[发明专利]一种370MPa级别工程结构用热轧钢板及其制造方法

说明书

本发明涉及一种370MPa级别工程结构用热轧钢板及其制造方法，钢板化学成分为：C0.125％～0.175％，Si0.10％～0.25％，Mn0.55％～0.75％，P≤0.020％，S≤0.015％，Nb0.005％～0.015％，Ti0.005％～0.0150％，Al0.015％～0.045％，N0.003％～0.005％，余量为Fe及杂质；本发明成分设计简单，合金成本低，通过调控炼钢、连铸和控轧控冷工艺，无需后续离线热处理就能满足钢板的技术要求，解决了轧制抗力、矫直抗力大和钢板性能均匀性等问题，钢板具有高强度、高韧性、优异的探伤合格率，综合性能良好。

技术领域

本发明涉及低碳微合金钢生产技术领域，尤其涉及一种厚度规格为10～20mm的370MPa级别工程结构用热轧钢板及其制造方法。

背景技术

Q370级别中厚板是中厚板的主要品种，典型的钢种有低合金钢Q370A/B/C、桥梁结构用钢Q370qC/D及管线钢X52等，这类钢主要以碳锰钢为基础，同时在钢中添加微合金元素Nb、V、Ti等碳氮化物形成元素，通过固溶强化、沉淀强化以及细晶强化提高钢板的强韧性。据统计，每年该强度级别的中厚板产品占中厚板总产量的20％～30％。因此，开发此类低成本钢板及其制造技术研究具有重大意义。

但随着桥梁、管线等工程应用领域对钢材设计指标要求的提高，在保证其服役经济性、安全性的同时，对钢板的低温韧性等指标也逐渐提高，如一些桥梁、建筑或者支线管线项目的钢板要求韧性满足-20℃横向夏比冲击功≥250J的技术指标。目前，越高级别的工程结构用钢其碳含量越低、合金元素添加量越高，这就使得结构钢在质量等级不断提升的同时，其生产成本也相应升高。

对于Q370级别的工程结构钢，常采用碳含量为0.04％～0.09％的“低碳”成分设计，锰含量较高(1％～1.45％)，并且添加铌、钒、钛等合金元素来保证性能，生产成本相对较高。如果采用“中碳”成分代替“低碳”成分设计，并降低钢中合金元素的加入量，同时对炼钢生产路径进行工艺优化，将大幅降低其生产成本。但是另一个问题是，随着Q370级别钢板合金成分及炼钢工艺的优化，其轧制难度也会大幅增加。首先，轧机负荷、钢板温度均匀性、探伤合格率等方面都面临着严峻考验，其次，钢板性能、探伤合格率的提高及改善主要取决于钢中磷、硫等杂质的含量、钢中合金元素的含量以及冶炼、轧制等生产过程关键工艺参数的控制。由此可见，如何解决上述厚度为10～20mm的Q370级别工程结构用钢所存在的问题，降低其生产成本，是该级别钢种实现批量生产亟待解决的关键问题。

迄今为止，国内外对生产具有良好低温韧性的370MPa级别的工程结构钢的研究报导甚少。

申请号为201910397639.0的中国专利申请公开了“一种TMCP型屈服370MPa高性能桥梁钢板的生产制造方法”，其化学成分按质量百分比计为C 0.08％～0.14％，Si 0.20％～0.30％，Mn 1.35％～1.50％，P≤0.015％，S≤0.005％，Ni≤0.18％，Cr≤0.18％，Nb0.020％～0.035％，Alt 0.025％～0.050％，Ti 0.008％～0.020％；为了使钢板达到强度高、低温韧性优异的目标，该方案在成分设计上添加了较高的Mn、Nb、Ni等金属元素，合金成本较高。

申请号为CN 201010243258.6的中国专利申请公开了“一种X52钢级管线钢的制造方法”，其化学成分按质量百分比计为C 0.070～0.090％、Si 0.15～0.30％、Mn 1.10～1.30％、S≤0.006％、P≤0.020％、Nb 0.020～0.040％、Ti 0.010～0.020％、N≤0.008％、Als 0.010～0.040％，为了使钢板达到强度高、低温韧性优异的目标，该方案在成分设计上添加了较高Mn、Nb金属元素，合金成本较高，且其生产工艺针对卷板，钢板的厚度及宽度也未明确。