一种Q355B结构用热轧宽带钢及其生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种Q355B结构用热轧宽带钢及其生产方法。

背景技术

Q355B结构用热轧宽带钢具有较高的强度，良好的冷变形能力，较好的塑性与韧性，被广泛应用于各类焊接结构件和机械构件中，Q355B结构用热轧宽带钢执行标准为GB/T1591-2018，主要成分要求：C≤0.24%，Mn≤1.60%，Si≤0.55%，国内使用该种宽带钢产品市场非常巨大。因Q355B带钢同时要求钢板的强度以及可焊性能，C、Mn元素是保证钢板强度的重要元素，但随着C、Mn含量的升高，产品容易出现焊接质量问题，即C、Mn元素铸坯的偏析程度增加，从而引起带状组织，使钢材形成各向异性，降低钢材的塑性、韧性和断面收缩率，造成冷弯不合格、冲压废品率高等一系列问题。

碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是碳当量（CEV），钢材的可焊性，一般碳当量越小，可焊性越好；反之，碳当量越大，可焊性越差。当CEV值大于0.4%时，冷裂纹的敏感性将增大，焊接时需要采取预热、后热及用低氢型焊接材料施焊等一系列工艺措施来保证焊接性能。

因此，为提高市场的占有率，行业内需要开发一种低成本生产工艺，在保证产品质量的前提下，同时满足Q355B结构用热轧宽带钢强度和焊接性能的要求。

发明内容

本发明提供一种Q355B结构用热轧宽带钢及其生产方法。本发明通过合理设置热轧工艺，减少C、Mn元素含量，添加微量Ti元素，有效地降低了C、Mn元素的偏析，从而减轻了带状组织、硫化锰夹杂物，最终改善了带钢的成型性能、焊接性能，同时也降低了生产成本。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种Q355B结构用热轧宽带钢，所述带钢化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.15～0.19%，Mn：0.45～0.60%，Si：0.15～0.25%，P≤0.020%，S≤0.012%，Ti：0.02～0.05%，N≤0.006%，Alt：0.025-0.042%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述带钢厚度规格为3.75～19.75mm；所述带钢碳当量CEV≤0.30%。

本发明所述带钢屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥500MPa，纵向延伸率A≥21%，Mns夹杂物≤2级，20℃纵向冲击（KV2）能量半尺寸最小值≥70J（10*5*55mm尺寸），全尺寸最小值≥120J（10*10*55mm尺寸）。

本发明还提供上述的一种Q355B结构用热轧宽带钢的生产方法，所述生产方法包括炼钢、连铸、加热、除鳞、粗轧、精轧、冷却、卷取工序；所述粗轧工序：铸坯除鳞后进入两架可逆粗轧机进行粗轧，控制粗轧出口温度1030～1090℃，粗轧后中间坯经过除磷进入四辊精轧机进行连轧，控制精轧出口温度为840～880℃。

本发明所述炼钢工序：炼钢铁水供应采用一包到底工艺，机械搅拌脱硫技术（KR）技术进行初脱硫至S≤0.015%，而后转炉冶炼脱磷至P≤0.018%，LF精炼深脱硫至S≤0.012%及进行Ti微合金化。

本发明所述连铸工序：连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.15～0.20%，Mn：0.6～1.0%，Si：0.15～0.35%，P≤0.025%，S≤0.012%，Ti：0.03～0.06%，N≤0.005%，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述加热工序：铸坯置于步进式加热炉中加热，均热温度1180～1250℃，保温时间170～250min，使合金固溶。

本发明所述除鳞工序：铸坯加热出炉后进行高压水除鳞，水压≥23Mpa，精轧除磷水压≥23Mpa。

本发明所述冷却工序：采用层流冷却，层流冷却模式为前段冷却。

本发明所述卷取工序：层流冷却后进行卷取，卷取温度控制为570～620℃。

本发明最终制得性能满足GB/T1591-2018中Q355B要求的Q355B结构用热轧宽带钢。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明通过合理设置热轧工艺，减少了C、Mn元素，碳当量CEV由国标要求的0.45%降低到0.30%以下，改善了焊接性能，另外由于降低了C、Mn元素，由于该两种元素引起的偏析状况也有所改善，从而也减轻了成品的带状组织、硫化锰夹杂物等质量问题，其中Mns夹杂物可以控制在2级以内，最终改善了带钢的成型性能、焊接性能，同时也降低了生产成本。

2、本发明通过合理设计化学成分，结合热轧工艺，用微量的Ti元素替代部分C、Mn元素，生产出厚度规格为3.75～19.75mm的热轧宽带钢，其屈服强度≥370Mpa，抗拉强度≥500Mpa，纵向延伸率A≥21%，20℃的纵向冲击（KV2）能量半尺寸最小值≥70J（10*5*55mm尺寸），全尺寸最小值≥120J（10*10*55mm尺寸），相较于国标有大幅度的提升。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。

实施例1

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢厚度规格为3.75mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢的生产方法包括炼钢、连铸、加热、除鳞、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）炼钢工序：采用铁水预处理进行初脱硫，而后转炉冶炼脱磷至P：0.013%，LF精炼深脱硫至S：0.006%，及进行Ti微合金化；

（2）连铸工序：连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量同成品带钢，见表1；

（3）加热工序：铸坯置于步进式加热炉中加热，均热温度1230℃，保温时间212min，使合金固溶；

（4）除鳞工序：铸坯加热出炉后进行高压水除鳞，除磷压力23.1Mpa，精轧除磷压力23.2Mpa；

（5）粗轧工序：铸坯除鳞后进入两架可逆粗轧机进行粗轧，控制粗轧出口温度1077℃；

（6）精轧工序：铸坯出保温罩后进入7机架四辊精轧机进行连轧，控制精轧出口温度为865℃；

（7）冷却工序：采用层流冷却，层流冷却采用前段冷却模式；

（8）卷取工序：层流冷却后进行卷取，卷取温度控制为620℃，获得成品带钢；

（9）产品性能满足GB/T1591-2018中Q355B要求的Q355B结构用热轧宽带钢。

具体结果如下：带钢屈服强度450MPa，抗拉强度572MPa，纵向延伸率A33%，MnS夹杂物0级。（备注：为薄规格产品，无冲击功检测结果）。

实施例2

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢厚度规格为19.75mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢的生产方法包括炼钢、连铸、加热、除鳞、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）炼钢工序：采用铁水预处理进行初脱硫，而后转炉冶炼脱磷至P：0.013%，LF精炼深脱硫至S：0.001%，及进行Ti微合金化；

（2）连铸工序：连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量同成品带钢，见表1；

（3）加热工序：铸坯置于步进式加热炉中加热，均热温度1180℃，保温时间240min，使合金固溶；

（4）除鳞工序：铸坯加热出炉后进行高压水除鳞，除磷压力23.2Mpa，精轧除磷压力23.2Mpa；

（5）粗轧工序：铸坯除鳞后进入两架可逆粗轧机进行粗轧，控制粗轧出口温度1058℃；

（6）精轧工序：铸坯出保温罩后进入7机架四辊精轧机进行连轧，控制精轧出口温度为850℃；

（7）冷却工序：采用层流冷却，层流冷却采用前段冷却模式；

（8）卷取工序：层流冷却后进行卷取，卷取温度控制为570℃，获得成品带钢；

（9）产品性能满足GB/T1591-2018中Q355B要求的Q355B结构用热轧宽带钢。

具体结果如下：带钢屈服强度414MPa，抗拉强度564MPa，纵向延伸率A24.5%，20℃的纵向冲击功（KV2）能量全尺寸最小值178.3J，Mns夹杂物0级。

实施例3

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢厚度规格为15.75mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢的生产方法包括炼钢、连铸、加热、除鳞、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）炼钢工序：采用铁水预处理进行初脱硫，而后转炉冶炼脱磷至P：0.012%，LF精炼深脱硫至S：0.005%，及进行Ti微合金化；

（2）连铸工序：连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量同成品带钢，见表1；

（3）加热工序：铸坯置于步进式加热炉中加热，均热温度1200℃，保温时间239min，使合金固溶；

（4）除鳞工序：铸坯加热出炉后进行高压水除鳞，除磷压力23.2Mpa，精轧除磷压力23.4Mpa；

（5）粗轧工序：铸坯除鳞后进入两架可逆粗轧机进行粗轧，控制粗轧出口温度1053℃；

（6）精轧工序：铸坯出保温罩后进入7机架四辊精轧机进行连轧，控制精轧出口温度为855℃；

（7）冷却工序：采用层流冷却，层流冷却采用前段冷却模式；

（8）卷取工序：层流冷却后进行卷取，卷取温度控制为620℃，获得成品带钢；

（9）产品性能满足GB/T1591-2018中Q355B要求的Q355B结构用热轧宽带钢。

具体结果如下：带钢屈服强度435MPa，抗拉强度585MPa，纵向延伸率A25.5%，20℃的纵向冲击功（KV2）能量全尺寸最小值208.6J，Mns夹杂物1.5级。

实施例4

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢厚度规格为9.75mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢的生产方法包括炼钢、连铸、加热、除鳞、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）炼钢工序：采用铁水预处理进行初脱硫，而后转炉冶炼脱磷至P：0.013%，LF精炼深脱硫至S：0.004%，及进行Ti微合金化；

（2）连铸工序：连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量同成品带钢，见表1；

（3）加热工序：铸坯置于步进式加热炉中加热，均热温度1200℃，保温时间219min，使合金固溶；

（4）除鳞工序：铸坯加热出炉后进行高压水除鳞，除磷压力23.2Mpa，精轧除磷压力23.2Mpa；

（5）粗轧工序：铸坯除鳞后进入两架可逆粗轧机进行粗轧，控制粗轧出口温度1074℃；

（6）精轧工序：铸坯出保温罩后进入7机架四辊精轧机进行连轧，控制精轧出口温度为875℃；

（7）冷却工序：采用层流冷却，层流冷却采用前段冷却模式；

（8）卷取工序：层流冷却后进行卷取，卷取温度控制为600℃，获得成品带钢；

（9）产品性能满足GB/T1591-2018中Q355B要求的Q355B结构用热轧宽带钢。

具体结果如下：带钢屈服强度404MPa，抗拉强度564MPa，纵向延伸率A26%，20℃的纵向冲击功（KV2）能量3/4尺寸最小值120.7J，Mns夹杂物0级。

实施例5

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢厚度规格为7.75mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢的生产方法包括炼钢、连铸、加热、除鳞、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）炼钢工序：采用铁水预处理进行初脱硫，而后转炉冶炼脱磷至P：0.013%，LF精炼深脱硫至S：0.004%，及进行Ti微合金化；

（2）连铸工序：连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量同成品带钢，见表1；

（3）加热工序：铸坯置于步进式加热炉中加热，均热温度1230℃，保温时间170min，使合金固溶；

（4）除鳞工序：铸坯加热出炉后进行高压水除鳞，除磷压力23.3Mpa，精轧除磷压力23.2Mpa；

（5）粗轧工序：铸坯除鳞后进入两架可逆粗轧机进行粗轧，控制粗轧出口温度1030℃；

（6）精轧工序：铸坯出保温罩后进入7机架四辊精轧机进行连轧，控制精轧出口温度为870℃；

（7）冷却工序：采用层流冷却，层流冷却采用前段冷却模式；

（8）卷取工序：层流冷却后进行卷取，卷取温度控制为580℃，获得成品带钢；

（9）产品性能满足GB/T1591-2018中Q355B要求的Q355B结构用热轧宽带钢。

具体结果如下：带钢屈服强度372MPa，抗拉强度507MPa，纵向延伸率A27%，20℃的纵向冲击功（KV2）能量半尺寸最小值84J，Mns夹杂物0级。

实施例6

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢厚度规格为7.75mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢的生产方法包括炼钢、连铸、加热、除鳞、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）炼钢工序：采用铁水预处理进行初脱硫，而后转炉冶炼脱磷至P：0.014%，LF精炼深脱硫至S：0.005%，及进行Ti微合金化；

（2）连铸工序：连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量同成品带钢，见表1；

（3）加热工序：铸坯置于步进式加热炉中加热，均热温度1250℃，保温时间177min，使合金固溶；

（4）除鳞工序：铸坯加热出炉后进行高压水除鳞，除磷压力23Mpa，精轧除磷压力23Mpa；

（5）粗轧工序：铸坯除鳞后进入两架可逆粗轧机进行粗轧，控制粗轧出口温度1062℃；

（6）精轧工序：铸坯出保温罩后进入7机架四辊精轧机进行连轧，控制精轧出口温度为840℃；

（7）冷却工序：采用层流冷却，层流冷却采用前段冷却模式；

（8）卷取工序：层流冷却后进行卷取，卷取温度控制为590℃，获得成品带钢；

（9）产品性能满足GB/T1591-2018中Q355B要求的Q355B结构用热轧宽带钢。

具体结果如下：带钢屈服强度401MPa，抗拉强度503MPa，纵向延伸率A26.5%，20℃的纵向冲击功（KV2）能量半尺寸最小值70.1J，Mns夹杂物0级。

实施例7

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢厚度规格为6.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例Q355B结构用热轧宽带钢的生产方法包括炼钢、连铸、加热、除鳞、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）炼钢工序：采用铁水预处理进行初脱硫，而后转炉冶炼脱磷至P：0.015%，LF精炼深脱硫至S：0.005%，及进行Ti微合金化；

（2）连铸工序：连铸板坯化学成分组成及其质量百分含量同成品带钢，见表1；

（3）加热工序：铸坯置于步进式加热炉中加热，均热温度1230℃，保温时间250min，使合金固溶；

（4）除鳞工序：铸坯加热出炉后进行高压水除鳞，除磷压力23.2Mpa，精轧除磷压力23.2Mpa；

（5）粗轧工序：铸坯除鳞后进入两架可逆粗轧机进行粗轧，控制粗轧出口温度1090℃；

（6）精轧工序：铸坯出保温罩后进入7机架四辊精轧机进行连轧，控制精轧出口温度为880℃；

（7）冷却工序：采用层流冷却，层流冷却采用前段冷却模式；

（8）卷取工序：层流冷却后进行卷取，卷取温度控制为610℃，获得成品带钢；

（9）产品性能满足GB/T1591-2018中Q355B要求的Q355B结构用热轧宽带钢。

具体结果如下：带钢屈服强度459MPa，抗拉强度580MPa，纵向延伸率A26%，20℃的纵向冲击功（KV2）能量半尺寸最小值70.4J，Mns夹杂物0.5级。

表1 实施例1-7带钢CEV、化学成分及质量百分含量（%）

CEV=[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100%

以上所述仅为本发明较佳实例，不能以此限定本发明权利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作任何修改、等同替换、改进等，均属于本发明所涵盖范围。