内进行加热，加热速率为8.5min/cm，均热温度为1230℃，均热时间25min，出炉温度为1180℃，轧制采用控制轧制的方式，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1165℃，终轧温度控制在1050℃，中间坯厚度为100mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度920℃，终轧温度为820℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为670℃；而后钢板空冷到室温，得到厚度为30mm的钢板。
实施例3：
钢坯的熔炼成分如表1所示。
高炉铁水经混铁炉后，采用顶底式复吹转炉冶炼成钢水，采用硅铁、硅锰合金脱氧、合金化，脱氧后钢水中氧含量为30ppm；钢水经底部接入氩气管道，进行吹氩处理，吹氩时间为7min。吹氩完成后，钢水经平台采用氩气保护连铸成250mm的铸坯，连铸完成后直接经保温车热装热送，在850℃时进入铸坯加热炉内进行加热，加热速率为8.5min/cm，均热温度为1230℃，均热时间25min，出炉温度为1180℃，轧制采用控制轧制的方式，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1165℃，终轧温度控制在1050℃，中间坯厚度为110mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度910℃，终轧温度为850℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为700℃；而后钢板空冷到室温，得到厚度为50mm的钢板。
实施例4：
钢坯的熔炼成分如表1所示。
高炉铁水直接进入转炉，采用顶底式复吹转炉冶炼成钢水，采用硅铁、硅锰合金脱氧、合金化，脱氧后钢水中氧含量为25ppm；钢水经底部接入氩气管道，进行吹氩处理，吹氩时间为8min。吹氩完成后，钢水经平台采用氩气保护连铸成300mm的铸坯，连铸完成后直接经保温车热装热送，在850℃时进入铸坯加热炉内进行加热，加热速率为11min/cm，均热温度为1260℃，均热时间30min，出炉温度为1180℃，轧制采用控制轧制的方式，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1160℃，终轧温度控制在1045℃，中间坯厚度为150mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度890℃，终轧温度为850℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为650℃；而后钢板空冷到室温，得到厚度为80mm的钢板。
实施例5：
钢坯的熔炼成分如表1所示。
高炉铁水直接进入转炉，采用顶底式复吹转炉冶炼成钢水，采用硅铁、硅锰合金脱氧、合金化，脱氧后钢水中氧含量为20ppm；钢水经底部接入氩气管道，进行吹氩处理，吹氩时间为6min。吹氩完成后，钢水经平台采用氩气保护连铸成300mm的铸坯，连铸完成后直接经保温车热装热送，在820℃时进入铸坯加热炉内进行加热，加热速率为9min/cm，均热温度为1250℃，均热时间30min，出炉温度为1150℃，轧制采用控制轧制的方式，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1130℃，终轧温度控制在1030℃，中间坯厚度为120mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度850℃，终轧温度为800℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为660℃；而后钢板空冷到室温，得到厚度为100mm的钢板。
实施例1-5所得产物的实际性能如表2所示。
表2
Claims (3)
1.一种490MPa级含高有害元素钢板的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)高炉铁水经混铁炉后进入氧气顶底复合吹式转炉冶炼，或高炉铁水直接进入转炉吹炼，冶炼后采用合金脱氧合金化；而后采用低吹氩对钢水成分均匀化，并使夹杂物上浮；采用氩气保护浇注成200～300mm铸坯；
2)连铸成坯后，采用热装热送方式装入加热炉进行加热，入加热炉的铸坯温度≥800℃；加热速率为8～11min/cm，均热温度为1200～1260℃，均热时间20～30min，出炉温度为1150～1180℃；
3)轧制采用控制轧制的方式，总的压缩比≥3；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1150～1165℃，终轧温度控制在1030～1050℃，中间坯厚度为50～150mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度850～950℃，终轧温度为790～850℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为600～700℃后空冷得到产品；
其化学成分及质量百分含量如下：C％：0.12～0.18，Si％：0.2～0.5，P％：0.040～0.050；S％：0.040～0.050；As％：0.038～0.060；Mn按照Mn/S用量比≥10进行配置，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其厚度规格为6～100mm，抗拉强度为490～630MPa，断后伸长率≥25％，低温冲击性能-20℃≥100J。
2.一种490MPa级含高有害元素钢板的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)高炉铁水经混铁炉后进入氧气顶底复合吹式转炉冶炼，或高炉铁水直接进入转炉吹炼，冶炼后采用合金脱氧合金化；而后采用低吹氩对钢水成分均匀化，并使夹杂物上浮；采用氩气保护浇注成200～300mm铸坯；
2)连铸成坯后，采用热装热送方式装入加热炉进行加热，入加热炉的铸坯温度≥800℃；加热速率为8～11min/cm，均热温度为1200～1260℃，均热时间20～30min，出炉温度为1150～1180℃；
3)轧制采用控制轧制的方式，总的压缩比≥3；第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1150～1165℃，终轧温度控制在1030～1050℃，中间坯厚度为50～150mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度850～950℃，终轧温度为790～850℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为600～700℃后空冷得到产品；
其化学成分及质量百分含量如下：C％：0.14～0.16，Si％：0.3～0.45，P％：0.040～0.050；S％：0.040～0.050；As％：0.045～0.050；Mn按照Mn/S用量比10-30进行配置，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其厚度规格为6～100mm，抗拉强度为490～630MPa，断后伸长率≥25％，低温冲击性能-20℃≥100J。
3.一种490MPa级含高有害元素钢板的制造方法，其特征在于化学成分及其质量百分含量如下：C％：0.16，Si％：0.3，P％：0.045；S％：0.045；As％：0.045；Mn按照Mn/S用量比17.8进行配置，其余为Fe和不可避免的杂质元素；其厚度规格为6～100mm，抗拉强度为490～630MPa，断后伸长率≥25％，低温冲击性能-20℃≥100J；
高炉铁水经混铁炉后，采用顶底式复吹转炉冶炼成钢水，采用硅铁、硅锰合金脱氧、合金化，脱氧后钢水中氧含量为30ppm；钢水经底部接入氩气管道，进行吹氩处理，吹氩时间为7min；吹氩完成后，钢水经平台采用氩气保护连铸成250mm的铸坯；
连铸完成后直接经保温车热装热送，在850℃时进入铸坯加热炉内进行加热，加热速率为8.5min/cm，均热温度为1230℃，均热时间25min，出炉温度为1180℃；
轧制采用控制轧制的方式，第一阶段在奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1165℃，终轧温度控制在1050℃，中间坯厚度为110mm；第二阶段轧制在奥氏体未再结晶区进行，开轧温度910℃，终轧温度为850℃；轧后采用ACC，浇少量水冷却，冷后温度为700℃；而后钢板空冷到室温，得到厚度为50mm的钢板。
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