一种保证中厚钢板Z向性能合格率的生产工艺

摘要

本发明公开了一种保证中厚钢板Z向性能合格率的生产工艺，所述中厚板的规格范围为10-80mm；加热时间保证在3.5-4.5小时，均热段温度1150-1250℃，均热段加热时间30-45min；出钢温度1100-1180℃；采用高温低速大压下操作，要求开轧温度1080±20℃；轧制速度0.5-1.5m/s；压下量，在粗轧阶段的前三道次，有效应力值[(δt

说明书

技术领域

本发明涉及中厚钢板的生产工艺，具体说，是一种保证中厚钢板Z向性 能合格率的生产工艺。

背景技术

钢结构建筑在制作、施工和使用过程中，具有抗震、无污染、节能、可循 环利用等诸多优点，符合建筑业可持续发展的原则，近年来随着我国钢结构产 业发展迅速，钢结构建筑向超高层、大跨度的方向发展。钢结构之间一般以焊 接方式进行连接，在采用焊接连接的钢结构中，当钢板承受沿板厚度方向的拉 力时，为避免焊接时产生层状撕裂，就需要采用抗层状撕裂的钢材。一般厚钢 板较易产生层状撕裂，因为钢板越厚，非金属夹杂缺陷越多，且焊缝也越厚， 焊接应力和变形也越大，为解决这个问题，最好采用Z向钢。这种钢板是在某 一级结构钢(称为母级钢)的基础上，经过特殊冶炼、处理的钢材，其含硫量 要求控制在0.010％以下。钢板沿厚度方向的受力性能(主要为延性性能)称为Z 向性能，国标中以钢板厚度方向拉伸断面收缩率Z％作为Z向性能的衡量指标。

由于要求厚度方向的综合性能，因此Z向钢对内部组织要求较高，一般钢 厂通过严格的控制原料、炼钢流程、连铸流程等，达到减小内部夹杂、减轻中 心偏析的目的，从而保证成品钢板的内部质量。但是由于炼钢过程影响因素较 多，钢水在高温及液态条件下可控性较低，因此铸坯内部质量难免会有波动， 从而造成成品钢板尤其是较厚的成品钢板Z向性能降低甚至不合格。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种保证中厚钢板Z向性能合格率 的生产工艺，减小由于炼钢、连铸工序波动对成品钢板造成的影响，提高Z 向性能合格率，对影响钢板Z向性能的因素进行分析，在保证炼钢、连铸工 序正常生产的情况下，通过优化中厚板的轧制工艺，减少甚至消除原始铸坯 中的缺陷，提高钢板内部质量，提高Z向性能合格率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种保证中厚钢板 Z向性能合格率的生产工艺，采用铁水－铁水预脱硫－转炉－LF炉－RH炉－ 板坯连铸－板坯堆冷－板坯检验－加热－高压水除鳞－粗轧－精轧－ACC层 流冷却－热矫－冷床冷却－钢板堆冷－自动探伤/人工探伤－切割/取样－ 钢板检验入库的生产工艺，其特征在于，

所述中厚板的规格范围为10-80mm；

所述加热：加热时间保证在3.5-4.5小时，均热段温度1150-1250℃， 均热段加热时间30-45min；出钢温度1100-1180℃；

所述粗轧阶段：采用高温低速大压下操作，要求开轧温度1080±20℃； 轧制速度0.5-1.5m/s；压下量，在粗轧阶段的前三道次，有效应力值[(δ t_max/k₀)-1]≥0.15，δt_max为板厚中心部的最大压缩应力，k₀为纯粹变形抗 力，δt_max、k₀由实验得出；

所述精轧阶段：对于10-60mm以下钢板，要求保证累积变形率≥70％， 60-80mm钢板，保证累积变形率≥60％，所述累积变形率为精轧中间坯与成品 钢板厚度之差与中间坯的比值；

所述ACC层流冷却：冷速控制在5-12℃/s，终冷温度控制在580-700℃， 钢板下线堆冷，堆冷温度250-350℃，堆冷时间24-48h。

所生产的中厚板，钢板组织均匀细小，无明显偏析及裂纹缺陷，Z向性 能合格率达到100％。

本发明的有益效果是：通过以上工艺的使用，可明显改善铸坯原始缺陷， 保证成品钢板内部质量，使钢板Z向性能合格率由原来的96％提升至100％， 增加产品竞争力。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

本发明的中厚板Z向性能钢的生产工艺，采用铁水－铁水预脱硫－转炉 －LF炉－RH炉－板坯连铸－板坯堆冷－板坯检验－加热－高压水除鳞－粗 轧－精轧－ACC层流冷却－热矫－冷床冷却－钢板堆冷－自动探伤/人工探 伤－切割/取样－钢板检验入库的生产工艺，主要技术方案如下：

中厚板的规格范围为10-80mm。

加强转炉操作，严格控制P、S等有害元素的含量，减轻各种夹杂物的产 生。对于轧制60mm以上钢板，LF冶炼后，采用RH进行脱气，保证钢水 质量。

连铸采用动态轻压下、电磁搅拌等技术，减轻铸坯心部偏析，同时强化保 护浇注，减少气体的进入。

优化中厚板生产工艺，围绕着“高温低速大压下”的轧制理念对工艺进行 制定。

优化铸坯加热制度，加热时间保证在3.5-4.5小时，保证均热段温度 1150-1250℃，保证均热段加热时间30-45min；保证出钢温度1100-1180 ℃。

优化轧制工艺，粗轧采用低速大压下操作，要求开轧温度1080±20℃； 轧制速度0.5-1.5m/s；压下量方面，引入有效轧制应力的概念，即板厚 中心部的最大压缩应力δt_max需要超过钢板轧制过程中的纯粹变形抗力 k₀，其中δt_max、k₀由实验得出。经过实验认为，[(δt_max/k₀)-1]的值可 用来衡量钢板内部压着程度，我们将其称为有效应力值，当该值大于0 时，对于压着是有贡献的。通过实验得出，对于轧制10-80mm厚的钢板， 要求该值在粗轧阶段的前三道次≥0.15，即可使铸坯中心部位充分形变， 压合或减少铸坯内部缺陷、消除中心偏析，保证成品钢板内部质量。精轧 引入累积变形率的概念，即精轧中间坯与成品钢板厚度之差与中间坯的比 值，对于10-60mm以下钢板，要求保证累积变形率≥70％，60-80mm钢板， 保证累积变形率≥60％；

钢板轧后冷却采用ACC层流冷却，冷速控制在5-12℃/s，终冷温度控制 在580-700℃，钢板下线堆冷，堆冷温度250-350℃，堆冷时间24-48h。

实施例1

钢种：Q345DZ35；铸坯厚250mm；经铁水－铁水预脱硫－转炉－LF炉－RH 炉－板坯连铸－板坯堆冷－板坯检验－加热－高压水除鳞－粗轧－精轧－ ACC层流冷却－热矫－冷床冷却－钢板堆冷－自动探伤－剪切－钢板检验 入库的生产工艺，轧制成30mm厚成品钢板；数量：8块，共82.99t。

1、熔炼成分：C＝0.14％，Si＝0.30％，Mn＝1.20％，P＝0.015％，S＝0.005％，Nb＝0.020％， Ti＝0.015％，Al＝0.020％；

2、铸坯低倍组织良好，中心偏析、中心疏松均为0.5级；H含量1.8ppm，T[O]： 18ppm；N含量46ppm；

3、铸坯均热时间40min；均热温度1160℃；出钢温度1130℃；粗轧开轧温 度1080℃；精轧开轧温度910℃，终轧温度840℃；ACC冷却速度7℃/s，终 冷温度650℃；

4、采用两阶段轧制，粗精轧道次分配为5/7，中间坯100mm，累积变形率70％， 各轧制道次有效应力值及轧制速度等具体参数如表1所示。

表1实例1轧制道次情况

5、钢板轧制后下线进行堆冷，下线温度250℃。

6、钢板堆冷30h后拆垛进行自动探伤，探伤标准为GB/T2970，探伤等级为 Ⅰ级。经探伤，8片钢板合格率100％。

7、力学性能见表2。

表2实例1力学性能测试结果

实施例2

钢种：Q345CZ35；铸坯厚250mm；经铁水－铁水预脱硫－转炉－LF炉－RH 炉－板坯连铸－板坯堆冷－板坯检验－加热－高压水除鳞－粗轧－精轧－ ACC冷却－热矫－冷床冷却－钢板堆冷－自动探伤－剪切－钢板检验入库 的生产工艺，轧制成60mm厚成品钢板；数量：10块，共123t。

1、熔炼成分：C＝0.13％，Si＝0.30％，Mn＝1.30％，P＝0.010％，S＝0.005％，Nb＝0.015％， Ti＝0.015％，Al＝0.025％；

2、铸坯低倍组织良好，中心偏析、中心疏松均为0.5级；H含量2.0ppm，T[O]： 16ppm；N含量49ppm；

3、铸坯均热时间45min；均热温度1180℃；出钢温度1140℃；粗轧开轧温 度1100℃；精轧开轧温度880℃，终轧温度840℃；ACC冷却速度7℃/s，终 冷温度660℃；

4、采用两阶段轧制，粗精轧道次分配为3/7，中间坯160mm，累积变形率60％， 各轧制道次有效应力值及轧制速度等具体参数如表3所示；

表3实例2轧制道次情况

5、钢板轧制后下线进行堆冷，下线温度300℃。

6、钢板堆冷48h后拆垛进行自动探伤，探伤标准为GB/T2970，探伤等级为 Ⅰ级。经探伤，10片钢板合格率100％。

7、力学性能见表4。

表4实例2力学性能测试结果

实施例3

钢种：Q345CZ35；铸坯厚250mm；经铁水－铁水预脱硫－转炉－LF炉－RH 炉－板坯连铸－板坯堆冷－板坯检验－加热－高压水除鳞－粗轧－精轧－ ACC冷却－热矫－冷床冷却－钢板堆冷－自动探伤－剪切－钢板检验入库 的生产工艺，轧制成80mm厚成品钢板；数量：5块，共60t。

1、熔炼成分：C＝0.14％，Si＝0.35％，Mn＝1.20％，P＝0.013％，S＝0.005％，Nb＝0.015％， Ti＝0.015％，Al＝0.030％；

2、铸坯低倍组织良好，中心偏析、中心疏松分别为1.0和0.5级；H含量 1.8ppm，T[O]：19ppm；N含量43ppm；

3、铸坯均热时间45min；均热温度1180℃；出钢温度1130℃；粗轧开轧温 度1100℃；精轧开轧温度870℃，终轧温度850℃；ACC冷却速度10℃/s， 终冷温度650℃；

4、采用两阶段轧制，粗精轧道次分配为1/7，中间坯215mm，累积变形率60％， 各轧制道次有效应力值及轧制速度等具体参数如表5所示；

表5实例3轧制道次情况

5、钢板轧制后下线进行堆冷，下线温度350℃。

6、钢板堆冷48h后拆垛进行自动探伤，探伤标准为GB/T2970，探伤等级为 Ⅰ级。经探伤，5片钢板合格率100％。

7、力学性能见表6。

表6实例3力学性能测试结果

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使 本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例 来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰， 仍落在本发明的专利范围内。