一種結(jié)構(gòu)鋼及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)構(gòu)鋼及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]低合金結(jié)構(gòu)鋼是我國最重要的工程結(jié)構(gòu)材料之一，具有高強度高韌性，良好的延展性和冷熱加工性能，已被廣泛用于建筑業(yè)、海洋平臺、壓力容器、鍋爐制造、水/核電站、造船業(yè)、石油管線、橋梁、重型機械制造等國民經(jīng)濟的各個工程領(lǐng)域。隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和科技的進步，國內(nèi)超高層建筑以及超大型橋梁、水電站、海洋平臺等重大工程也越來越多，其應(yīng)用鋼板的發(fā)展也向著特厚、特寬、高性能方向發(fā)展，特別是對特厚鋼板(10mm以上)的需求和技術(shù)要求也越來越高，除了要求具有高的強韌性，還要求具有良好的抗層狀撕裂性能、焊接性能以及沿板厚方向的力學(xué)性能均勻性。長期以來受我國生產(chǎn)技術(shù)、技術(shù)裝備的制約，致使我國生產(chǎn)此類高強度特厚鋼板通常需要加入大量重合金元素，且容易產(chǎn)生帶狀組織、厚度方向上組織不均勻、乳制變形不均勻以及成分偏析等缺陷會嚴(yán)重影響鋼的力學(xué)性能，造成產(chǎn)品合格率不高，質(zhì)量波動大，同時焊接性能差以及沿厚度方向力學(xué)性能不均勻等問題依然存在，難以滿足我國特厚鋼板的質(zhì)量技術(shù)要求，導(dǎo)致產(chǎn)品競爭力低下，嚴(yán)重制約了我國特厚鋼板的發(fā)展及應(yīng)用，部分重大工程項目用特厚鋼板依然需要依賴國外進口來滿足國內(nèi)市場需求。
[0003]專利號為CN 103725966 A公開了一種100-150mm合金結(jié)構(gòu)鋼4140厚板及其生產(chǎn)方法，包含如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(單位，￥七％):(::0.39?0.42、3丨:0.20?0.30、]\111:0.85?0.95、卩<0.010、5<0.003、八18:0.020?0.040、0:0.9-1.0、]?0:0.17-0.23，其它為卩6和殘留元素。通過KR鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬處理、LF精煉、VD精煉、模鑄、鋼錠緩冷、鋼錠清理、加熱、控乳、堆冷、熱處理、緩冷工藝，嚴(yán)格控制鋼中P、S等影響鋼板塑韌性的有害元素含量。
[0004]上述技術(shù)方案雖然保證了4140鋼種100-150mm厚度鋼板內(nèi)部殘余應(yīng)力最小化，內(nèi)部質(zhì)量合格，但成本高、不利于推廣，且鋼板的厚度方向力學(xué)不均勻，因此，需要設(shè)計出能夠解決以上問題的結(jié)構(gòu)鋼及其生產(chǎn)工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的問題是提供一種結(jié)構(gòu)鋼及其生產(chǎn)工藝。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]一種結(jié)構(gòu)鋼，按質(zhì)量百分比計，所述結(jié)構(gòu)鋼含有C 0.18-0.35%,Si 0.15-0.30%、Mn 0.95-1.3%、Ρ 0_0.01%、Als 0.015-0.04%、S 0-0.002% ^Mo 0.15-0.17% ^Cr 0.7-0.8%、Ca 0.002-0.008% ^Nb 0.015-0.03% ^Ni 0-0.1% ^Cu 0.15-0.25%，余量為鐵及不可避免雜質(zhì)。
[0008]優(yōu)選的，所述結(jié)構(gòu)鋼含有C0.30% ^Si 0.20% ^Mn 0.95% 0.01%、Als0.02%、S 0.001%、Μο 0.15%、Cr 0.7%Xa 0.005% ^Nb 0.02%、Ni 0.1% ^Cu 0.20% ,余量為鐵及不可避免雜質(zhì)。
[0009]—種結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)工藝，所述生產(chǎn)工藝具體包括以下步驟:
[0010]a.鐵水脫硫:來料鋼水溫度控制在1250?1300°C，S < 0.008%，脫硫劑加入量為每10t鋼水700KG，脫硫終點S <0.004% ；
[0011]b.轉(zhuǎn)爐冶煉:入爐鐵水S < 0.004%,P< 0.060%,鐵水溫度I 1350 V，鐵水成分中Si 0.15-0.30% ,Mn 0.95-1.3% ,P 0-0.01 %，出鋼溫度 2 1600°C，出鋼時間不得小于4min，出鋼至1/3，順序加入Al-Mo、Fe_Cr、Ca-Fe-Nb-N1-Cu、復(fù)合中鋁或鋁塊等進行脫氧和合金化，至出鋼2/3加完；
[0012]c.LF精煉:精煉時間35?50min，渣堿度控制在3.3?3.8 ；
[0013]d.RH真空處理:控制到站鋼水溫度在1650?1670°C，處理時間在10?20min;
[0014]e.連鑄:采用全過程保護澆注工藝，首爐次中包過熱度不得高于45°C，連澆爐次中包過熱度控制在15-30°C，中間包使用低碳覆蓋劑，使用方坯中碳鋼保護渣，須少量、多次加入，以保持渣面穩(wěn)定，中包水口在結(jié)晶器中嚴(yán)格對中，插入深度2 70mm，中包采用滿包澆鑄，換包時中包液面高度不得低于400mm，根據(jù)斷面和鋼水過熱度采取恒拉速澆注，液面波動控制在± 5mm以內(nèi)
[0015]f.鋼錠緩冷:鋼錠脫模后立即吊入緩冷內(nèi)進行緩冷，緩冷溫度400-500 0C，緩冷時間48-72h;
[0016]g.鋼錠清理:鋼錠緩冷結(jié)束后用火焰槍對鋼錠寬度1/2位置進行清理，清理寬度控制在30-50CM，清理深度控制在5-10mm;
[0017]h.加熱:加熱溫度及加熱時間如下:鋼錠入庫溫度< 700°C，燜鋼溫度450-500°C，時間4h，升溫至一加熱速度100°C/S，當(dāng)溫度升至900°C時保溫8h，升溫至二加熱速度100-120°C/S，溫度升至1000°C時升溫速度不限，溫度升至1260-1800°C時保溫13h，然后進行翻鋼，翻鋼后重新升溫2h至1260-1280 °C，然后保溫2h出鋼；
[0018]?.快速層流冷卻:冷卻速率控制為3?10 °C/s，終冷溫度按550?600°C控制，下水量與上水量比值控制在1.1?1.5;最后空冷至室溫；
[0019]j.進行正火熱處理:熱處理溫度為880?920°C，在爐時間為[板厚(mm)+30?50]min，冷卻方式為霧冷或?qū)恿骼鋮s，冷卻速度2?5 °C/s，終冷溫度為650?750 °C。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟c中精煉時間為50min，渣堿度為3.8。
[0021 ]優(yōu)選的，所述步驟a中來料鐵水溫度為1300°C。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟f中緩冷溫度500°C，緩冷時間72h。
[0023]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高，且生產(chǎn)出的鋼板具有高強度、高韌性、低屈強比、良好的延展性、焊接性能和冷熱加工性能、厚度方向力學(xué)性能均勻的特點。
【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0025]實施例1:
[0026]一種結(jié)構(gòu)鋼，按質(zhì)量百分比計，所述結(jié)構(gòu)鋼含有C 0.35%,Si 0.30%,Mn 1.3%,P0.01%、Als 0.04%、S 0.002%、Μο 0.17%、Cr 0.8%、Ca 0.008%、Nb 0.03%、Ni 0.1%、Cu 0.25%，余量為鐵及不可避免雜質(zhì)。
[0027]—種結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)工藝，所述生產(chǎn)工藝具體包括以下步驟:
[0028]a.鐵水脫硫:來料鋼水溫度控制在1250?1300°C，S < 0.008%，脫硫劑加入量為每10t鋼水700KG，脫硫終點S <0.004% ；
[0029]b.轉(zhuǎn)爐冶煉:入爐鐵水S < 0.004%,P< 0.060%,鐵水溫度I 1350 V，鐵水成分中Si 0.15-0.30% ,Mn 0.95-1.3% ,P 0-0.01 %，出鋼溫度 2 1600°C，出鋼時間不得小于4min，出鋼至1/3，順序加入Al-Mo、Fe_Cr、Ca-Fe-Nb-N1-Cu、復(fù)合中鋁或鋁塊等進行脫氧和合金化，至出鋼2/3加完；
[0030]c.LF精煉:精煉時間50min，渣堿度控制在3.8 ；
[0031]d.RH真空處理:控制到站鋼水溫度在1670°C，處理時間在20min;
[0032]e.連鑄:采用全過程保護澆注工藝，首爐次中包過熱度不得高于45°C，連澆爐次中包過熱度控制在15-30°C，中間包使用低碳覆蓋劑，使用方坯中碳鋼保護渣，須少量、多次加入，以保持渣面穩(wěn)定，中包水口在結(jié)晶器中嚴(yán)格對中，插入深度2 70mm，中包采用滿包澆鑄，換包時中包液面高度不得低于400mm，根據(jù)斷面和鋼水過熱度采取恒拉速澆注，液面波動控制在± 5mm以內(nèi)
[0033]f.鋼錠緩冷:鋼錠脫模后立即吊入緩冷內(nèi)進行緩冷，緩冷溫度500°C，緩冷時間72h；
[0034]g.鋼錠清理:鋼錠緩冷結(jié)束后用火焰槍對鋼錠寬度1/2位置進行清理，清理寬度控制在30-50CM，清理深度控制在5-10mm;
[0035]h.加熱:加熱溫度及加熱時間如下:鋼錠入庫溫度< 700°C，燜鋼溫度450-500°C，時間4h，升溫至一加熱速度100°C/S，當(dāng)溫度升至900°C時保溫8h，升溫至二加熱速度100-120°C/S，溫度升至1000°C時升溫速度不限，溫度升至1260-1800°C時保溫13h，然后進行翻鋼，翻鋼后重新升溫2h至1260-1280 °C，然后保溫2h出鋼；
[0036]1.快速層流冷卻:冷卻速率控制為3?10°C/s，終冷溫度按550?600°C控制，下水量與上水量比值控制在1.1?1.5;最后空冷至室溫；
[0037]j.進行正火熱處理:熱處理溫度為880?920°C，在爐時間為[板厚(mm)+30?50]min，冷卻方式為霧冷或?qū)恿骼鋮s，冷卻速度2?5 °C/s，終冷溫度為650?750 °C。
[0038]實施例2:
[0039]一種結(jié)構(gòu)鋼，按質(zhì)量百分比計，所述結(jié)構(gòu)鋼含有C 0.18%,Si 0.15%,Mn 0.95%,Als 0.015%、Mo 0.15%、Cr 0.7%Xa 0.002%、Nb 0.015%、Cu 0.15%，余量為鐵及不可避免雜質(zhì)。
[0040]—種結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)工藝，所述生產(chǎn)工藝具體包括以下步驟:
[0041 ] a.鐵水脫硫:來料鋼水溫度控制在1250?1300°C，S < 0.008%，脫硫劑加入量為每10t鋼水700KG，脫硫終點S <0.004% ；
[0042]b.轉(zhuǎn)爐冶煉:入爐鐵水S < 0.004%,P< 0.060%,鐵水溫度I 1350 V，鐵水成分中Si 0.15-0.30% ,Mn 0.95-1.3%