Q390D钢板及其生产方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010240023.5 (22)申请日 2020.03.30 (71)申请人 包头钢铁 （集团） 有限责任公司 地址 014010 内蒙古自治区包头市昆区河 西工业区 (72)发明人 温利军薛越李浩王国海 张满全赵超高军 (74)专利代理机构 北京律远专利代理事务所 (普通合伙) 11574 代理人 全成哲 (51)Int.Cl. C22C 38/02(2006.01) C22C 38/04(2006.01) C22C 38/14(2006.01) C22C 38/06(2。

2、006.01) C21D 8/02(2006.01) (54)发明名称 一种Q390D钢板及其生产方法 (57)摘要 本发明公开了一种Q390D钢板及其生产方 法， 属于结构钢领域。 提供的Q390D钢板化学成分 按照质量百分比计为： C： 0.160.18； Si： 0.24 0.34； Mn： 0.50.6； Ti： 0.060.07； P 0.015； S0.004； Ca： 0.00110.0026； Als： 0.020.035； 其余为铁和不可避免杂质。 本发明通过合适的冶炼、 连铸、 加热、 轧制、 控冷 工艺， 获得的Q390D钢板屈服强度在413MPa 456MPa之间， 抗。

3、拉强度在522573MPa之间， 屈强 比0.80， 延伸率在21.528之间， -20冲 击功在153J195J之间。 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 CN 111334713 A 2020.06.26 CN 111334713 A 1.一种Q390D钢板， 其特征在于， 其化学成分按照质量百分比计为： C： 0.160.18； Si： 0.240.34； Mn： 0.50.6； Ti： 0.060.07； P0.015； S0.004； Ca： 0.0011 0.0026； Als： 0.020.035； 其余为铁和不可避免杂质。 2.根据权利要求1所述的Q390D钢板， 其特征在于。

4、， 所述Q390D钢板的力学性能满足： 屈 服强度在413MPa456MPa之间， 抗拉强度在522573MPa之间， 屈强比0.80， 延伸率在 21.528之间， -20冲击功在153J195J之间。 3.根据权利要求1或2所述的Q390D钢板， 其特征在于， 所述Q390D钢板的厚度为14mm 40mm。 4.权利要求1-3中任一项所述的Q390D钢板的生产方法， 包括冶炼、 连铸、 加热、 轧制、 冷 却工艺， 其特征在于： 1)冶炼： 钢水进行RH炉处理， 在真空度不超过122Pa下处理时间不低于17分钟； 2)连铸： 连铸时采用电磁搅拌和轻压下， 电磁搅拌频率为6.5Hz， 电流为。

5、295A， 压下位置 为6、 7、 8段， 压下量为2.4mm、 2.4mm、 2.2mm， 连铸坯的厚度为250mm； 3)加热工艺： 采用步进式加热炉， 连铸坯出炉温度1215-1235， 总加热时间220280 分钟， 在加热炉中均热段的加热时间不少于30分钟； 4)14mm21mm厚钢板轧制成型工艺： 连铸坯加热好之后进行控制轧制， 第一阶段开轧 厚度为连铸坯厚度， 第一阶段开轧温度12051225， 第一阶段终轧温度1030， 第一阶 段高温延伸轧制时单道次压下率12， 第一阶段轧制速度为23.3m/s， 第一阶段轧制时 设定扭矩为2200kNm； 第二阶段钢板的开轧厚度为3.4倍成。

6、品钢板厚度， 第二阶段钢板开 轧温度为895925， 第二阶段终轧温度为815835； 第二阶段轧制速度为3.14.5m/ s， 第二阶段轧制时设定扭矩为2250kN.m， 第二阶段末次压下率10.5； 轧制完成后进行 层流冷却， 冷却速度为2631/s， 终冷温度为670695； 5)21mm40mm厚钢板轧制成型工艺： 连铸坯加热好之后进行控制轧制， 第一阶段开 轧厚度为连铸坯厚度， 第一阶段开轧温度12051225， 第一阶段终轧温度1035， 第一 阶段高温延伸轧制时单道次压下率11.2， 第一阶段轧制速度为1.83.1m/s， 第一阶段 轧制时设定扭矩为2250kNm； 第二阶段钢板。

7、的开轧厚度为2.853.4倍成品钢板厚度， 第 二阶段钢板开轧温度为890920， 第二阶段终轧温度为815835； 第二阶段轧制速度 为2.23.3m/s， 第二阶段轧制时设定扭矩为2300kNm， 第二阶段末次压下率10； 轧制 完成后进行层流冷却， 冷却速度为1120/s， 终冷温度为670695。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111334713 A 2 一种Q390D钢板及其生产方法 技术领域 0001 本发明属于结构钢领域， 具体涉及一种Q390D钢板及其生产方法。 背景技术 0002 Q390D低合金高强度结构钢板在工程机械、 风电领域、 桥梁建造、 设备结构件制作 等领域广。

8、泛应用。 Q390D钢板国家标准要求-20的冲击功不小于34J， 要求钢板具有较高强 度的同时， 还需要有良好的低温韧性。 Q390D钢板的最终组织一般为铁素体+珠光体， 其成分 设计一般是在C-Mn成分设计基础上添加一定量的Nb、 V、 Ti等微合金， 并通过控轧、 控冷工艺 或热处理来充分细化铁素体晶粒保证钢板的强度和韧性满足要求。 0003 文献CN 108070790 A公开一种屈服强度390MPa级正火钢板及其制造方法， 提供了 一种屈服强度390MPa级钢板的生产方法。 该方法生产强度满足要求， 韧性也较好。 但该方法 需要添加Nb、 V、 Ti、 Ni等合金， 合金成本高。 轧后。

9、钢板还要进行正火处理， 工序成本较高。 0004 文献CN 103882297 A公开一种具有优异韧性390MPa级低温船用钢及其制造方法， 提供了一种屈服强度390MPa级船板钢生产方法。 该方法生产强度满足要求， 韧性也较好。 但 该方法需要加入Nb等微合金， 合金成本较高。 0005 文献CN 107012394 A公开一种屈服强度390MPa级建筑结构用钢板及生产方法， 提 供了一种屈服强度390MPa级建筑用钢板的生产方法。 该方法生产强度满足要求， 韧性也较 好。 但该方法需要添加Nb、 V、 Ti等微合金， 合金成本高。 微合金加入后， 板坯容易出现裂纹， 钢板表面质量不好保证。。

10、 发明内容 0006 针对现有技术中存在的问题的一个或多个， 本发明的一个方面提供一种Q390D钢 板， 其化学成分按照质量百分比计为： C： 0.160.18； Si： 0.240.34； Mn： 0.50.6； Ti： 0.060.07； P0.015； S0.004； Ca： 0.00110.0026； Als： 0.020.035； 其余为铁和不可避免杂质。 0007 上述Q390D钢板的力学性能满足： 屈服强度在413MPa456MPa之间， 抗拉强度在 522573MPa之间， 屈强比0.80， 延伸率在21.528之间， -20冲击功在153J195J 之间。 0008 上述Q3。

11、90D钢板的厚度为14mm40mm。 0009 本发明另一方面提供一种Q390D钢板的生产方法， 包括冶炼、 连铸、 加热、 轧制、 冷 却工艺， 其中： 0010 1)冶炼： 钢水进行RH炉处理， 在真空度不超过122Pa下处理时间不低于17分钟； 0011 2)连铸： 连铸时采用电磁搅拌和轻压下， 电磁搅拌频率为6.5Hz， 电流为295A， 压下 位置为6、 7、 8段， 压下量为2.4mm、 2.4mm、 2.2mm， 连铸坯的厚度为250mm； 0012 3)加热工艺： 采用步进式加热炉， 连铸坯出炉温度1215-1235， 总加热时间220 280分钟， 在加热炉中均热段的加热时间。

12、不少于30分钟； 说明书 1/7 页 3 CN 111334713 A 3 0013 4)14mm21mm厚钢板轧制成型工艺： 连铸坯加热好之后进行控制轧制， 第一阶段 开轧厚度为连铸坯厚度， 第一阶段开轧温度12051225， 第一阶段终轧温度1030， 第 一阶段高温延伸轧制时单道次压下率12， 第一阶段轧制速度为23.3m/s， 第一阶段轧 制时设定扭矩为2200kNm； 第二阶段钢板的开轧厚度为3.4倍成品钢板厚度， 第二阶段钢 板开轧温度为895925， 第二阶段终轧温度为815835； 第二阶段轧制速度为3.1 4.5m/s， 第二阶段轧制时设定扭矩为2250kNm， 第二阶段末次。

13、压下率10.5； 轧制完成 后进行层流冷却， 冷却速度为2631/s， 终冷温度为670695； 0014 5)21mm40mm厚钢板轧制成型工艺： 连铸坯加热好之后进行控制轧制， 第一阶 段开轧厚度为连铸坯厚度， 第一阶段开轧温度12051225， 第一阶段终轧温度1035， 第一阶段高温延伸轧制时单道次压下率11.2， 第一阶段轧制速度为1.83.1m/s， 第一 阶段轧制时设定扭矩为2250kNm； 第二阶段钢板的开轧厚度为2.853.4倍成品钢板厚 度， 第二阶段钢板开轧温度为890920， 第二阶段终轧温度为815835； 第二阶段轧制 速度为2.23.3m/s， 第二阶段轧制时设定。

14、扭矩为2300kNm， 第二阶段末次压下率 10； 轧制完成后进行层流冷却， 冷却速度为1120/s， 终冷温度为670695。 0015 基于以上技术方案提供的Q390D钢板的生产方法采用低成本成分设计， 只采用廉 价的Si、 Mn、 Ti等合金， 通过合适的加热、 控轧、 控冷工艺就得到了综合性能良好的Q390D钢 板， 数据表明， 该Q390D钢板屈服强度在413MPa456MPa之间， 抗拉强度在522573MPa之 间， 屈强比0.80， 延伸率在21.528之间， -20冲击功在153J195J之间。 钢板的强 度、 塑性、 韧性良好， 组织为细小的铁素体+珠光体。 综上所述， 本。

15、发明提供一种表面质量良 好、 强度和韧性匹配良好的Q390D钢板及其生产方法， 并且该方法工艺简单， 成本低， 适合大 范围推广使用。 附图说明 0016 图1为实施例1的钢板的金相组织图； 0017 图2为实施例2的钢板的金相组织图； 0018 图3为实施例3的钢板的金相组织图； 0019 图4为实施例4的钢板的金相组织图； 0020 图5为实施例5的钢板的金相组织图； 0021 图6为实施例6的钢板的金相组织图。 具体实施方式 0022 本发明提供一种Q390D钢板及其生产方法， 其中提供的Q390D钢板的化学成分按照 质量百分计为： C： 0.160.18； Si： 0.240.34； 。

16、Mn： 0.50.6； Ti： 0.060.07； P 0.015； S0.004； Ca： 0.00110.0026； Als： 0.020.035； 其余为铁和不可避免杂 质。 0023 成分设计中Ti含量较高， 因此在生产过程中， 连铸坯采用较高的加热温度和较长 的加热时间， 这样加热时钢中的Ti能充分的固溶进去， 以便在轧制和轧后冷却时， Ti的碳、 氮化物能充分析出来， 改善钢板的组织； 采用较长的均热段加热时间目的是使连铸坯出炉 温度均匀， 这样轧制时轧机负荷均匀， 可以实现较大的单道次压下率， 有利于改善钢板的微 说明书 2/7 页 4 CN 111334713 A 4 观组织。。

17、 根据该钢种的化学成分及机械性能要求， 对上述加热好的连铸坯在奥氏体再结晶 区和非再结晶区进行控制轧制。 该钢种采用两阶段控制轧制， 第一阶段控制轧制属于高温 区的奥氏体再结晶控制轧制， 这一阶段采用低速、 大压下的轧制策略。 较大的单道次压下率 能使轧制变形充分渗透至钢板中心， 充分细化奥氏体晶粒并均匀奥氏体组织， 同时轧制产 生的高温焊合作用很大程度上消除了铸坯内部的疏松、 微裂纹等缺陷， 使钢板的致密度提 高， 材料综合性能改善； 第一阶段轧制时由于板坯较厚， 温降慢， 采用低速轧制使钢板每一 道次轧完都有较大的温降， 这样每轧制一道次就会对晶粒进行不同程度细化， 最终达到充 分细化奥氏。

18、体晶粒的目的； 还有轧制时轧制速度低， 变形抗力小， 容易实现较大的单道次压 下率。 较低的轧制速度还能得到较低的终轧温度， 获得细小的奥氏体晶粒。 0024 第一阶段轧制结束后， 中间坯在辊道上摆动降温， 降温至第二阶段开轧温度时开 始轧制， 第二阶段的轧制属于低温非再结晶控轧。 通过Ti的碳氮化物析出， 钉扎位错， 晶粒 内部在轧制变形下产生应变， 通过多道次轧制， 较大的累积压下量， 晶粒内部积累了大量的 形变能和相变形核位置。 通过轧后快速冷却到较低的温度， 完成奥氏体向铁素体和珠光体 转变， 细化铁素体晶粒， 并在随后的空冷中， Ti的碳氮化物在铁素体中析出， 得到强韧匹配 良好的组。

19、织。 0025 最终获得的钢板的强度、 塑性、 韧性良好， 组织为细小的铁素体+珠光体。 钢板的屈 服强度在413MPa456MPa之间， 抗拉强度在522573MPa之间， 屈强比0.80， 延伸率在 21.528之间， -20冲击功在153J195J之间。 0026 以下通过具体实施例详细说明本发明的内容， 以下实施例仅在于说明本发明的内 容以便于理解， 并不在于限制本发明的内容。 0027 实施例1： 0028 钢水进行RH处理， 处理时真空度在122Pa以下的时间为17分钟， 板坯连铸时电磁搅 拌的频率为6.5Hz， 电流为295A， 压下位置为6、 7、 8段， 压下量为2.4mm、。

20、 2.4mm、 2.2mm， 获得的 连铸坯厚度为250mm。 连铸坯加热时采用步进式加热炉， 连铸坯出炉温度为1235， 总加热 时间为280分钟， 在均热段的加热时间为30分钟。 板坯的(重量百分比)化学成分为： C 0.16， Si 0.24， Mn 0.6， Ti 0.07， P 0.015， S 0.004， Als 0.02， Ca 0.0011， 余量为Fe和不可避免的杂质。 轧制成厚度为14mm的钢板， 详细的轧制及冷却工艺见表1， 获 得的钢板的力学性能见表2， 获得的钢板的金相组织见图1， 组织为细小的铁素体+珠光体。 0029 表1： 轧制及冷却工艺 0030 0031 。

21、表2： 钢板力学性能 说明书 3/7 页 5 CN 111334713 A 5 0032 0033 实施例2： 0034 钢水进行RH处理， 处理时真空度在122Pa以下的时间为18分钟， 板坯连铸时电磁搅 拌的频率为6.5Hz， 电流为295A， 压下位置为6、 7、 8段， 压下量为2.4mm、 2.4mm、 2.2mm， 连铸坯 厚度为250mm。 连铸坯加热时采用步进式加热炉， 出炉温度为1215， 总加热时间为220分 钟， 在均热段的加热时间为33分钟。 板坯的(重量百分比)化学成分为： C 0 .18， Si 0.34， Mn 0.5， Ti 0.06， P 0.014， S 0。

22、.003， Als 0.035， Ca 0.0026， 余量为 Fe和不可避免的杂质。 轧制成厚度为21mm的钢板， 详细的轧制及冷却工艺见表3， 获得的钢 板的力学性能见表4， 钢板的金相组织见图2。 0035 表3： 轧制及冷却工艺 0036 0037 表4： 钢板力学性能 0038 0039 实施例3 0040 钢水进行RH处理， 处理时真空度在122Pa以下的时间为18分钟， 板坯连铸时电磁搅 拌的频率为6.5Hz， 电流为295A， 压下位置为6、 7、 8段， 压下量为2.4mm、 2.4mm、 2.2mm， 连铸坯 厚度为250mm。 连铸坯加热时采用步进式加热炉， 出炉温度为1。

23、228， 总加热时间为245分 钟， 在均热段的加热时间为35分钟。 板坯的(重量百分比)化学成分为： C 0 .17， Si 0.31， Mn 0.56， Ti 0.063， P 0.013， S 0.002， Als0.033， Ca 0.0022， 余量为 Fe和不可避免的杂质。 轧制成厚度为18mm的钢板， 详细的轧制及冷却工艺见表5， 其力学性 能见表6， 金相组织如图3所示。 0041 表5： 轧制及冷却工艺 说明书 4/7 页 6 CN 111334713 A 6 0042 0043 表6： 钢板力学性能 0044 0045 实施例4 0046 钢水进行RH处理， 处理时真空度在。

24、122Pa以下的时间为18分钟， 板坯连铸时电磁搅 拌的频率为6.5Hz， 电流为295A， 压下位置为6、 7、 8段， 压下量为2.4mm、 2.4mm、 2.2mm， 连铸坯 厚度为250mm。 连铸坯加热时采用步进式加热炉， 出炉温度为1231， 总加热时间为251分 钟， 在均热段的加热时间为34分钟。 板坯的(重量百分比)化学成分为： C 0.165， Si 0.32， Mn 0.54， Ti 0.066， P 0.014， S 0.002， Als 0.031， Ca 0.0019， 余量 为Fe和不可避免的杂质。 轧制成厚度为40mm的钢板， 详细的轧制及冷却工艺见表7， 其力。

25、学 性能见表8， 金相组织如图4所示。 0047 表7： 轧制及冷却工艺 0048 0049 表8： 钢板力学性能 0050 0051 实施例5 0052 钢水进行RH处理， 处理时真空度在122Pa以下的时间为18分钟， 板坯连铸时电磁搅 拌的频率为6.5Hz， 电流为295A， 压下位置为6、 7、 8段， 压下量为2.4mm、 2.4mm、 2.2mm， 连铸坯 厚度为250mm。 连铸坯加热时采用步进式加热炉， 出炉温度为1229， 总加热时间为248分 说明书 5/7 页 7 CN 111334713 A 7 钟， 在均热段的加热时间为32分钟。 板坯的(重量百分比)化学成分为： C。

26、 0 .17， Si 0.29， Mn 0.58， Ti 0.067， P 0.012， S 0.001， Als 0.029， Ca 0.0023， 余量 为Fe和不可避免的杂质。 轧制成厚度为22mm的钢板， 详细的轧制及冷却工艺见表9， 其力学 性能见表10， 金相组织如图5所示。 0053 表9： 轧制及冷却工艺 0054 0055 表10： 钢板力学性能 0056 0057 实施例6 0058 钢水进行RH处理， 处理时真空度在122Pa以下的时间为19分钟， 板坯连铸时电磁搅 拌的频率为6.5Hz， 电流为295A， 压下位置为6、 7、 8段， 压下量为2.4mm、 2.4mm、。

27、 2.2mm， 连铸坯 厚度为250mm。 连铸坯加热时采用步进式加热炉， 出炉温度为1226， 总加热时间为236分 钟， 在均热段的加热时间为33分钟。 板坯的(重量百分比)化学成分为： C 0.175， Si 0.28， Mn 0.55， Ti 0.063， P 0.014， S 0.003， Als0.028， Ca 0.0020， 余量为 Fe和不可避免的杂质。 轧制成厚度为30mm的钢板， 详细的轧制及冷却工艺见表11， 其力学性 能见表12， 金相组织如图6所示。 0059 表11： 轧制及冷却工艺 0060 0061 表12： 钢板力学件能 说明书 6/7 页 8 CN 111。

28、334713 A 8 0062 0063 最后应说明的是： 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 对于本领域的技术人员来说， 其依然可 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， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的 保护范围之内。 说明书 7/7 页 9 CN 111334713 A 9 图1 图2 图3 说明书附图 1/2 页 10 CN 111334713 A 10 图4 图5 图6 说明书附图 2/2 页 11 CN 111334713 A 11 。