一种无表面裂纹S355J2加硼钢钢板及其生产方法

摘要

本发明公开了一种无表面裂纹S355J2加硼钢钢板，所述无表面裂纹S355J2加硼钢钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.14～0.19、Si：0.20～0.50、Mn：1.30～1.60、P：≤0.020、S：≤0.007、微合金化元素（Nb+V+Ti）≤0.12、Als：≤0.050、B：≤0.0018，其它为Fe和残留元素。碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.44。本发明通过转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷工艺，并通过合理的采取多元复合微合金元素的化学成分设计，LF工艺来保证钢质的洁净度，达到各类夹杂物级别总和不超过3.0，通过控轧控冷使钢的晶粒度达到9.0～10.0级，加入Ti与钢中N结合，提高钢中有效硼含量，避免硼的加入导致钢板的裂纹产生；这样成功地生产出了保性能、保探伤的无表面裂纹S355J2加硼钢钢板。

说明书

 

技术领域

本发明属于加硼钢生产技术领域，具体涉及到一种无表面裂纹S355J2加硼钢钢板及其生产方法。

背景技术

随着我国钢铁行业的的迅速发展，国内出口钢板的企业逐渐增加，出口钢板的市场竞争日趋激烈，前期由于硼元素的收得率不稳定，以及加硼钢表面裂纹严重，生产的S355J2出口钢板多采用刷漆的方式，加硼生产S355J2钢板因其生产难度大、工艺装备要求特殊等原因，一直不能大规模稳定生产。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种保性能、保探伤的无表面裂纹S355J2加硼钢钢板及其生产方法。

一种无表面裂纹S355J2加硼钢钢板，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.14～0.19、Si：0.20～0.50、Mn：1.30～1.60、P：≤0.020、S：≤0.007、微合金化元素（Nb+V+Ti）≤0. 12、Als：≤0.050、B：≤0.0018，其它为Fe和残留元素。

所述化学成分的碳当量≤0.44。

上述化学元素的作用分析如下：

C：是钢中最基础的强化元素，提高强度，但C影响钢的焊接性能和影响韧性。综合考虑，碳的含量尽量控制的低一些。

Si：是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。    

Mn：是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性均有利。

P：对焊接不利，且具有一定的冷脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。

S：易形成MnS类夹杂物，具有一定的热脆性，在本钢种中属于有害元素，应控制的尽量低。

V、Nb、Ti：在钢中能够与C、N结合，形成微细碳化物或碳氮化物，能起细化晶粒和弥散强化作用，从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果，并且具有固氮作用，提高有效硼比例。

Al：可以起到细化晶粒强化作用；

B：提高钢板的淬透性。

为达到上述目的，所述无表面裂纹S355J2加硼钢钢板的生产方法，包括如下步骤：

转炉冶炼：出钢碳≥0.07%，出钢P≤0.015%，S≤0.012%，点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；

LF精炼：确保白渣保持时间控制在15min以上；

连铸：采用250mm断面生产，以保证压缩比，连铸浇注过热度控制在10-20℃，采用低拉速；

加热：加热炉的保温温度控制在1200℃～1300℃；

轧制：采用两阶段轧制，一阶段开轧温度1050℃～1150℃，二阶段开轧温度在820-900℃，道次压下量为15-20mm，终轧温度800-880℃；

控冷：返红温度600-680℃；

缓冷：入缓冷坑温度≥300℃，堆冷时间≥20小时。

由于本发明通过转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷工艺，并通过合理的采取多元复合微合金元素的化学成分设计，LF工艺来保证钢质的洁净度，达到各类夹杂物级别总和不超过3.0，通过控轧控冷使钢的晶粒度达到9.0～10.0级，加入Ti与钢中N结合，提高钢中有效硼含量，避免硼的加入导致钢板的裂纹产生；通过上述等措施的有效实施，成功地生产出了保性能、保探伤的无表面裂纹S355J2加硼钢钢板。对铁水预处理到整个热处理全过程，制订了严格的工艺点控制标准，并严格执行，产品的实物质量达到了S355J2要求。其屈服强度控制在375～445 MPa，抗拉强度控制在495～545 MPa，屈强比均≤0.80；伸长率控制在22%-27%；-20℃V型冲击功控制在142～229J；性能指标完全满足了S355J2钢板要求，钢板外检裂纹率在0.32%以下。

附图说明

下面结合附图，对本发明做进一步阐述。

图1是本发明TMCP轧制后的金相组织图（100X）。

具体实施方式

本发明所述保性能、保探伤的无表面裂纹S355J2加硼钢钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt%)：C：0.14～0.19、Si：0.20～0.50、Mn：1.30～1.60、P：≤0.020、S：≤0.007、微合金化元素（Nb+V+Ti）≤0. 12、Als：≤0.050、B：≤0.0018，其它为Fe和残留元素。

碳当量[Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]：≤0.44。

本发明采取的生产方法包括：转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷。在所述转炉冶炼中，出钢碳≥0.07%，出钢P≤0.015%，S≤0.012%，点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣；在所述LF精炼中，采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间控制在15min以上；在所述连铸中，采用250mm断面生产，以保证压缩比，连铸浇注过热度控制在10-20℃，采用低拉速。在所述加热中，加热炉的保温温度控制在1200℃～1300℃；在所述轧制中，采用两阶段轧制，一阶段开轧温度1050℃～1150℃，采用高温低速大压下轧制；二阶段开轧温度在820-900℃，二阶段采取小压下轧制，道次压下量为15-20mm，终轧温度800-880℃；在所述控冷中，返红温度600-680℃；在所述缓冷中，入缓冷坑温度≥300℃；堆冷时间≥20小时。

实施例1

通过转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷工艺，获得如下表1所述化学成分的无表面裂纹S355J2加硼钢钢板成品钢，其中无表面裂纹S355J2加硼钢钢板机械力学性能见表3。

表1    实施例1钢的化学成分

实施例2

通过转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制、控冷、缓冷工艺，获得如下表2所述化学成分的无表面裂纹S355J2加硼钢钢板成品钢，其中无表面裂纹S355J2加硼钢钢板机械力学性能见表3。

表2    实施例2钢的化学成分

炼钢成分：本发明的钢板的化学成分设计采用低碳当量，Mn-Nb-V-Ti系铁素体+珠光体钢，应用的强化机理为组织强化、细晶强化、析出强化和固溶强化。C主要与其它元素形成碳化物，起组织强化和析出强化作用，提高钢板强度；Mn主要起固溶强化和降低相变温度，起提高钢板强度的作用；Nb起细晶强化作用，钢锭加热时，固溶的Nb可以阻止奥氏体晶粒长大；经过二阶段轧制，V的C、N化物析出，提高钢板强度。为确保探伤，同时采取洁净钢冶炼技术，严控钢种[P]、[S]、[N]、[H]、[O]五大有害元素含量。

转炉冶炼工艺：出钢碳≥0.07%，出钢P≤0.015%，S≤0.012%，点吹次数不得大于2次，避免出钢过程下渣。

LF精炼工艺：采取大渣量进行造渣，确保白渣保持时间控制在15min以上。

连铸工艺：采用250mm断面生产，以保证压缩比，连铸浇注过热度控制在10-20℃，采用低拉速。

加热工艺：加热炉的保温温度控制在1200℃～1300℃。

轧制工艺：采用两阶段轧制，一阶段开轧温度1050℃～1150℃，采用高温低速大压下轧制，二阶段开轧温度在820-900℃，二阶段采取小压下轧制，道次压下量为15-20mm，终轧温度800-880℃。

控冷工艺：返红温度600-680℃。

缓冷工艺：入缓冷坑温度≥300℃，堆冷时间≥20小时。

化学成份：C主要与其它元素形成碳化物，起组织强化和析出强化作用，提高钢板强度；Mn主要起固溶强化和降低相变温度，起提高钢板强度的作用；Nb起细晶强化作用，钢锭加热时，固溶的Nb可以阻止奥氏体晶粒长大；经过二阶段轧制，V的C、N化物析出，提高钢板强度，B提高淬透性； P、S含量控制在一个较低的范围内，总之，整体成分控制比较稳定，满足S355J2高层建筑用钢板的成分设计要求。

表面质量要求按标准严格执行。

探伤执行JB/T2970-2004 三级探伤标准执行。

成份及机械力学性能按EN10025-2004执行，具体见表3。

表3     无表面裂纹S355J2加硼钢钢板机械力学性能

本次共试生产50-74mm厚无表面裂纹S355J2加硼钢钢板149批，其中：屈服强度控制在375-445MPa，抗拉强度控制在495-545MPa，屈强比均≤0.80；伸长率控制在22%-27%；-20℃V型冲击功控制在142-229J；性能指标完全满足了S355J2开发要求。同时为了进一步了解该次实验的实物真正性能水平，对该次实验的钢板进行-40℃V型冲击功指标进行了检测，其值控制在94-176J。

外检及探伤：所研制的钢板外检，正品率99.4%，因裂纹导致外检不合仅占0.31%；按JB/T 2970-2004进行探伤，合三级率为99.27%，达到了预期效果。

金相检验见如下表4

表4  金相组织

  结合表4和图1分析，轧后的钢板组织为铁素体和珠光体，晶粒度达到9.0-10.0级。