專利名稱：一種結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及熱連軋板帶技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種低合金高強度 結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是指在普通碳素鋼中加入少量或微量合金元素，通過制定合 適的控軋控冷工藝，從而得到比普通碳素鋼性能更為優(yōu)良的高強度、高韌性和冷成型能力 的熱軋鋼板。由于鋼中加入的合金元素總量不多，這類合金鋼屬于低合金鋼，通常在熱軋狀 態(tài)下使用，其中屈服強度> 345MPa級的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼(牌號Q345)的市場需求量 最大，GB/T1591-2008對Q345低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能要求見表1。表1Q345低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能 備注根據(jù)需要，可以加入Nb、V、Ti等其它合金元素。國內(nèi)外對Q345低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品應(yīng)用方面已有一些研究成 果。如萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司王騰飛發(fā)明的“使用中薄板坯軋制厚規(guī)格低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼 板的方法”(CN 200710113915. 3)，提供了一種用中薄板坯生產(chǎn)Q345低合金高強度熱軋板 卷的工藝，其化學(xué)成分為 C 0. 15-0. 20%, Si 0. 20-0. 40%, Mn 1. 4-1. 6%, P ^ 0. 030%, S彡0. 030%，成品力學(xué)性能為屈服強度彡350MPa，抗拉強度彡500MPa，延伸率彡21% ； 安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司劉志剛對化學(xué)成分為C 0. 18%, Si 0. 32%, Mn 1. 32%, P 0. 021%, S:0. 005%的Q345熱軋鋼板的焊接性能進(jìn)行了研究，其力學(xué)性能為屈服強度 360MPa，抗拉強度500MPa，延伸率23% ；武鋼技術(shù)中心許竹桃對化學(xué)成分為C 0. 14%, Si 0. 36%,Mn 1. 30%, P 0. 025%, S 0. 020%的Q345熱軋鋼板的冷彎裂紋進(jìn)行了研究；北京 科技大學(xué)趙志毅研究了化學(xué)成分為C 0. 15-0. 18%, Si 0. 20-0. 35%, Mn 1. 13-1. 47%熱 軋鋼板的微合金元素對Q345鋼奧氏體晶粒粗化行為的影響；東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自 動化國家重點實驗室朱伏先對Q345低合金鋼奧氏體再結(jié)晶行為對組織和性能的影響進(jìn)行 了研究，其化學(xué)成分為 C 0. 17%,Si :35%,Mn 1. 48%,P ^ 0. 021%,S ^ 0. 008%，成品力 學(xué)性能為屈服強度396MPa，抗拉強度569MPa。可見，相關(guān)資料對Q345低合金高強度結(jié)構(gòu)用 鋼的研究重點集中于焊接性能、成型性能、奧氏體再結(jié)晶行為對組織和性能的影響等方面， 各企業(yè)為了保證Q345低合金高強度結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的強度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，主要合金元素 Mn含量基本上控制在1. 10% -1.60%的較高水平，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。本領(lǐng)域急需開發(fā)既能降低生產(chǎn)成本，又不會降低熱軋鋼板強度的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板，既能降低生產(chǎn)成本，又不 會降低熱軋鋼板強度。本發(fā)明熱軋鋼板，其化學(xué)成分重量百分比為C 0. 10% -0. 22%, Si ^ 0. 35%, Mn 0. 40% -0. 60%,P ^ 0. 025%, S ^ 0. 025%，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的成分特點背景技術(shù)中提及的Q345熱軋鋼板的Mn含量 通常為1. 10% -1.60%，本發(fā)明熱軋鋼板Mn含量減少至0. 40% -0. 60%,以實現(xiàn)降低生產(chǎn) 成本的目的，而本發(fā)明結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的屈服強度可滿足大于345MPa的要求，具有力學(xué)性 能穩(wěn)定，強韌性匹配良好的特點。本發(fā)明所解決的第二個技術(shù)問題是提供本發(fā)明結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的制備方法，該方 法無需對現(xiàn)有設(shè)備改造，工藝條件簡單可控，并具有能耗低、成本低的優(yōu)點。本發(fā)明熱軋鋼板的制備方法，它包括以下步驟澆鑄板坯一加熱一高壓水除鱗一 粗軋一熱卷箱卷取一精軋一冷卻一卷取。工藝部分的改進(jìn)點在于1、增加中間坯厚度。粗軋后，控制中間坯厚度由以前的28mm-36mm增加到 36mm-40mm，從而增加了帶鋼在精軋區(qū)間的累積變形量，有利于細(xì)化鐵素體晶粒，提高產(chǎn)品 的綜合性能。2、精軋時降低終軋溫度。具體的終軋溫度為830°C-850°C。3、冷卻采用快冷+層流冷卻模式。具體的快冷是以50_60°C /s的冷卻速度冷卻到 700-730°C，層流冷卻是以10-20°C /s的冷卻速度冷卻到580_620°C。4、降低卷取溫度。即待冷卻至580_620°C后進(jìn)行卷取。由于Q345等低合金高強度鋼中由于沒有第二相粒子的析出，不可能利用析出強 化來提高其力學(xué)性能，細(xì)晶強化是主要的強化方式。在化學(xué)成分一定的條件下，細(xì)化鐵素體 的晶粒尺寸與相變的形核核心數(shù)量和相變后鐵素體晶粒的長大有關(guān)，其中熱軋終軋溫度、 冷卻速度和卷取溫度等工藝參數(shù)尤其重要。終軋溫度與鐵素體相變形核核心的數(shù)量有很大 的關(guān)系，精軋后幾道次變形已處于未再結(jié)晶區(qū)軋制，一是增加單位體積晶界的數(shù)目，二是在 拉長的晶粒內(nèi)增加變形帶和孿晶帶面積，經(jīng)過未再結(jié)晶區(qū)軋制，奧氏體晶粒不僅被拉長，而 且被壓扁，這種被壓扁的奧氏體晶粒相變成多邊形鐵素體晶粒，未結(jié)晶區(qū)的變形量越大，奧 氏體晶粒被壓扁的程度越高，鐵素體晶粒越細(xì)小。冷卻速度越大，相變溫度越低，過冷度越 大，晶粒越細(xì)小，隨著冷卻速度的提高，相變開始點與終了點的溫度下降。在加速冷卻時， 由于相變溫度下降，鐵素體生核速度增大，形核多。另外，由于在冷卻過程中抑制了鐵素體 晶粒長大，可以得到更細(xì)的鐵素體晶粒，并促使針狀鐵素體的形成，從而有效提高材料的性 能。相變后的鐵素體晶粒都有長大的趨勢，溫度越高，鐵素體晶粒長大趨勢越明顯，Q345鋼 中沒有微合金元素，沒有第二相析出物的釘扎作用，鐵素體晶粒的長大會更加明顯，所以， 隨卷取溫度的降低，可以有效地抑制鐵素體晶粒的長大，從而起到細(xì)化晶粒的目的。故采用 本發(fā)明改進(jìn)工藝，可通過細(xì)晶強化來彌補因Mn含量降低而引起的強度損失，從而生產(chǎn)出成 本更低的Q345低合金高強度熱軋鋼板。本發(fā)明改進(jìn)方式即調(diào)整鋼板中Mn含量，并通過調(diào)整中間坯厚度、降低終軋溫度、 采用快冷+層流冷卻模式、降低卷取溫度的生產(chǎn)工藝不僅可用于Q345，也可以應(yīng)用于但不限于Q235、X42、SS400等碳素結(jié)構(gòu)鋼；但是微合金鋼(如含V、Ti、Nb等)方面的應(yīng)用效果 不是很明顯。根據(jù)測算，采用本發(fā)明改進(jìn)工藝，可以將Q345低合金高強度結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的主 要合金元素Mn含量由常規(guī)的1. 10% -1. 60%大幅度降低到0. 40% -0. 60%，實現(xiàn)噸鋼降低 生產(chǎn)成本約80元/t，若按Q345低合金高強度熱軋鋼板年產(chǎn)量按20萬t/a計算，則每年可 為企業(yè)產(chǎn)生至少1600萬元的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實施例方式現(xiàn)有技術(shù)為GB/T 1591-2008對Q345低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性 能要求見表1。以下通過對本發(fā)明具體實施方式
的描述說明但不限制本發(fā)明。實施例1Q345低合金高強度熱軋鋼板的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 10%,Si 0. 25%,Mn 0. 49%, P 0. 015%, S 0. 012%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將 其澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1160°C進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在36mm，采 用無芯移送熱卷箱卷??；經(jīng)過6道次精軋，其終軋溫度為840°C ；板坯精軋后的鋼板厚度為 4. 0mm。精軋后先以50°C /s的冷速冷卻到720°C，然后控制層流冷卻水集管開啟的數(shù)量和 前后順序，以12°C /s的冷速使鋼板通過層流冷卻到610°C的溫度范圍內(nèi)卷取。其成品力學(xué) 性能為屈服強度395MPa，抗拉強度520MPa，延伸率32%。實施例2Q345低合金高強度熱軋鋼板的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 14%,Si 0. 32%,Mn 0. 55%, P 0. 019%, S 0. 016%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將 其澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1150°C進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在39mm，采 用無芯移送熱卷箱卷??；經(jīng)過6道次精軋，其終軋溫度為830°C ；板坯精軋后的鋼板厚度為 3. 0mm。精軋后先以53°C /s的冷速冷卻到730°C，然后控制層流冷卻水集管開啟的數(shù)量和 前后順序，以17°C /s的冷速使鋼板通過層流冷卻到620°C的溫度范圍內(nèi)卷取。其成品力學(xué) 性能為屈服強度390MPa，抗拉強度525MPa，延伸率30%。實施例3Q345低合金高強度熱軋鋼板的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 20%,Si 0. 26%,Mn 0.60%, P =0.011%, S 0. 015%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將 其澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1200°C進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在38mm，采 用無芯移送熱卷箱卷??；經(jīng)過6道次精軋，其終軋溫度為850°C ；板坯精軋后的鋼板厚度為 8. 0mm。精軋后先以58°C /s的冷速冷卻到710°C，然后控制層流冷卻水集管開啟的數(shù)量和 前后順序，以10°C /s的冷速使鋼板通過層流冷卻到605°C的溫度范圍內(nèi)卷取。其成品力學(xué) 性能為屈服強度395MPa，抗拉強度540MPa，延伸率29%。實施例4Q345低合金高強度熱軋鋼板的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 17%,Si 0. 27%,Mn 0. 45%, P 0. 019%, S 0. 013%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將 其澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1180°C進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在40mm，采用無芯移送熱卷箱卷??；經(jīng)過6道次精軋，其終軋溫度為835°C ；板坯精軋后的鋼板厚度為
6.0mm。精軋后先以55°C /s的冷速冷卻到725°C，控制層流冷卻水集管開啟的數(shù)量和前后 順序，以20°C /s的冷速使鋼板通過層流冷卻到580°C的溫度范圍內(nèi)卷取。其成品力學(xué)性能 為屈服強度405MPa，抗拉強度540MPa，延伸率31 %。實施例5Q345低合金高強度熱軋鋼板的化學(xué)成分重量百分比為C 0. 22%,Si 0. 32%,Mn 0.40%, P =0.018%, S 0. 008%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素組成；用常規(guī)連鑄方法將 其澆鑄成200mm厚的連鑄板坯；加熱至1190°C進(jìn)行粗軋，粗軋后中間板坯厚度在36mm，采 用無芯移送熱卷箱卷取；經(jīng)過6道次精軋，其終軋溫度為845°C ；板坯精軋后的鋼板厚度為
7.0mm。精軋后先以60°C /s的冷速冷卻到700°C，然后控制層流冷卻水集管開啟的數(shù)量和 前后順序，以15°C /s的冷速使鋼板通過層流冷卻到590°C的溫度范圍內(nèi)卷取。其成品力學(xué) 性能為屈服強度385MPa，抗拉強度530MPa，延伸率32%。本發(fā)明技術(shù)簡單易行，無需改進(jìn)工藝流程，可行性強，應(yīng)用前景廣。
權(quán)利要求
結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板，其特征在于其化學(xué)成分重量百分比為C 0.10％ 0.22％、Si≤0.35％、Mn 0.40％ 0.60％、P≤0.025％、S≤0.025％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
2.結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟澆鑄板坯一加熱一高壓水除鱗一粗 軋一熱卷箱卷取一精軋一冷卻一卷?。黄涮卣髟谟诖周埡罂刂浦虚g坯厚度為36mm-40mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于精軋時終軋溫度 為 830 0C -850 0C ο
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于冷卻采用快冷+ 層流冷卻模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于快冷是以 50-600C /s的冷卻速度冷卻到700-730°C，層流冷卻是以10_20°C /s的冷卻速度冷卻到 580-620 "C。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于待冷卻至 580-620°C后進(jìn)行卷取。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及熱連軋板帶技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種低合金高強度結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板，既能降低生產(chǎn)成本，又不會降低熱軋鋼板強度；其化學(xué)成分重量百分比為C 0.10％-0.22％、Si≤0.35％、Mn 0.40％-0.60％、P≤0.025％、S≤0.025％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明Mn含量減少至0.40％-0.60％，既能降低生產(chǎn)成本，其屈服強度又可滿足大于345MPa的要求，力學(xué)性能穩(wěn)定，強韌性匹配良好。本發(fā)明結(jié)構(gòu)用熱軋鋼板的制備方法，該方法無需對現(xiàn)有設(shè)備改造，工藝條件簡單可控，并具有能耗低、成本低的優(yōu)點。
文檔編號C22C38/04GK101899611SQ201010264160
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者劉勇, 葉曉瑜, 左軍, 常軍, 張開華, 李衛(wèi)平, 羅擊, 黃徐晶 申請人:攀鋼集團(tuán)鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司