[发明专利]一种355MPa级厚板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢生产技术领域，尤其涉及一种屈服强度为355MPa级保正火性能的高强特厚钢板及其生产方法。

背景技术

正火处理的355MPa级别热轧结构钢板被广泛应用于大型工程机械、建筑、油田钻井平台、特高压输电构件、交通工具框架结构、压力容器等领域。尤其是在一些焊接结构中，一些构件必须使用正火状态下性能优良的结构钢来制造。研究表明，在生产50mm以上厚规格钢板时，由于压缩比小，TMCP工艺的优势难以充分发挥，钢板厚度方向上往往出现组织不均匀现象。必须通过正火进一步细化晶粒，改善带状组织。此外，正火工艺应用的意义还在于消除和减少以“水冷”为主要特征的TMCP工艺下钢板中的残余应力，解决钢板性能不稳定的问题。

目前，此级别低合金正火钢板一般采用Nb、V为主要强化元素，经济性较差。同时采用两阶段轧制工艺或控冷工艺。如上海大学研究成果《E36级船板钢正火工艺的研究》，其Nb和V的含量分别达到0.02-0.05%和0.05-0.1%，采用TMCP工艺+正火工艺生产。又如南京钢铁公司的研究成果《Q345E正火工艺研究》，以V0.03%、Nb0.025%为主要强化元素，并采用两阶段控制轧制+正火工艺生产。申请号201110176676.2的发明专利，提供了“一种可焊接细晶粒结构钢S355NL/S355NLZ35钢板及其生产方法”，采用V、Ti作为合金化元素，TMCP+正火工艺生产，成本较高，工序较繁琐。

就热轧结构钢的生产和加工而言，如果不通过炉内补充正火，而是在轧制过程中直接达到这种状态，在节约能源、提高效率方面会有更多的优越性。这类钢板被界定为“在一定温度范围内进行最后变形的轧制工艺，可导致一种材料条件等于正火后获得的条件，这样即使在正火后也可保持力学性能的特殊值”，也称正火轧制。

显然，上述界定并非简单意义上的“在正火温度以上完成轧制”，而是对材料成分设计、加工乃至材料的使用性能均提出了更高的要求。申请号201010235925.6公开的“一种正火轧制生产韧性优良管线钢中厚板的方法”，采用Nb、V合金化，两阶段轧制，终轧温度在Ac3+（30-50℃）的正火轧制工艺，获得了性能优异的管线钢厚板产品。申请号为201210290416.2的专利提供的“一种微合金化桥梁钢板及其正火轧制工艺”，则采用相似的成分设计及轧制工艺，而上述两项专利申请均针对的是40mm以下规格钢板，因此并没有充分发挥合金元素的作用及轧制能力。

发明内容

本发明的目的在于解决已有技术存在的正火特厚钢板性能不均和常规工艺生产成本高、工艺繁琐的问题，从而提供一种可提高生产效率，大幅度降低生产成本，压缩比＞2、厚度＞50mm的355MPa级厚板及其生产方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

本发明采用吹N或加入含氮合金的方法进行增N，在此基础上，通过合理的调控成分，取消钢中高温抗再结晶元素Nb，控制C、Si、Mn、V、Ti等元素含量，控制脱氧元素Al含量，在保证钢板性能的前提下尽可能的降低钢材的原材料成本。

本发明355MPa级厚板的化学成分wt%含量为：

C0.12%-0.16%，Si0.1%-0.4%，Mn1.3%-1.7%，P≤0.015%，S≤0.005%，V0.01%-0.05%，Cr0.01%-0.04%，Ti0.005%-0.011%，N0.01%-0.015%，Als0.01%-0.04%，其中Als≤1.7N+0.0037%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明厚板化学成分的作用机理为：

C：是控制钢板正火性能的主要元素。本发明C含量的控制范围为0.12-0.16wt%。

Si：本发明中主要起到降低奥氏体状态时钢中C的扩散速度的作用，但含量超过0.4wt%时钢板的低温韧性会出现显著下降。因此本发明控制Si含量在0.1-0.4wt%。

Mn：对于本发明成分体系，1.3-1.7wt%的Mn有助于延缓钢中铁素体和珠光体转变，一方面有利于控制正火轧制过程中先共析铁素体的析出，进而控制带状组织（P+F）的形成，该类组织在以往以Nb为主要强化元素的低合金钢中十分普遍。另一方面保证钢种韧性。

Ti：出于正火钢板焊接性能的考虑。本发明Ti的含量控制范围为0.005-0.01wt%。