[发明专利]一种低合金中厚钢板的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢技术，是一种低合金中厚钢板的生产方法。 

背景技术

Q345C钢板厚度规格在16mm以下的，利用现代化热连轧机组基本能大批量生产且经济性较好，但厚度规格在16～60mm的中厚板，其生产的经济性较差，特别是国标GB/T 1591-2008颁布后，标准中Q345c钢种的Mn含量下限取消，钢厂可根据自身的工艺设备生产条件提出合适的成分及TMCP工艺生产出合格的Q345C中厚钢板。 

国标GB/T 1591-2008对TMCP工艺生产的16～60mm规格Q345C中厚钢板的化学成分及性能有具体的要求；中国国家技术监督局颁布的推荐执行于1995年1月1日实施的GB/T1591-94低合金高强度结构钢标准，也有具体的要求。现有技术中TMCP工艺生产的16～60mm规格Q345C中厚钢板内控成分要求见表1。 

表1   Q345C钢板内控成分要求 

 现有技术中16～60mm规格Q345C中厚钢板生产工艺流程一般为：

转炉冶炼——氩站吹氩——LF炉——连铸——铸坯检查——加热——除鳞——轧制

——精整——入库。

Q345C钢Mn含量较高，连铸坯中心偏析严重。为保证连铸坯内部质量，钢水吹氩后进行炉外精炼，深脱硫处理，以保证铸坯的内部质量。 

由于高强度低合金钢 (HSLA) 的发展趋势是降低碳含量和合金元素的含量，若采用热机轧制技术通过对微观组织的控制，能够获得比较理想的拉伸性能和韧性。热机轧制的理念是在无需经过成本较高的热处理，而获得性能得到显著提高的产品。热机轧制指在特定的温度范围内进行轧制，能获得热处理工艺不能达到的材料性能，热机轧制产品具有较好的拉伸性能，较好的低温韧性，较好的成型性能和焊接性能。 

合金元素的一个重要特点是通过原子溶解和形成致密的碳氮化合物导致位错强化来延迟奥氏体区的变形。铌是扩大奥氏体未再结晶区的最活跃元素，奥氏体再结晶终止温度可以从800～850° C提高到 900~950° C。 

在第一轧制阶段（粗轧阶段），加热后晶粒粗大的奥氏体经变形、回复和再结晶后不断细化。反复再结晶对晶粒细化的作用是有限的，只形成中间晶粒，要想奥氏体完全再结晶，必须将粗轧温度提高到900~950° C。 

第二轧制阶段的精轧发生在奥氏体未再结晶区，奥氏体晶粒被拉长，再结晶晶粒形成变形带，相变后得到的细化铁素体就具有良好的拉伸性能和韧性。终轧温度和最后的变形量在热机轧制中起决定作用，增加最后的变形量可以充分细化精粒和提高韧性转变温度。 

在控制轧制下，铁素体的转变开始温度 (Ar3) 取决钢种的化学成分、轧制参数、冷却速率和产品的厚度。若轧制终轧温度在Ar3点以下的两相区，那么形成的铁素体晶粒会变硬，强度虽然提高了，但延伸性能和韧性却极差，在后面的轧制过程中会形成开裂和分层的表面缺陷。 

中间待温坯的厚度一般为成品厚度的2～4倍，这也取决于所希望获得强度和韧性。 

精轧后提高冷却速度，通过细化晶粒和稳定轧后的组织，可以提高强度和韧性。加速冷却可以在组织转变范围内获得轧制过程中不允许的低温，较高的冷却速度可以细化产品的晶粒和改善表面质量。 

只有在进入转变的奥氏体组织是均匀细化的时候，产品转变后的铁素体珠光体组织或贝氏体组织才具有良好的强度和韧性。然而，粗化的奥氏体组织会转变成硬化的微观组织，使韧性变差。因此，只有把ACC 和控制轧制结合起来，才能细化奥氏体组织。 

工艺参数的主要不同之处在强制冷却的冷却速度和温度范围（开始和终止冷却）。在线冷却的优点如下： 

减少了合金元素的含量；由于碳当量低，提高了可焊接性能；无需增加合金元素，而提高了强度和韧性；热机轧制提高了产量。

有资料表明，含铌0.039﹪低合金碳猛钢:溶解在奥氏体中的铌含量，随温度的升高而增加。在粗化温度以下时，含铌第二相粒子能有效地阻止晶粒长大;在稍高于粗化温度时，第二相粒子对一部分晶粒长大失去阻碍作用从而导致混晶的出现。发明人对铌=0.020%~0.040%的C-Mn-Nb钢在不同加热温度下Nb的析出、固溶含量进行了研究，结果见表2。 

表2  不同加热温度下Nb的析出量、固溶量（%）