低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法

摘要

本发明涉及一种低合金钢板的制造方法，具体来讲是一种低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法；具体如下：1.均匀加热板坯30～60min后出炉；2.将中间坯的表层温度以≥10℃/s降至350～550℃，等待返红；3.待中间坯表层温度返红至850～960℃时，进行多道次轧制，在轧制道次间将板坯表层温度以10～80℃/s快速降至Ar1以下，等待返红后进行下一道次轧制，终轧温度780～850℃；4.轧后冷却，采用1～20℃/s快速冷却板坯，等待返红后空冷至250～400℃，堆冷；该方法在不明显增大现有轧机负荷前提下，充分利用厚钢板中部的累积存储能，多次控轧控冷，使表层奥氏体晶粒细化。

说明书

技术领域

本发明涉及一种低合金钢板的制造方法，具体来讲是一种低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法。 

背景技术

钢的组织细化是保证钢板具有高强度和高韧性的重要方法；组织细化：一方面使奥氏体晶粒细化，为后续的铁素体形核提供更多场所，从而使铁素体晶粒细化，另一方面在接近两相区的温度区域进行轧制，使组织发生形变诱导铁素体相变，从而使铁素体组织细化；在钢板生产中，一般采用控轧控冷方式对钢材的组织进行细化，但是，对于厚板/特厚板，由于自身厚度效应及生产流程特点，难以满足大的形变和高的冷却速度等条件，故全厚度的组织细化很难实现；因此退而求其次，仅在钢板表层组织超细化而心部组织合理细化是可行的；且经实验发现表层超细晶的特厚板，能阻碍裂纹的扩展，具有良好的表层低温韧性、抗裂纹和抗疲劳性，有很好的应用前景；检索发现，专利公开号：CN101906519A 《低屈服比表层超细晶低碳钢厚板的制造方法》和专利公开号：CN102828116A 《基于TMCP工艺的表层超细晶高强度钢板及其制造方法》的专利公开的表层超细晶的制造方法，均采用粗轧机后的冷却装置对中间坯快速冷却+回温的工艺来实现表层组织的细化；该方法对于钢板的表层组织有一定的细化作用，但细化效果不是很明显；特别是对于成品厚度≥40mm的钢板，由于中间坯较厚，心部热量多，一次中间坯喷水冷却+回温工艺很难使表层组织实现超细化。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法，该方法在不明显增大现有轧机负荷前提下，充分利用厚钢板中部的累积存储能，多次控轧控冷，使表层奥氏体晶粒细化。 

本发明解决以上技术问题的技术方案： 

一种低合金钢厚板/特厚板表层超细晶的制造方法，采用如下控轧控冷工艺得到超细晶粒钢：

（1）加热，板坯加热至1100～1200℃，均热30～60min进行充分的奥氏体化后出炉；

（2）第一阶段控轧，终轧温度＞1000℃得到中间坯，中间坯厚度与成品厚度的比值＞1.5，将中间坯的表层温度以≥10℃/s降至350～550℃，等待返红；

（3）待中间坯表层温度返红到850～960℃时，进行第二阶段控轧，根据板坯厚度进行多道次轧制，在轧制道次间将板坯表层温度以10～80℃/s快速降至Ar1以下（Ar1：冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度；），等待返红后进行下一道次轧制，终轧温度控制在780～850℃，第二阶段轧制道次间的快速冷却，采用高压大流量超快冷，使板坯表层温度快速降低至Ar1以下，而心部温度基本保持不变，这样板坯表层才有足够能量返红，实现奥氏体—铁素体(贝氏体)—奥氏体的转变，使表层奥氏体晶粒细化；

（4）轧后冷却，先采用1～20℃/s快速冷却板坯至500~600℃，等待返红至580～680℃后空冷至250～400℃，堆冷。

进一步的，得到的低合金钢厚板/特厚板的表层将形成超细晶粒层，超细晶粒层厚度为1～10mm，超细晶粒层的晶粒尺寸在1～5μm。 

进一步的，低温合金钢的化学成分按重量百分比为C 0.08%～0.20%，Si 0.1%～0.5%，Mn 0.8%～1.7%，P≤0.02%，S≤0.01%，Al 0.02%～0.05%，V 0.001%～0.06%，Nb 0.001%～0.05%，Ti 0.001%～0.03%，余量为Fe及少量不可避免的杂质。 

进一步的，低合金钢厚板/特厚板的厚度≥40mm。 

本发明的有益效果：本发明采用多次对轧制板坯进行快速冷却，使得板坯表层组织实现多次的奥氏体—铁素体(贝氏体)—奥氏体相变，从而实现厚板/特厚板表层组织的超细化。表层超细晶厚板/特厚板，具有良好的表层低温韧性、抗裂纹和抗疲劳性，有很好的应用前景。 

附图说明

图1为本发明厚板表层的光学显微组织照片。 

图2为本发明厚板心部的光学显微组织照片。 

具体实施方式

    实施例1 

采用150mm厚度的Q345连铸坯，化学成分见表1，生产成品厚度为40mm的厚板。连铸坯加热至1180℃，均热30min后出炉，经高压水除鳞后进行第一阶段轧制，道次压下量为18～22mm，第一阶段终轧温度为1060℃，中间坯厚度为90mm。中间坯经机旁即时快冷装置进行10℃/s快速冷却，出冷却区时板坯表面温度降至550℃，经充分返红后板坯温度达到900℃时进行第二阶段轧制。第二阶段轧制道次压下量为8～15mm，轧制2道次后，板坯温度为880℃。此时，再对板坯进行快速冷却，出冷却区时板坯表面温度约为550℃，板坯表层冷速达35℃/s。待板坯完成返红后至840℃时，随即送入轧机进行轧制，再经3道次轧制后即获得厚度为40mm的厚板，终轧温度为805℃。随后轧件经轧后超快冷装置10℃/s冷却至550℃，返红温度控制在650℃左右，返红结束后空冷至330℃时再堆冷，经精整获得最终成品。

实施例2

采用150mm厚度的Q345连铸坯，化学成分见表1，生产成品厚度为40mm的厚板。连铸坯加热至1100℃，均热30min后出炉，经高压水除鳞后进行第一阶段轧制，道次压下量为18～22mm，第一阶段终轧温度为1060℃，中间坯厚度为90mm。中间坯经机旁即时快冷装置进行10℃/s快速冷却，出冷却区时板坯表面温度降至350℃，经充分返红后板坯温度达到850℃时进行第二阶段轧制。第二阶段轧制道次压下量为8～15mm，轧制2道次后，板坯温度为880℃。此时，再对板坯进行快速冷却，出冷却区时板坯表面温度约为550℃，板坯表层冷速达10℃/s。待板坯完成返红后至780℃时，随即送入轧机进行轧制，再经3道次轧制后即获得厚度为40mm的厚板，终轧温度为780℃。随后轧件经轧后超快冷装置1℃/s冷却至500℃，返红温度控制在580℃左右，返红结束后空冷至250℃时再堆冷，经精整获得最终成品。

实施例3

采用320mm厚度的Q420连铸坯，化学成分见表1，生产成品厚度为80mm的特厚板。连铸坯加热至1200℃，均热60min后出炉，经高压水除鳞后进行第一阶段轧制，每道次压下量为25～35mm，经5道次后第一阶段轧制结束，第一阶段终轧温度为1080℃，中间坯厚度为160mm。中间坯经机旁即时快冷装置进行15℃/s快速冷却，出冷却区时板坯表面温度降至350℃，经充分返红后板坯温度达到910℃时进行第二阶段轧制。第二阶段的总轧制道次为5次，道次压下量为12～20mm。在第二阶段的第2和4道次后，分别对板坯进行喷水冷却，使板坯表层温度降至550℃，表层冷速达35℃/s，待板坯完全返红后再进行下一道次的轧制，第2和4道次间冷却后的返红温度分别为870℃和820℃。经最后一道次轧制后，即获得80mm后的特厚板，终轧温度为810℃。随后经轧后超快冷装置20℃/s冷却，特厚板的返红温度控制在650℃左右，返红结束后空冷至350℃时再堆冷，经精整后获得最终成品。

实施例4

采用320mm厚度的Q420连铸坯，化学成分见表1，生产成品厚度为80mm的特厚板。连铸坯加热至1200℃，均热60min后出炉，经高压水除鳞后进行第一阶段轧制，每道次压下量为25～35mm，经5道次后第一阶段轧制结束，第一阶段终轧温度为1080℃，中间坯厚度为160mm。中间坯经机旁即时快冷装置进行15℃/s快速冷却，出冷却区时板坯表面温度降至550℃，经充分返红后板坯温度达到960℃时进行第二阶段轧制。第二阶段的总轧制道次为5次，道次压下量为12～20mm。在第二阶段的第2和4道次后，分别对板坯进行喷水冷却，使板坯表层温度降至550℃，表层冷速达80℃/s，待板坯完全返红后再进行下一道次的轧制，第2和4道次间冷却后的返红温度分别为870℃和820℃。经最后一道次轧制后，即获得80mm后的特厚板，终轧温度为850℃。随后经轧后超快冷装置20℃/s冷却，特厚板的返红温度控制在680℃左右，返红结束后空冷至400℃时再堆冷，经精整后获得最终成品。

图1为实施例1和实施例2中厚板表层的光学显微组织照片，图2为实施例1和实施例2中厚板心部的光学显微组织照片，对比图1和图2可知，表层组织明显比心部组织细小。 

表1 本发明实施例钢种的冶炼成分 (wt.%)； 

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除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。