CN101857939A

CN101857939A - 高强高韧低合金结构带钢及生产方法

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Publication number: CN101857939A
Application number: CN 201010200507
Authority: CN
Inventors: 李正荣; 李军; 刘勇; 张开华; 余腾义; 叶晓瑜; 罗击; 李卫平; 左军; 黄徐晶
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2010-06-13
Filing date: 2010-06-13
Publication date: 2010-10-13

Abstract

本发明属冶金领域，具体涉及一种高强高韧低合金结构带钢及生产方法。本发明所解决的技术问题是提供了一种热轧工艺控制简单、生产成本低的Nb-V-Ti低合金高强度高韧性结构带钢及其生产方法。本发明高强高韧低合金结构带钢，其化学成分重量百分比为：C：≤0.010％，Si：0.30％～0.50％，Mn：1.20％～1.40％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Nb：0.010％～0.020％，V：0.04％～0.07％，Ti：0.006％～0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明高强高韧低合金结构带钢可用于输电铁塔、钢结构等对强度和韧性要求较高的零部件，具有生产方法简单、生产成本低等优点。

Description

高强高韧低合金结构带钢及生产方法

技术领域

本发明属冶金领域，涉及高强高韧低合金结构带钢及生产方法。

背景技术

用于各种结构件的钢板是通过焊接组合而得到的，在这些应用中，对钢板的性能要求为：强度必须达到设计负荷，高的低温韧性足以防止结构件中会发生的脆性断裂，同时能确保得到具有良好的力学性能的无缺陷焊接接头的焊接性能。由于通过单一的合金强化一股会恶化板材的韧性和焊接性，所以通过适当的工艺设计，使综合性能得到最大优化是十分必要的。强度和低温韧性主要是由显微组织的特征所决定，在简单的显微组织中如铁素体-珠光体，铁素体晶粒尺寸、珠光体的体积分数以及铁素体晶粒中的细小析出相等显微组织参数常常被用来描述组织特征。为得到好的焊接性能，采用低化学成分和低碳当量(Ceq)的设计是很必要的，但是低Ceq也能降低强度，因此，应添加Nb、V、Ti等合金元素以既提高强度又不损失焊接性能。

表1为420MPa级结构钢常规化学成分。

表1化学成分范围(重量百分比)/％

C	Si	Mn	P	S	Nb	V	Ti	Cr	Ni	Cu	N	Mo	Als
C	Si	Mn	P	S	Nb	V	Ti	Cr	Ni	Cu	N	Mo	Als	≤0.20	≤0.50	≤1.70	≤0.025	≤0.020	≤0.07	≤0.20	≤0.20	≤0.30	≤0.80	≤0.30	≤0.015	≤0.20	≤0.015

由表1可看出其合金元素多，成本高。申请号为“200610048072.9”的中国专利申请“具有高焊接热影响区韧性的高强钢及其制造方法”中采用了较高的Mn、Nb、Mo、Cu、Ni、Cr含量的材料，并且轧制采用两段轧制工艺和轧后热处理工艺，生产成本高，工艺控制复杂。

发明内容

本发明所解决的第一个技术问题是提供热轧工艺控制简单、生产成本低的Nb-V-Ti低合金高强度高韧性结构带钢。

本发明高强高韧低合金结构带钢，其化学成分重量百分比为：C：≤0.010％，Si：0.30％～0.50％，Mn：1.20％～1.40％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Nb：0.010％～0.020％，V：0.04％～0.07％，Ti：0.006％～0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其中，上述高强高韧低合金结构带钢屈服强度≥420MPa。

其中，上述高强高韧低合金结构带钢抗拉强度≥520MPa。

其中，上述高强高韧低合金结构带钢延伸率≥18％。

其中，上述高强高韧低合金结构带钢-40℃时的冲击功≥34J。

其中，上述高强高韧低合金结构带钢由下述方法制备：该方法包括加热、热轧、层流冷却、卷取步骤；其中，加热步骤中的温度为1200℃～1250℃，热轧步骤中的终轧温度为900℃～940℃，层流冷却、卷取步骤中的温度为630℃～670℃。

进一步的，上述方法为：加热钢坯至1200℃～1250℃后，经两粗轧机粗轧成中间坯；保温后进入精轧机组，轧制成钢卷，终轧温度900℃～940℃；然后经层流冷却后进入卷取机，层流冷却后卷取步骤中的温度为630℃～670℃。实际生产中可采用常用的机组和设备对各种上述的钢种的钢坯进行轧制以生产需要的钢卷，但最主要的控制是3个主要步骤的温度在上述的要求范围之内。

本发明所解决的第二个技术问题是提供一种上述低合金高强度高韧性结构带钢的制备方法。

本发明的低合金高强度高韧性结构带钢的制备方法，其生产步骤与现有热轧带钢工艺步骤基本相同，包括加热、热轧、层流冷却、卷取步骤，其中，加热步骤中的温度为1200℃～1250℃，热轧步骤中的终轧温度为900℃～940℃，卷取步骤中的温度为630℃～670℃。

进一步的，上述方法为：加热钢坯至1200℃～1250℃后，经两粗轧机粗轧成中间坯；保温后进入精轧机组，轧制成钢卷，终轧温度900℃～940℃；然后经层流冷却后进入卷取机卷取得带钢，卷取步骤中的温度为630℃～670℃。实际生产中可采用常用的机组和设备对各种上述的钢种的钢坯进行轧制以生产需要的钢卷，但最主要的控制是3个主要步骤中的温度在上述的范围之内。

在本发明中，在加热阶段，为了获得高的奥氏体固溶Nb含量和细小的奥氏体晶粒，所述加热步骤中的温度为1200℃～1250℃。

所述热轧步骤中的终轧温度为900℃～940℃，有利于降低屈强比和减小轧制负荷。

当卷取温度低于630℃左右时，容易产生贝氏体等异常组织，且铌(钒)的碳氮化物析出困难。因此，卷取步骤中的温度为630℃～670℃。

本发明的有益效果是：通过控制钢中的铌、钒、钛含量和热轧工艺，得到一种低合金结构带钢，且该低合金结构带钢具有强度高、韧性好、焊接性能好等优良的综合性能。其制备方法还具有具有热轧工艺控制难度小、可操作性强、方法简单、成本低等优点。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步的描述。

本发明方法可采用热轧机组生产高强高韧低合金结构带钢。可将加热钢坯至1200℃～1250℃后，经两个可逆式粗轧机粗轧成中间坯，再经热卷箱保温后进入六机架精轧机组，轧制成的钢卷，终轧温度900℃～940℃。然后经层流冷却后进入卷取机卷取得带钢，卷取步骤中的温度为630℃～670℃。实际生产中可采用常用的机组和设备对各种上述的钢种的钢坯进行轧制以生产需要的钢卷，但最主要的控制是3个主要步骤中的温度在上述的范围之内。

实例一本发明高强高韧低合金结构带钢的生产及性能测定

采用1450热轧机组(6机架精轧机)生产高强高韧低合金结构带钢。起始的钢坯的化学成分重量百分比为：C：0.07％，Si：0.37％，Mn：1.30％，P：0.014％，S：0.008％，Nb：0.014％，V：0.04％，Ti：0.012％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取。钢坯200mm×1150mm×11000mm经1218℃加热后，经两个可逆式粗轧机6道次粗轧成35mm×1150mm×Cmm(厚×宽×长，生产的钢卷的长度用C表示，后同)的中间坯，再经热卷箱保温后进入六机架精轧机组，轧制成6.0mm×1150mm×Cmm的钢卷，终轧温度为915℃。经层流冷却后进入卷取机卷取得带钢，卷取步骤中的温度为642℃。生产得到规格为6.0mm×1150mm×Cmm的高强高韧低合金结构带钢。

经测定，生产的高强高韧低合金结构带钢的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率和低温冲击功(半尺寸冲击功。冲击功的标准尺寸是10mm×10mm×55mm，但当钢板厚度小10mm时，规定可用7.5mm×10mm×55mm和5.0mm×10mm×55mm的试样，它们分别被简称为3/4尺寸和半尺寸)分别为455MPa、540MPa、30％、103J。

本发明实例中的屈服强度、抗拉强度、延伸率和低温冲击功的测定方法都是按国家标准进行测定的。冲击功根据厚度不同分别可以进行以上3种方法测定，这也是国家标准规定的。本产品厚度为6.0mm，所以加工试样为5.0mm×10mm×55mm，对较厚的带钢如11.6mm和8.6mm等厚度规格产品要进行10mm×10mm×55mm和7.5mm×10mm×55mm测定冲击功。

实例二本发明高强高韧低合金结构带钢的生产及性能测定

采用1450热轧机组(6机架精轧机)生产高强高韧低合金结构带钢，钢坯的化学成分重量百分比为：C：0.07％，Si：0.33％，Mn：1.35％，P：0.015％，S：0.006％，Nb：0.018％，V：0.06％，Ti：0.011％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取，具体过程参见实施例一。其热轧步骤中加热温度为1226℃，热轧步骤中的终轧温度为927℃，卷取步骤中的温度为639℃。生产得到规格为6.0mm×1150mm×Cmm的高强高韧低合金结构带钢。

经测定，生产的高强高韧低合金结构带钢的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率和低温冲击功(半尺寸)分别为490MPa、585MPa、29％、107J。

实例三本发明高强高韧低合金结构带钢的生产及性能测定

采用1450热轧机组(6机架精轧机)生产高强高韧低合金结构带钢，钢坯的化学成分重量百分比为：C：0.06％，Si：0.30％，Mn：1.20％，P：0.013％，S：0.007％，Nb：0.011％，V：0.06％，Ti：0.019％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取，具体过程参见实施例一。其加热步骤中的温度为1240℃，热轧步骤中的终轧温度为935℃，卷取步骤中的温度为660℃。生产得到规格为11.6mm×1150mm×Cmm的高强高韧低合金结构带钢。

经测定，生产的高强高韧低合金结构带钢的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率和低温冲击功(全尺寸)分别为440MPa、525MPa、32％、196J。

实例四本发明高强高韧低合金结构带钢的生产及性能测定

采用1450热轧机组(6机架精轧机)生产高强高韧低合金结构带钢，具体过程参见实施例一。钢坯的化学成分重量百分比为：C：0.09％，Si：0.50％，Mn：1.38％，P：0.012％，S：0.008％，Nb：0.018％，V：0.04％，Ti：0.006％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产过程为：钢坯→热轧→层流冷却→卷取，其加热步骤中的温度为1200℃，热轧步骤中的终轧温度为905℃，卷取步骤中的温度为635℃。生产得到规格为8.6mm×1150mm×Cmm的高强高韧低合金结构带钢。

经测定，生产的高强高韧低合金结构带钢的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率和低温冲击功(3/4尺寸)分别为485MPa、550MPa、30％、162J。

当碳含量不大于0.12％时，可采用焊接裂纹敏感性指数(Pcm)代替碳当量评估钢材的可焊性。Pcm应由熔炼分析成分并采用以下公式计算，其值≤0.20％为佳。

Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。

本发明高强高韧低合金结构带钢的Pcm约为0.15％，具有好的焊接性能。

Claims

1.高强高韧低合金结构带钢，其特征在于：其化学成分重量百分比为：C：≤0.010％，Si：0.30％～0.50％，Mn：1.20％～1.40％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Nb：0.010％～0.020％，V：0.04％～0.07％，Ti：0.006％～0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高强高韧微合金结构钢，其特征在于：其屈服强度≥420MPa。

3.根据权利要求1所述的高强高韧低合金结构带钢，其特征在于：其抗拉强度≥520MPa。

4.根据权利要求1所述的高强高韧低合金结构带钢，其特征在于：其延伸率≥20％。

5.根据权利要求1所述的高强高韧低合金结构带钢，其特征在于：其-40℃时的冲击功≥34J。

6.权利要求1～5任一项所述的高强高韧低合金结构带钢的生产方法，包括加热、热轧、层流冷却、卷取步骤，其特征在于：加热步骤中的温度为1200℃～1250℃，热轧步骤中的终轧温度为900℃～940℃，卷取步骤中的温度为630℃～670℃。

7.根据权利要求6所述的高强高韧低合金结构带钢的生产方法，其特征在于包括以下步骤：加热钢坯至1200℃～1250℃后，经粗轧机粗轧成中间坯；中间坯保温后进入精轧机组，轧制成钢卷，终轧温度900℃～940℃；然后经层流冷却后进入卷取机卷取得带钢，层流冷却后及卷取步骤中的温度为630℃～670℃。