具有优异冷成型特性的低成本低温结构钢及其生产方法与流程

1.本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种具有优异冷成型特性的低成本低温结构钢及其生产方法。


背景技术：

2.en10225标准
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固定海上结构可焊接结构钢，主要应用于近海风电或海上采油平台的关键结构上。其制造过程中材料往往需要在不加热的情况下进行弯曲、拉伸等加工方式，所以除标准常规性能外，冷成型特性是其常用附加技术要求。良好的冷成型性能即钢板具有较高的均匀塑性变形能力（用应变率来表征，应变率越大，均匀塑性变形能力越强），且变形后韧性不显著恶化。普通结构钢板的最大应变率一般低于7%，而试验研究表明通过添加贵重合金ni元素及采用完全奥氏体化热处理等措施，可一定程度提高应变率，如正火型70mm厚0.35% ni含量的s355g10 n最大应变率可达12.5%，但生产成本高、工序复杂。本发明通过成分创新，冶炼及轧制工艺创新，在不增加生产成本的前提下，在提升低成本结构钢板冷成型特性方面取得突破进展。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种具有优异冷成型特性的低成本低温结构钢及其生产方法。
4.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种具有优异冷成型特性的低成本低温结构钢，采用c-mn-nb-b成分体系，其中：c 0.04～0.05%，mn 0.90～1.00%，nb 0.025～0.030%，b 0.0010-0.0012%。
5.本发明所述低成本低温结构钢厚度为40mm-70mm。
6.一种具有优异冷成型特性的低成本低温结构钢的生产方法，包括初炼、精炼、连铸、铸坯加热、钢板轧制工序。
7.所述初炼工序，转炉生产，钢水加入量≥70%；出钢过氧化，c≤0.03%。
8.所述精炼工序，lf炉外精炼 vd真空处理；lf保证良好的渣况和还原气氛，白渣时间30-40min，lf毕s≤0.006%；vd真空处理前吨钢喂ca线0.5-0.7m，真空后小氩气软吹，氩气流量200-220nl/min，软吹时间10-15min。
9.所述连铸工序，中间包过热度15-25℃，连铸拉速0.75-0.80m/min，铸坯厚度300-330mm。
10.所述铸坯加热工序，铸坯装炉温度300℃-400℃，加热区加热4.0-4.5h，均热区保温温度1230-1240℃，保温时间2.0-2.5h。
11.所述钢板轧制工序，采用两阶段tmcp工艺，粗轧末道次压下量30-35mm，晾钢厚度100-150mm；粗轧后表面喷水冷却至890-910℃；精轧开轧830-840℃，终轧790-800℃，返红600-620℃。
12.本发明提供的钢板具有良好的综合力学性能，完全满足标准要求。钢板表面及板
厚1/2处-40℃冲击功≥200j；表面最大应变率达14%-16%，最大应变及最大应变 250℃*1h时效下-40℃冲击功≥140j，冷成型特性优异。
13.本发明所述低温结构钢板标准参考en10225:2009；所述钢板性能及冷成型特性检测方法标准参考en iso148-1及en10225:2009 附录d。
14.本发明技术方案具有以下有益技术效果：1、本发明采用c-mn-nb-b的成分体系，超低碳、低锰的设计提高了铁素体基体的比例，基体延展性好；微量nb元素起到细化晶粒的作用；适当的b含量来保证钢板的强度。合金少，不仅生产成本低，也提高了钢板的纯净性。
15.2、本发明通过改进初炼及精炼工艺，保证脱氧效果，并通过软吹技术促进夹杂物上浮，提高钢液纯净度。
16.3、本发明通过合理的铸坯加热及tmcp轧制工艺，细化晶粒。粗轧末道次大压下，增大钢板内部再结晶动力，细化奥氏体组织。粗轧后水冷，一是缩短待温时间阻止奥氏体晶粒长大，二是硬化表面组织以便精轧过程轧制力往心部传递。
17.4、本发明提供的钢板-40℃低温冲击性能良好，完全满足标准要求；且表面最大应变率达14%-16%，最大应变及最大应变 250℃*1h时效下低温冲击仍处在较高水平，具有优异的冷成型特性，产品市场竞争力强。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
19.实施例1本实施例低温结构用钢板，厚度40mm，化学成分为：c：0.049%、mn：0.93%、nb：0.026%，b：0.0010%。
20.本实施例低温结构钢，生产方法包括初炼、精炼、连铸、铸坯加热、钢板轧制工序，具体如下：（1）初炼工序：转炉生产，钢水加入量75%；出钢过氧化，c 0.027%。
21.（2）精炼工序：lf炉外精炼 vd真空处理，lf渣况和还原气氛良好，白渣时间33min，lf毕s 0.0055%；vd真空处理前吨钢喂ca线0.5m，真空后小氩气软吹，氩气流量207nl/min，软吹时间10min。
22.（3）连铸工序：中间包过热度18℃，连铸拉速0.77m/min，铸坯厚度320mm。
23.（4）铸坯加热工序：铸坯装炉温度363℃，加热区加热4.0h，均热区保温温度1236℃，保温时间2.3h。
24.（5）钢板轧制工序：采用两阶段tmcp工艺，粗轧末道次压下量31mm，晾钢厚度120mm；粗轧后表面喷水冷却至890℃；精轧开轧836℃，终轧797℃，返红612℃。
25.本实施例低温结构钢冲击性能及冷成型性能见表1。
26.实施例2本实施例低温结构用钢板，厚度55mm，化学成分为：c：0.04%、mn：0.97%、nb：0.028%、b：0.0012%。
27.本实施例低温结构钢，生产方法包括初炼、精炼、连铸、铸坯加热、钢板轧制工序，具体如下：
（1）初炼工序：转炉生产，钢水加入量90%；出钢过氧化，c 0.016%。
28.（2）精炼工序：lf炉外精炼 vd真空处理，lf渣况和还原气氛良好，白渣时间40min，lf毕s 0.0034%；vd真空处理前吨钢喂ca线0.62m，真空后小氩气软吹，氩气流量212nl/min，软吹时间13min。
29.（3）连铸工序：中间包过热度22℃，连铸拉速0.80m/min，铸坯厚度300mm。
30.（4）铸坯加热工序：铸坯装炉温度375℃，加热区加热4.3h，均热区保温温度1230℃，保温时间2.0h。
31.（5）钢板轧制工序：采用两阶段tmcp工艺，粗轧末道次压下量34mm，晾钢厚度100mm；粗轧后表面喷水冷却至892℃；精轧开轧831℃，终轧790℃，返红603℃。
32.本实施例低温结构钢冲击性能及冷成型性能见表1。
33.实施例3本实施例低温结构用钢板，厚度48mm，化学成分为：c：0.043%、mn：0.95%、nb：0.027%、b 0.0011%。
34.本实施例低温结构钢，生产方法包括初炼、精炼、连铸、铸坯加热、钢板轧制工序，具体如下：（1）初炼工序：转炉生产，钢水加入量70%；出钢过氧化，c 0.023%。
35.（2）精炼工序：lf炉外精炼 vd真空处理，lf渣况和还原气氛良好，白渣时间36min，lf毕s 0.0025%；vd真空处理前吨钢喂ca线0.57m，真空后小氩气软吹，氩气流量220nl/min，软吹时间11min。
36.（3）连铸工序：中间包过热度15℃，连铸拉速0.76m/min，铸坯厚度310mm。
37.（4）铸坯加热工序：铸坯装炉温度322℃，加热区加热4.5h，均热区保温温度1234℃，保温时间2.1h。
38.（5）钢板轧制工序：采用两阶段tmcp工艺，粗轧末道次压下量30mm，晾钢厚度143mm；粗轧后表面喷水冷却至897℃；精轧开轧833℃，终轧794℃，返红617℃。
39.本实施例低温结构钢冲击性能及冷成型性能见表1。
40.实施例4本实施例低温结构用钢板，厚度62mm，化学成分为：c：0.05%、mn：0.90%、nb：0.030%、b 0.0011%。
41.本实施例低温结构钢，生产方法包括初炼、精炼、连铸、铸坯加热、钢板轧制工序，具体如下：（1）初炼工序：转炉生产，钢水加入量82%；出钢过氧化，c 0.009%。
42.（2）精炼工序：lf炉外精炼 vd真空处理，lf渣况和还原气氛良好，白渣时间30min，lf毕s 0.006%；vd真空处理前吨钢喂ca线0.65m，真空后小氩气软吹，氩气流量210nl/min，软吹时间12min。
43.（3）连铸工序：中间包过热度20℃，连铸拉速0.78m/min，铸坯厚度315mm。
44.（4）铸坯加热工序：铸坯装炉温度300℃，加热区加热4.4h，均热区保温温度1235℃，保温时间2.2h。
45.（5）钢板轧制工序：采用两阶段tmcp工艺，粗轧末道次压下量33mm，晾钢厚度150mm；粗轧后表面喷水冷却至903℃；精轧开轧840℃，终轧796℃，返红608℃。
46.本实施例低温结构钢冲击性能及冷成型性能见表1。
47.实施例5本实施例低温结构用钢板，厚度70mm，化学成分为：c：0.046%、mn：0.98%、nb：0.025%、b 0.0010%。
48.本实施例低温结构钢，生产方法包括初炼、精炼、连铸、铸坯加热、钢板轧制工序，具体如下：（1）初炼工序：转炉生产，钢水加入量100%；出钢过氧化，c 0.03%。
49.（2）精炼工序：lf炉外精炼 vd真空处理，lf渣况和还原气氛良好，白渣时间38min，lf毕s 0.0049%；vd真空处理前吨钢喂ca线0.7m，真空后小氩气软吹，氩气流量215nl/min，软吹时间14min。
50.（3）连铸工序：中间包过热度25℃，连铸拉速0.75m/min，铸坯厚度330mm。
51.（4）铸坯加热工序：铸坯装炉温度351℃，加热区加热4.08h，均热区保温温度1240℃，保温时间2.5h。
52.（5）钢板轧制工序：采用两阶段tmcp工艺，粗轧末道次压下量32mm，晾钢厚度116mm；粗轧后表面喷水冷却至906℃；精轧开轧837℃，终轧800℃，返红600℃。
53.本实施例低温结构钢冲击性能及冷成型性能见表1。
54.实施例6本实施例低温结构用钢板，厚度60mm，化学成分为：c：0.044%、mn：1.00%、nb：0.029%、b 0.0012%。
55.本实施例低温结构钢，生产方法包括初炼、精炼、连铸、铸坯加热、钢板轧制工序，具体如下：（1）初炼工序：转炉生产，钢水加入量93%；出钢过氧化，c 0.014%。
56.（2）精炼工序：lf炉外精炼 vd真空处理，lf渣况和还原气氛良好，白渣时间39min，lf毕s 0.0017%；vd真空处理前吨钢喂ca线0.68m，真空后小氩气软吹，氩气流量200nl/min，软吹时间15min。
57.（3）连铸工序：中间包过热度21℃，连铸拉速0.79m/min，铸坯厚度305mm。
58.（4）铸坯加热工序：铸坯装炉温度400℃，加热区加热4.24h，均热区保温温度1238℃，保温时间2.16h。
59.（5）钢板轧制工序：采用两阶段tmcp工艺，粗轧末道次压下量35mm，晾钢厚度132mm；粗轧后表面喷水冷却至910℃；精轧开轧830℃，终轧792℃，返红620℃。
60.实施例7本实施例低温结构用钢板，厚度67mm，化学成分为：c：0.048%、mn：0.94%、nb：0.026%、b 0.0011%。
61.本实施例低温结构钢，生产方法包括初炼、精炼、连铸、铸坯加热、钢板轧制工序，具体如下：（1）初炼工序：转炉生产，钢水加入量89%；出钢过氧化，c 0.016%。
62.（2）精炼工序：lf炉外精炼 vd真空处理，lf渣况和还原气氛良好，白渣时间33min，lf毕s 0.0043%；vd真空处理前吨钢喂ca线0.56m，真空后小氩气软吹，氩气流量214nl/min，软吹时间13min。
63.（3）连铸工序：中间包过热度22℃，连铸拉速0.78m/min，铸坯厚度320mm。
64.（4）铸坯加热工序：铸坯装炉温度338℃，加热区加热4.17h，均热区保温温度1232℃，保温时间2.42h。
65.（5）钢板轧制工序：采用两阶段tmcp工艺，粗轧末道次压下量31mm，晾钢厚度110mm；粗轧后表面喷水冷却至908℃；精轧开轧836℃，终轧798℃，返红607℃。
66.本实施例低温结构钢冲击性能及冷成型性能见表1。
67.表1 各实施例低温结构钢冲击性能及冷成型性能以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。