專利名稱：一種非調(diào)質(zhì)液壓支架用板材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是鋼材的加工工藝，尤其是一種非調(diào)質(zhì)液壓支架用板材的制造方法。
背景技術(shù)：
目前在能源、交通、原材料工業(yè)以及各種工程施工中使用最多的裝備，如各類工程機(jī)械、大型電鏟、推土機(jī)、自卸車、油氣管線、鉆井平臺(tái)、鉆機(jī)及煤炭綜采機(jī)械(液壓支架、刮板運(yùn)輸機(jī))中，大量使用的是具有優(yōu)良焊接性能的高強(qiáng)度低合金鋼特別是微合金鋼。煤機(jī)制造業(yè)如果選用傳統(tǒng)的16Mn和15MnVN，要保支架的支護(hù)強(qiáng)度，只有加大板材厚度，勢(shì)必使支總體重量超重，給礦井提升和井下運(yùn)輸、工作面運(yùn)都帶來極大的不便。若選用高強(qiáng)度板材，可使支架工作阻力和支護(hù)強(qiáng)度大大提高，同時(shí)也大大降低了單架重量，便于安裝移動(dòng)。因此，支架結(jié)構(gòu)件材料正越來越多地采用高強(qiáng)度鋼材，主要結(jié)構(gòu)件材料逐步以70kg級(jí)甚至更高強(qiáng)度級(jí)別的高強(qiáng)度鋼板為主。
現(xiàn)有液壓支架用高強(qiáng)鋼的制造方法有兩種一是調(diào)質(zhì)，一是控軋、控冷的非調(diào)質(zhì)。國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期使用的液壓支架用高強(qiáng)鋼主要采用高合金化、淬火加高溫回火調(diào)質(zhì)熱處理的工藝制造，強(qiáng)度水平受碳含量和回火溫度控制，隨著強(qiáng)度水平的提高，碳含量和合金含量均上升，在焊接時(shí)需要進(jìn)行焊前預(yù)熱與焊后處理。如日本的Welten系列鋼、德國(guó)的STE系列以及瑞典的WEED系列鋼板等。
在現(xiàn)有技術(shù)中，國(guó)內(nèi)武鋼、鞍鋼、舞陽等鋼廠采用控軋、控冷技術(shù)開發(fā)了低碳貝氏體型高強(qiáng)板，例如鞍山鋼鐵集團(tuán)公司在國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)的一項(xiàng)申請(qǐng)?zhí)枮?00410096796.1，名稱為“高強(qiáng)韌性低碳貝氏體厚鋼板及其生產(chǎn)方法”的專利，該專利申請(qǐng)的技術(shù)方案是，采用RH精煉、230毫米鑄坯、電磁攪拌、TMCP+RPC工藝生產(chǎn)700MPa的低碳貝氏體，就是一種可獲得較好的機(jī)械性能的鋼材。但該方案又存在有一定的缺陷，首先，需要采用厚板坯生產(chǎn)，且需要VD、RH、電磁攪拌等裝備，對(duì)精煉裝備水平要求極高。其次，是軋鋼時(shí)采用冷裝料的方式，這在節(jié)約能源、減少鑄坯庫存、降低生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，提高工序操作及自動(dòng)化管理水平等不具有優(yōu)勢(shì)，難以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。這也就是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種非調(diào)質(zhì)液壓支架用板材的制造方法技術(shù)方案，該方案采用的工藝流程簡(jiǎn)單，使用常規(guī)的冶煉和軋鋼設(shè)備，具有可大批量生產(chǎn)、節(jié)約能源和場(chǎng)地的顯著優(yōu)點(diǎn)。
本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的非調(diào)質(zhì)液壓支架用板材的制造方法的特點(diǎn)是，該方法的工藝流程為鐵水機(jī)械攪拌脫硫(KR)預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→密封吹氬合金成分調(diào)整(CAS)處理→鋼包爐精煉(LF)→板坯連鑄→板坯切割→板坯熱裝→板坯再加熱→雙機(jī)架控制軋制→弛豫—析出控制(RPC)→控制冷卻→矯直→消應(yīng)力處理→出爐空冷。
本方案具體的特點(diǎn)還有，所述的板坯連鑄是鑄坯厚度為150毫米的中薄板坯。所述的板坯熱裝是在板坯溫度為600～780℃的熱態(tài)時(shí)，進(jìn)入軋制前的板坯再加熱。所述的弛豫—析出控制(RPC)是在軋后弛豫時(shí)間為10-60秒。所述控制冷卻的冷卻速度要大于5℃/S。所述的消應(yīng)力處理，其中，爐外消應(yīng)力處理溫度為600～50℃，爐內(nèi)消應(yīng)力處理溫度為500～680℃。
本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)上述方案的敘述得知，由于在該方案中采用了下述工藝流程鐵水機(jī)械攪拌脫硫(KR)預(yù)處理在生產(chǎn)中，首先要進(jìn)行鐵水預(yù)處理，以獲得低硫、低磷；轉(zhuǎn)爐冶煉要求頂?shù)讖?fù)吹少渣冶煉，保證終點(diǎn)溫度和碳同時(shí)命中，減少拉碳次數(shù)，以降低鋼水含氫、氮含量，采用這種方法可使碳含量達(dá)到0.03-0.05％；密封吹氬合金成分調(diào)整(CAS)處理對(duì)鋼水進(jìn)行短時(shí)間預(yù)脫氧處理、鈮(Nb)等合金化、微調(diào)多種成分和溫度，去除夾雜物和均勻鋼水溫度；鋼包爐精煉(LF)使鋼水脫硫，控制鋼水中磷(P)和硫(S)的含量達(dá)既定目標(biāo)，均勻鋼水的溫度和成分以保證下一工序的要求，進(jìn)行夾雜物的去除和變性處理；板坯連鑄嚴(yán)格全程保護(hù)澆注，過熱度控制在液相線溫度以上10-30℃，連鑄平均拉速在1.5-2.2m/min，鑄坯矯直要求表面溫度在900℃以上。
板坯切割根據(jù)成品尺寸要求切割成合理坯料；板坯熱裝保證連鑄坯在低溫區(qū)熱裝，且裝爐溫度盡量提高以節(jié)約能源；板坯再加熱考慮到一般含鈮(Nb)鋼在1150℃左右Nb(碳，氮)開始大量溶解，隨著Nb(碳，氮)的溶解，奧氏體晶粒將發(fā)生突然長(zhǎng)大，在鋼中加入微量鈦(Ti)可以將奧氏體晶粒粗化溫度提高到1250℃左右。加熱溫度過低、過高均不利，熱送時(shí)控制在鋼坯在爐加熱時(shí)間≥1.5小時(shí)，加熱溫度1180～1280℃；雙機(jī)架控制軋制采用兩階段控制軋制工藝，分別在奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)軋制。在生產(chǎn)中應(yīng)盡量控制好第二階段的開軋溫度，一般為850～950℃，適當(dāng)增大道次變形量；弛豫—析出控制(RPC)軋后弛豫時(shí)間10-60秒；控制冷卻研究表明，以低碳貝氏體為主的混合型組織具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，要得到該類組織，冷卻速度必須不小于5℃/s，一般在5～30℃/s之間，冷卻速度過低強(qiáng)度偏低；冷卻速度過大塑性、韌性較差；
矯直根據(jù)鋼板的厚度、終冷溫度和原始板型情況設(shè)定矯直參數(shù)，開矯溫度設(shè)定為450～650℃左右；消應(yīng)力處理鋼板矯直完后，在650℃～400℃溫度范圍內(nèi)快速完成剪切和收集過程，然后堆垛保溫0～60分鐘，在50-350℃溫度進(jìn)入爐進(jìn)行爐內(nèi)最終消應(yīng)力處理，溫度480-680℃，時(shí)間控制在30-60min；出爐空冷，鋼板出爐后采用空氣自然冷卻成成品。
本方案的工藝簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)適應(yīng)性強(qiáng)，與普通的Q345C/D級(jí)鋼的生產(chǎn)節(jié)奏相當(dāng)，對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低能耗的效果非常明顯。本方案熱態(tài)鑄坯可直接熱裝爐且鑄坯表面無裂紋，具有可大批量生產(chǎn)、節(jié)約能源和場(chǎng)地的顯著優(yōu)點(diǎn)。采用本方法生產(chǎn)的鋼板強(qiáng)度高，塑、韌性好，解決了純粹TMCP工藝生產(chǎn)的鋼板內(nèi)應(yīng)力大的問題，最終可獲得良好的板型，且用戶下料使用過程中鋼板不再發(fā)生變形。本方案在大工業(yè)生產(chǎn)條件下即使因意外因素造成的工藝參數(shù)的不穩(wěn)定，通過消應(yīng)力處理也能保證性能的穩(wěn)定。由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。
具體實(shí)施例方式為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過幾個(gè)具體實(shí)施方式
，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。
具體實(shí)施例方式
一鋼板的化學(xué)成分為C0.05％，Si0.35％，Mn1.45％，P0.01％、S0.008％，Mo0.17％，Al0.041％，B0.001％，Nb+Ti0.059，Ni0.28％，Cu0.44％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
用上述化學(xué)成分的鋼其軋制鋼板的工藝KR預(yù)脫硫終點(diǎn)硫S＝0.003％；轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳C＝0.04％；CAS吹氧時(shí)間(分鐘)10；LF出站溫度(℃)1668；板坯連鑄拉速(米/分鐘)1.9；
板坯切割定尺長(zhǎng)度(毫米)2200；板坯熱裝溫度(℃)740；板坯再加熱溫度(℃)1258；雙機(jī)架控制軋制溫度(℃)945；RPC軋后弛豫時(shí)間(秒)40；控制冷卻速度(℃/s)15；矯直溫度(℃)480；消應(yīng)力處理爐內(nèi)溫度(℃)650；出爐空冷。
所軋制的鋼板機(jī)械性能規(guī)格16mm；屈服強(qiáng)度(MPa)665；抗拉強(qiáng)度(MPa)754；斷后伸長(zhǎng)率(％)21；冷彎合格；V型縱向沖擊功(0℃)220、266、262；V型縱向沖擊功(-20℃)147、145、195。
具體實(shí)施例方式
二鋼板的化學(xué)成分為C0.06％，Si0.37％，Mn1.42％，P0.011％、S0.006％，Mo0.20％，Al0.041％，B0.0017％，Nb+Ti0.062，Ni0.26％，Cu0.38％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
用上述化學(xué)成分的鋼其軋制鋼板的工藝KR預(yù)脫硫終點(diǎn)硫S＝0.0034％；轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳C＝0.03％；CAS吹氧時(shí)間(分鐘)10；LF出站溫度(℃)1657；板坯連鑄拉速(米/分鐘)2.0；板坯切割定尺長(zhǎng)度(毫米)2200；板坯熱裝溫度(℃)630；板坯再加熱溫度(℃)1265；雙機(jī)架控制軋制溫度(℃)930；RPC軋后弛豫時(shí)間(秒)42；控制冷卻速度(℃/s)18；矯直溫度(℃)515；消應(yīng)力處理爐內(nèi)溫度(℃)648；出爐空冷。
所軋制的鋼板機(jī)械性能規(guī)格16mm；屈服強(qiáng)度(MPa)645；抗拉強(qiáng)度(MPa)740；斷后伸長(zhǎng)率(％)20.5；冷彎合格；V型縱向沖擊功(0℃)145、212、250；V型縱向沖擊功(-20℃)142、161、186。
具體實(shí)施例方式
三
鋼板的化學(xué)成分為C0.06％，Si0.36％，Mn1.39％，P0.008％、S0.006％，Mo0.15％，Al0.036％，B0.0014％，Nb+Ti0.058，Ni0.31％，Cu0.43％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
用上述化學(xué)成分的鋼其軋制鋼板的工藝KR預(yù)脫硫終點(diǎn)硫S＝0.003％；轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳C＝0.04％；CAS吹氧時(shí)間(分鐘)10；LF出站溫度(℃)1662；板坯連鑄拉速(米/分鐘)1.85；板坯切割定尺長(zhǎng)度(毫米)2200；板坯熱裝溫度(℃)650；板坯再加熱溫度(℃)1267；雙機(jī)架控制軋制溫度(℃)949；RPC軋后弛豫時(shí)間(秒)56；控制冷卻速度(℃/s)22；矯直溫度(℃)501；消應(yīng)力處理爐內(nèi)溫度(℃)650；出爐空冷。
所軋制的鋼板機(jī)械性能規(guī)格16mm；屈服強(qiáng)度(MPa)630；抗拉強(qiáng)度(MPa)760；斷后伸長(zhǎng)率(％)17；冷彎合格；V型縱向沖擊功(0℃)246、209、153；V型縱向沖擊功(-20℃)161、137、157。
具體實(shí)施例方式
四鋼板的化學(xué)成分為C0.07％，Si0.42％，Mn1.44％，P0.007％、S0.007％，Mo0.19％，Al0.042％，B0.0012％，Nb+Ti0.057，Ni0.26％，Cu0.41％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
用上述化學(xué)成分的鋼其軋制鋼板的工藝KR預(yù)脫硫終點(diǎn)硫S＝0.004％；轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳C＝0.05％；CAS吹氧時(shí)間(分鐘)10；LF出站溫度(℃)1660；板坯連鑄拉速(米/分鐘)1.95；板坯切割定尺長(zhǎng)度(毫米)2200；板坯熱裝溫度(℃)700；板坯再加熱溫度(℃)1286；雙機(jī)架控制軋制溫度(℃)930；RPC軋后弛豫時(shí)間(秒)38；控制冷卻速度(℃/s)17；矯直溫度(℃)493；消應(yīng)力處理爐內(nèi)溫度(℃)620；出爐空冷。
所軋制的鋼板機(jī)械性能規(guī)格16mm；屈服強(qiáng)度(MPa)645；抗拉強(qiáng)度(MPa)735；斷后伸長(zhǎng)率(％)16.5；冷彎合格；V型縱向沖擊功(0℃)271、258、204；V型縱向沖擊功(-20℃)180、183、176。
具體實(shí)施例方式
五鋼板的化學(xué)成分為C0.05％，Si0.41％，Mn1.46％，P0.009％、S0.008％，Mo0.16％，Al0.037％，B0.0018％，Nb+Ti0.063％，Ni0.24％，Cu0.45％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
用上述化學(xué)成分的鋼其軋制鋼板的工藝KR預(yù)脫硫終點(diǎn)硫S＝0.003％；轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳C＝0.04％；CAS吹氧時(shí)間(分鐘)10；LF出站溫度(℃)1665；板坯連鑄拉速(米/分鐘)1.9；板坯切割定尺長(zhǎng)度(毫米)2400；板坯熱裝溫度(℃)710；板坯再加熱溫度(℃)1261；雙機(jī)架控制軋制溫度(℃)947；RPC軋后弛豫時(shí)間(秒)52；控制冷卻速度(℃/s)20；矯直溫度(℃)530；消應(yīng)力處理爐內(nèi)溫度(℃)665；出爐空冷。
所軋制的鋼板機(jī)械性能規(guī)格20mm；屈服強(qiáng)度(MPa)625；抗拉強(qiáng)度(MPa)745；斷后伸長(zhǎng)率(％)18.5；冷彎合格；V型縱向沖擊功(0℃)179、191、224；V型縱向沖擊功(-20℃)155、223、236。
具體實(shí)施例方式
六鋼板的化學(xué)成分為C0.08％，Si0.39％，Mn1.4％，P0.01％、S0.005％，Mo0.21％，Al0.036％，B0.0014％，Nb+Ti0.065，Ni0.27％，Cu0.38％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
用上述化學(xué)成分的鋼其軋制鋼板的工藝KR預(yù)脫硫終點(diǎn)硫S＝0.004％；轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳C＝0.03％；CAS吹氧時(shí)間(分鐘)10；LF出站溫度(℃)1663；板坯連鑄拉速(米/分鐘)2；板坯切割定尺長(zhǎng)度(毫米)2400；板坯熱裝溫度(℃)630；板坯再加熱溫度(℃)1274；雙機(jī)架控制軋制溫度(℃)931；RPC軋后弛豫時(shí)間(秒)46；控制冷卻速度(℃/s)19；矯直溫度(℃)506；消應(yīng)力處理爐內(nèi)溫度(℃)649；出爐空冷。
所軋制的鋼板機(jī)械性能規(guī)格20mm；屈服強(qiáng)度(MPa)635；抗拉強(qiáng)度(MPa)735；斷后伸長(zhǎng)率(％)17.5；冷彎合格；V型縱向沖擊功(0℃)245、245、235；V型縱向沖擊功(-20℃)184、176、198。
具體實(shí)施例方式
七鋼板的化學(xué)成分為C0.06％，Si0.41％，Mn1.39％，P0.008％、S0.006％，Mo0.18％，Al0.039％，B0.0015％，Nb+Ti0.068，Ni0.25％，Cu0.41％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
用上述化學(xué)成分的鋼其軋制鋼板的工藝KR預(yù)脫硫終點(diǎn)硫S＝0.005％；轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳C＝0.04％；CAS吹氧時(shí)間(分鐘)10；LF出站溫度(℃)1659；板坯連鑄拉速(米/分鐘)1.85；板坯切割定尺長(zhǎng)度(毫米)2400；板坯熱裝溫度(℃)680；板坯再加熱溫度(℃)1277；雙機(jī)架控制軋制溫度(℃)924；RPC軋后弛豫時(shí)間(秒)48；控制冷卻速度(℃/s)17；矯直溫度(℃)488；消應(yīng)力處理爐內(nèi)溫度(℃)664；出爐空冷。
所軋制的鋼板機(jī)械性能規(guī)格20mm；屈服強(qiáng)度(MPa)650；抗拉強(qiáng)度(MPa)740；斷后伸長(zhǎng)率(％)19；冷彎合格；V型縱向沖擊功(0℃)252、259、263；V型縱向沖擊功(-20℃)224、166、175。
權(quán)利要求
1.一種非調(diào)質(zhì)液壓支架用板材的制造方法，其特征是該方法的工藝流程為鐵水機(jī)械攪拌脫硫(KR)預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→密封吹氬合金成分調(diào)整(CAS)處理→鋼包爐精煉(LF)→板坯連鑄→板坯切割→板坯熱裝→板坯再加熱→雙機(jī)架控制軋制→弛豫—析出控制(RPC)→控制冷卻→矯直→消應(yīng)力處理→出爐空冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板材的制造方法，其特征是所述的板坯連鑄是鑄坯厚度為150毫米的中薄板坯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板材的制造方法，其特征是所述的板坯熱裝是在板坯溫度為600～780℃的熱態(tài)時(shí)，進(jìn)入軋制前的板坯再加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板材的制造方法，其特征是所述的弛豫—析出控制(RPC)是在軋后弛豫時(shí)間為10-60秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板材的制造方法，其特征是所述控制冷卻的冷卻速度要大于5℃/S。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板材的制造方法，其特征是所述的消應(yīng)力處理，其中，爐外消應(yīng)力處理溫度為600～50℃，爐內(nèi)消應(yīng)力處理溫度為500～680℃。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種非調(diào)質(zhì)液壓支架用板材的制造方法技術(shù)方案，該方案的工藝流程為鐵水機(jī)械攪拌脫硫(KR)預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→密封吹氬合金成分調(diào)整(CAS)處理→鋼包爐精煉(LF)→板坯連鑄→板坯切割→板坯熱裝→板坯再加熱→雙機(jī)架控制軋制→弛豫—析出控制(RPC)→控制冷卻→矯直→消應(yīng)力處理→出爐空冷。所述的板坯連鑄是鑄坯厚度為150毫米的中薄板坯。所述的板坯熱裝是在板坯溫度為600～780℃的熱態(tài)時(shí)，進(jìn)入軋制前的板坯再加熱。所述的弛豫—析出控制(RPC)是在軋后弛豫時(shí)間為10－60秒。所述控制冷卻的冷卻速度要大于5℃/S。所述的消應(yīng)力處理，其中，爐外消應(yīng)力處理溫度為600～50℃，爐內(nèi)消應(yīng)力處理溫度為500～680℃。
文檔編號(hào)C21D9/70GK1947927SQ20061006955
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者孫瑋, 孫衛(wèi)華, 胡淑娥, 孫浩, 賀信萊, 劉曉東, 尚成嘉, 劉純, 王鈞, 李成軍, 夏佃秀 申請(qǐng)人:濟(jì)南鋼鐵股份有限公司, 北京科技大學(xué)