CN101831594B - 一种低温环境下使用的高强度钢板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种低温环境下使用的高强度钢板的制造方法。钢的化学成分按质量百分数为:C:0.06~0.10%,Si:0.10~0.40%,Mn:0.9~1.40%,Ti:0.010~0.030%,V:0.01~0.06%,Cr:0.0~0.40%,Ni:0.10~0.30%,Mo:0.10~0.30%,余量为Fe,成分碳当量要求≤0.45%,生产钢板厚度规格为10~60mm。采用控轧控冷和热处理工艺进行性能控制,优点在于,生产的钢板较同等级钢板综合力学性能大幅改善:厚度处于10~60mm,屈服强度可稳定达到≥490MPa,抗拉强度可稳定达到60Kg级,-60℃低温冲击功均值稳定达到≥100J,完全能够满足在-60℃的低温环境下对钢板的高性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温环境下使用的高强度钢板的制造方法,采用控轧控冷和热处理工艺进行性能控制。
背景技术
目前国内低温环境使用的高强度钢板种类较少,多数局限于低温容器类。在其它低温环境下,亦需要可供低温环境使用的、性能优异的高强度钢板。国内供低温使用的钢板研发存在三个难点,一是钢板使用环境温度越来越低,从-20℃已降低至-60℃;二是钢板强度越来越高,抗拉强度从40Kg级提升至60Kg级;三是冲击韧性要求越来越高,从国标要求向用户与生产厂家相互协商发展,提高低温冲击功值要求。
本发明采用较低碳含量的微合金钢坯,利用控轧控冷和热处理方法,在宽厚板生产线制备出了可供-60℃低温环境下使用的高强度钢板。不仅生产工艺简单有效,易于控制,而且钢板焊接适应性好、具有高强度、高韧性。
本发明涉及到的供低温环境下使用的高强度钢板,既要满足强度、韧性的要求,还要保证钢板具有较低的碳含量及碳当量,拥有良好的焊接适应性。综合考虑各方面要求,本发明采用低碳成分,利用V、Ti元素细化晶粒,采用Mo、Cr提高钢板热处理中的淬透层厚度,保证强度,同时加入Ni元素改善钢板在-60℃低温环境下的冲击韧性。经本发明制造的供低温环境下使用的高强度钢板,厚度处于10~60mm,抗拉强度可稳定达到60Kg,-60℃低温冲击功均值稳定达到≥100J,完全能够满足在-60℃的低温环境下对钢板的高性能要求。
发明内容
针对目前国内市场对低温环境使用钢板的需求,本发明提供了一种在宽厚板生产线上,采用控轧控冷和热处理工艺控制技术,生产供-60℃低温环境下使用的高强度钢板的制造方法。
本发明制备的供低温环境下使用的高强度钢板,其化学成分按质量百分数为:C:0.06~0.10%,Si:0.10~0.40%,Mn:0.9~1.40%,Ti:0.010~0.030%,V:0.01~0.06%,Cr:0.0~0.40%,Ni:0.10~0.30%,Mo:0.10~0.30%,余量为Fe,成分碳当量要求≤0.45%,生产钢板厚度规格为10~60mm,钢板微观组织为铁素体+回火索氏体+回火贝氏体组织。
本发明采用上述化学成分钢坯,通过控轧控冷和热处理工艺生产了屈服强度≥490MPa,抗拉强度≥630MPa,延伸率≥18%,-60℃的V型冲击功均值≥100J的钢板,其生产工艺具体如下:
1、加热制度:将钢坯加热到1200~1250℃,保证钢坯均热时间0.5~1.0小时;
2、轧制工艺:严格控制生产钢板压缩比≥4.0,轧制分两阶段轧制,即再结晶区轧制和未再结晶区轧制,加大钢坯在再结晶区轧制道次压下率,使其稳定大于8%,要求至少有2道稳定≥15%;中间待温厚度控制在成品厚度的2.0~4.0倍,控制未再结晶区开轧温度为820~850℃,终轧温度在800~820℃。
3、水冷工艺:热轧后进行水冷,终冷温度控制在650~720℃,冷却速度控制在5~12℃/s;
4、热处理工艺:采用淬火加回火对钢板进行处理。钢板淬火温度要求在完全奥氏体化温度以上30~50℃,本发明采用910~950℃,保证钢板心部达到此温度的时间在20min以上;回火处理时,采用回火温度620~700℃,保温时间大于20min,保证钢板回火温度和保温时间的匹配,获得较高强度的同时具有较好的冲击韧性。
本发明的加热制度旨在提高钢坯各个位置加热均匀性。避免温度过高或过低。加热温度过高时,钢坯中加入的细化晶粒元素Nb、Ti等则被完全溶解,钢中原始奥氏体晶粒则开始长大、粗化;加热温度过低时,则合金元素不能充分的固溶,影响了后续在轧制过程中的析出强化作用。利用V、Ti元素碳化物钉轧原始奥氏体晶界的作用,细化奥氏体晶粒。
本发明的优点在于,采用较低碳(C:0.06~0.10%)及低的碳当量,改善钢板焊接适应性,利用V、Ti微合金化细化钢板晶粒,添加Mo-Cr提高钢板强度,利用Ni元素改善钢板-60℃冲击韧性。采用控轧控冷和热处理工艺技术,本发明生产的钢板较同等级钢板综合力学性能大幅改善:厚度处于10~60mm,屈服强度可稳定达到≥490MPa,抗拉强度可稳定达到60Kg级,-60℃低温冲击功均值稳定达到≥100J,完全能够满足在-60℃的低温环境下对钢板的高性能要求。钢板焊接适应性良好,微观组织为铁素体+回火索氏体+回火贝氏体。
实施例1
根据本发明的化学成分范围,在宽厚板生产线上生产出了厚度为10mm的钢板。经热处理后,钢板性能优异,其化学成分如表1所示,控轧控冷工艺如表2所示,热处理工艺参数如表3所示,钢板的力学性能如表4所示。
表1实施例实测化学成分(质量分数%,其余为Fe)
表2实施例1控轧和控冷工艺参数
表3实施例1热处理工艺参数
表4实施例1产品力学性能
钢板具有优良的-60℃低温冲击性能,其韧脆转变温度为-85℃,保证了材料具有较大的安全使用范围。
实施例2
根据本发明的化学成分范围,在宽厚板生产线上生产出了厚度为60mm的钢板,经热处理后,钢板性能优异,其化学成分如表5所示,控轧控冷工艺如表6所示,热处理工艺参数如表7所示,钢板的力学性能如表8所示。
表5实施例2实测化学成分(质量分数%,其余为Fe)
表6实施例2控轧和控冷工艺参数
表7实施例2热处理工艺参数
表8实施例2产品力学性能
实施例2中的60mm厚度钢板在不同位置同样具有优良的-60℃低温冲击性能,而且钢板1/4厚度的韧脆转变温度在-95℃,钢板心部的韧脆转变温度在-75℃,保证了较厚钢板在整个厚度方向拥有良好的低温冲击性能均匀性,提高了材料的安全运行系数。
Claims (1)
1.一种低温环境下使用的高强度钢板的制造方法,钢的化学成分按质量百分数为:C:0.06~0.10%,Si:0.10~0.40%,Mn:0.9~1.40%,Ti:0.010~0.030%,V:0.01~0.06%,Cr:0.0~0.40%,Ni:0.10~0.30%,Mo:0.10~0.30%,余量为Fe,成分碳当量要求≤0.45%,其特征在于:
(1)加热制度:将钢坯加热到1200~1250℃,保证钢坯均热时间0.5~1.0小时;
(2)轧制工艺:控制生产钢板压缩比≥4.0,轧制分两阶段轧制,即再结晶区轧制和未再结晶区轧制,加大钢坯在再结晶区轧制道次压下率,使其稳定大于8%,要求至少有2道稳定≥15%;中间待温厚度控制在成品厚度的2.0~4.0倍,控制未再结晶区开轧温度为820~850℃,终轧温度在800~820℃;
(3)水冷工艺:热轧后进行水冷,终冷温度控制在650~720℃,冷却速度控制在5~12℃/s;
(4)热处理工艺:钢板淬火温度910~950℃,保证钢板心部达到此温度的时间在20min以上,回火处理时,采用回火温度620~700℃,保温时间大于20min,保证钢板回火温度和保温时间的匹配,获得较高强度的同时具有较好的冲击韧性。
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