一種特厚鋼板及其復(fù)合生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種150~450mm特厚鋼板及其復(fù)合生 產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展的今天，機(jī)械和建筑等用特厚鋼板的市場(chǎng)需求越 來(lái)越大，對(duì)鋼板的性能要求亦越來(lái)越高，厚度規(guī)格要求也由以前的60mm以下上升到70mm以 上甚至100mm以上。特厚板能廣泛的應(yīng)用于工程機(jī)械、橋梁、容器、車輛、船舶、電力設(shè)備及 其他結(jié)構(gòu)件，但如此大的厚度規(guī)格要想保證性能合格均勻，其生產(chǎn)難度較大。
[0003]目前生產(chǎn)的特厚板厚度大部分在150mm以下，如舞陽(yáng)鋼鐵有限責(zé)任公司申請(qǐng)的 "一種大厚度調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板及其生產(chǎn)方法"（公開(kāi)號(hào)CN101363101A)，其含有C彡0. 18%， SiO. 1-0. 4%，Μη彡 1. 2%，NiO. 7-1. 7%，Crl. 0-1. 5%，Μ〇0· 4-0. 6%，V0. 03-0. 08%，能提 供一種厚度為100~114mm的大厚度鋼板，具有高強(qiáng)度、較好的抗層狀撕裂性能和良好的低 溫韌性，但最厚到114mm，不能滿足更厚級(jí)別鋼板的需求。
[0004] 專利申請(qǐng)?zhí)?01110176685. 1公開(kāi)了 "一種150mmQ245R特厚鋼板及其生產(chǎn)方法"， 涉及一種150mmQ245R的容器鋼，厚度只有150mm，其強(qiáng)度也只有250MPa級(jí)別，無(wú)論厚度和強(qiáng) 度都不滿足更厚更高強(qiáng)度級(jí)別的特厚板需要。
[0005]濟(jì)南鋼鐵股份有限公司申請(qǐng)的"一種生產(chǎn)特厚鋼板的工藝方法"（公開(kāi)號(hào)CN101439348A)，是將兩塊板坯經(jīng)過(guò)切割、平正、清潔，通過(guò)抽真空并焊合成一塊新的板坯， 然后進(jìn)行加熱、乳制，以解決大型模鑄心部偏析和疏松的問(wèn)題。但其實(shí)施例顯示可生產(chǎn)最大 厚度120mm，且沒(méi)有明確鋼板厚度方向性能。
[0006][0007] 綜上所述，目前可用于水電、海洋工程等構(gòu)件的特厚板生產(chǎn)存在如下不足：1、產(chǎn)品 厚
[0008]度規(guī)格較小，適用范圍窄；
[0009] 2、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低、成本高，容易產(chǎn)生心部偏析、疏松等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種能生產(chǎn)厚度規(guī)格150~450mm，探傷質(zhì)量合格，并具有優(yōu) 良Z向性能的特厚鋼板及其復(fù)合生產(chǎn)方法。
[0011] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)解決方案：
[0012] -種特厚鋼板，其特征在于，所述特厚鋼板的化學(xué)成分Wt%含量為：C0. 16~ 0· 20%、SiO. 35 ~0· 65%、Μη1· 2 ~1. 6%、P彡 0· 020%，S彡 0· 004%、V0. 05 ~0· 09%、 TiO. 01 ~0· 03%、Ν0· 008 ~0· 012%、Als0. 015 ~0· 035%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0013] 本發(fā)明選擇以上合金元素種類及其含量是因?yàn)椋?br>[0014] 碳：在特厚板鋼的化學(xué)成分設(shè)計(jì)中，碳對(duì)鋼的強(qiáng)度、韌性、焊接性能、冶煉成本影響 很大。為了使鋼板具有良好的焊接性能、較好的低溫沖擊韌性，必須降低鋼中的含碳量，使 其控制在中下限。因?yàn)樘际禽^強(qiáng)的固溶強(qiáng)化元素，能顯著提高鋼板強(qiáng)度，但碳含量過(guò)高，不 利于焊接和滲碳體等第二相難控制，會(huì)使韌性、塑性和鋼板焊接性能明顯惡化，故本發(fā)明的 碳含量定為0. 16~0. 20%。
[0015] 錳：錳是提高強(qiáng)度和韌性的有效元素，它是弱碳化物形成元素，它在冶煉中的作用 是脫氧和消除硫的影響，還可以降低奧氏體轉(zhuǎn)變溫度，細(xì)化鐵素體晶粒，對(duì)提高鋼板強(qiáng)度和 韌性有益。同時(shí)還能固溶強(qiáng)化鐵素體和增加鋼的淬透性。一般用低碳高錳類型的鋼作為焊 接結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，錳/碳比值越大（達(dá)2. 5以上），鋼的低溫韌性就越好。錳含量過(guò)高時(shí)，則鋼硬 化而延展性變壞，因此錳含量定為1. 2~1. 6%。
[0016] 硅：硅起到脫氧劑的作用，同時(shí)有固溶強(qiáng)化作用，還可以極大的延緩碳化物的形 成，滯后滲碳體的長(zhǎng)大，增加了奧氏體穩(wěn)定性。但是硅含量高，鋼種易出現(xiàn)夾雜物，鋼材易生 銹，熱軋生產(chǎn)中鐵銹容易被軋入鋼板表層，同時(shí)硅都顯示出對(duì)多線程焊接時(shí)局部脆性區(qū)域 有危害性，故將硅含量定為〇. 35~0. 65%。
[0017] 磷：磷是鋼中的有害元素，雖然它是固溶強(qiáng)化效果最好的元素之一，但是磷偏析晶 界，惡化韌性，直接影響到鋼板的塑性和韌性。磷對(duì)鋼是非常有害的元素。應(yīng)盡量減少其含 量，并盡量控制其含量到最低。
[0018] 硫：硫是鋼中的有害元素。硫化錳、氧化物夾雜或碳化物等第二相顆粒的存在都會(huì) 降低鋼的塑性和強(qiáng)韌性，降低鋼的延伸率。硫化錳有一定塑性，隨軋制方向拉長(zhǎng)延伸，加大 了鋼的各向異性，這對(duì)鋼的橫向性能非常不利。硫形成的硫化鐵使鋼在熱軋和焊接中產(chǎn)生 熱脆裂紋，含硫較高時(shí)，抗硫化氫腐蝕能力大為下降，盡量控制其含量最低。
[0019] 鋁：鋁是脫氧元素，可作為氮化鋁形成元素，有效地細(xì)化晶粒，其含量不足0.01% 時(shí)，效果較?。怀^(guò)0.07%時(shí)，脫氧作用達(dá)到飽和；再高則對(duì)母材及焊接熱影響區(qū)韌性有 害。所以，將鋁含量限定在〇. 015%~0. 035%的范圍內(nèi)。
[0020] 釩：在合金元素中是鋼中的強(qiáng)化元素，由于VC、VN或V(CN)的沉淀強(qiáng)化，可使鋼的 強(qiáng)度明顯提高。但是提高韌脆轉(zhuǎn)變溫度，其含量一般控制在0. 10 %以下，本發(fā)明將釩含量定 為 0· 05 ~0· 09%。
[0021] 鈦：鈦有強(qiáng)烈的析出強(qiáng)化作用，可以提高鋼的強(qiáng)度，對(duì)焊接熱影響區(qū)處的硬度也 有好的影響作用在最佳狀態(tài)下，鈦的氮化物顆粒的存在可抑制焊接熱影響區(qū)的晶粒粗化阻 止鋼坯在加熱、乳制、焊接過(guò)程中晶粒的長(zhǎng)大，改善母材和焊接熱影響區(qū)的韌性。鈦低于 0. 005%時(shí)，固氮效果差，超過(guò)0. 03%時(shí)，固氮效果達(dá)到飽和，過(guò)多的鈦含量會(huì)引起鈦的氮化 物的粗化，對(duì)低溫韌性不利，故將鈦含量定為0. 01~0. 03%
[0022] 氮：氮作為間隙原子極容易與V、A1結(jié)合形成特殊的氮化物，在含V鋼中加N，可以 提高V的碳氮化物在奧氏體中的析出溫度，有利于鋼在高溫階段完成細(xì)晶軋制，提高鋼的 低溫韌性和焊接性，故此N含量定為0. 008~0. 012%。
[0023] -種特厚鋼板的復(fù)合生產(chǎn)方法，經(jīng)冶煉和澆鑄，對(duì)鑄坯進(jìn)行探傷和清理，將2張或 多張母坯經(jīng)過(guò)真空復(fù)合焊接，在寬厚板軋機(jī)上采用交叉軋制的方法，生產(chǎn)出探傷合格、具有 優(yōu)良Z向性能的特厚鋼板，其特征在于，對(duì)于150~450mm特厚鋼板的復(fù)合生產(chǎn)方法為：
[0024] 煉鋼、連鑄工藝：
[0025] 鋼水采用RH進(jìn)行真空處理，RH循環(huán)時(shí)間彡lOmin，鋼中[H]控制在2ppm以下、[0] 控制在25ppm以下；中間包目標(biāo)過(guò)熱度按<25°C控制；全程保護(hù)澆注，上機(jī)前保證鋼包靜吹 氬時(shí)間彡5min;鑄坯下線后與熱坯堆垛緩冷，緩冷時(shí)間彡24h。
[0026] 真空復(fù)合焊接工藝：
[0027] 母坯真空復(fù)合前要先對(duì)表面和側(cè)邊利用銑床進(jìn)行處理，焊接面粗糙度> 5um，焊接 時(shí)真空室的真空度高于〇. 〇5Pa，焊接電壓控制在60~100KV，焊接電流控制在50~200mA， 焊接速度控制在150~300mm/min，焊縫飽滿，焊液流淌處不出現(xiàn)凹坑，焊縫起弧和收弧區(qū) 域?yàn)橐恢碌倪B續(xù)焊縫，無(wú)焊縫間斷區(qū)域。
[0028]加熱、乳制工藝：
[0029] 復(fù)合坯裝爐前用冷軋鋼板進(jìn)行覆蓋包裝；裝爐時(shí)爐溫度控制在100~700°C，加熱 溫度控制在1100~1200°c;乳制前對(duì)坯料上下表面進(jìn)行除鱗，確保鋼坯上表面的異物清 除干凈；乳制時(shí)采用低速大壓下量，道次壓下率控制在10~35%，乳制速度控制在0. 8~ 1. 2m/s，軋制過(guò)程中對(duì)鋼板下表面進(jìn)行噴水冷卻，以防止鋼板翹曲；鋼板軋后盡快下線與熱 鋼板堆垛緩冷，緩冷時(shí)間> 24h。
[0030] 本發(fā)明的有益效果為：
[0031] 1、能生產(chǎn)厚度為150~450mm的特厚鋼板，探傷合格；
[0032] 2、Z向性能可達(dá)40%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 本發(fā)明的化學(xué)成分及生產(chǎn)工藝，其熔煉成分如表1 ;真空復(fù)合焊接工藝參數(shù)如表 2 ;加熱軋制工藝參數(shù)如表3 ;鋼板實(shí)物檢驗(yàn)結(jié)果如表4。
[0034] 表1實(shí)施例化學(xué)成分成分Wt%含量

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種特厚鋼板，其特征在于，所述特厚鋼板的化學(xué)成分wt%含量為：C0. 16%~ 0· 20%、SiO. 35% ~0· 65%、Mnl. 2% ~1. 6%、P彡 0· 020%，S彡 0· 004%、V0. 05% ~0· 09%、 TiO. 01% ~0· 03%、Ν0· 008% ~0· 012%、Als0. 015% ~0· 035%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。2. -種如權(quán)利要求1所述特厚鋼板的復(fù)合生產(chǎn)方法，經(jīng)冶煉和澆鑄，對(duì)鑄坯進(jìn)行探傷 和清理，將2張或多張母坯經(jīng)過(guò)真空復(fù)合焊接，在寬厚板軋機(jī)上采用交叉軋制的方法，生產(chǎn) 出探傷合格、具有優(yōu)良Z向性能的特厚鋼板，其特征在于，對(duì)于150~450mm特厚鋼板的復(fù) 合生產(chǎn)方法為： 煉鋼、連鑄工藝： 鋼水采用RH進(jìn)行真空處理，RH循環(huán)時(shí)間彡lOmin，鋼中[H]控制在2ppm以下、[0]控 制在25ppm以下；中間包目標(biāo)過(guò)熱度按< 25°C控制；全程保護(hù)澆注，上機(jī)前保證鋼包靜吹氬 時(shí)間彡5min;鑄坯下線后與熱坯堆垛緩冷，緩冷時(shí)間彡24h; 真空復(fù)合焊接工藝： 母坯真空復(fù)合前要先對(duì)表面和側(cè)邊利用銑床進(jìn)行處理，焊接面粗糙度> 5um，焊接時(shí)真 空室的真空度高于〇. 〇5Pa，焊接電壓控制在60~100KV，焊接電流控制在50~200mA，焊接 速度控制在150~300mm/min，焊縫飽滿，焊液流淌處不出現(xiàn)凹坑，焊縫起弧和收弧區(qū)域?yàn)?一致的連續(xù)焊縫，無(wú)焊縫間斷區(qū)域； 加熱、乳制工藝： 復(fù)合坯裝爐前用冷軋鋼板進(jìn)行覆蓋包裝；裝爐時(shí)爐溫度控制在100~700°C，加熱溫 度控制在1100~1200°C;乳制前對(duì)坯料上下表面進(jìn)行除鱗，確保鋼坯上表面的異物清除干 凈；乳制時(shí)采用低速大壓下量，道次壓下率控制在10%~35%，軋制速度控制在0. 8~1. 2m/ s，軋制過(guò)程中對(duì)鋼板下表面進(jìn)行噴水冷卻，以防止鋼板翹曲；鋼板軋后盡快下線與熱鋼板 堆垛緩冷，緩冷時(shí)間> 24h。
【專利摘要】一種特厚鋼板及其復(fù)合生產(chǎn)方法，其成分Wt%為：C0.16～0.20%、Si0.35～0.65%、Mn1.2～1.6%、P≤0.020%，S≤0.004%、V0.05～0.09%、Ti0.01～0.03%、N0.008～0.012%、Als0.015～0.035%。RH循環(huán)≥10min，鋼中[H]＜2ppm、[O]＜25ppm；中間包過(guò)熱度＜25℃；上機(jī)前鋼包靜吹氬≥5min；與熱坯堆垛緩冷時(shí)間≥24h。銑光焊接面粗糙度＞5um，真空度＞0.05Pa；焊接電壓60～100KV、電流50～200mA、速度150～300mm/min。復(fù)合坯裝爐前用冷軋板包裝；裝爐爐溫100～700℃，加熱溫度1100～1200℃；軋制道次壓下率10～35%，軋制速度0.8～1.2m/s，并對(duì)下表面噴水冷卻；軋后與熱鋼板堆垛緩冷時(shí)間≥24h。本發(fā)明能生產(chǎn)厚度150～450mm特厚鋼板，探傷合格，Z向性能可達(dá)40%以上。
【IPC分類】C22C38/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105274433
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410339203
【發(fā)明人】李文斌, 原思宇, 趙坦, 李廣龍, 李靖年, 于海岐, 孫殿東, 王勇, 楊軍
【申請(qǐng)人】鞍鋼股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2014年7月16日