CN102181784B - 一种610MPa高强度高韧性厚钢板制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种610MPa高强度高韧性厚钢板制备方法，其化学成分按重量百分数为：C:0.03~0.10%,Si:0.10~0.50%,Mn:1.00~1.80%,Ti:0.010~0.030%，Nb:0.02~0.09%，Cu:0.10~0.50%，Ni:0.15~0.60%，Mo:0.15~0.60%，余量为Fe。本发明采用控轧控冷工艺控制技术，优点在于采用低碳成分，利用Mo、Ni等元素提高淬火性，Nb、V、Ti等元素细化晶粒，经本发明生产的钢板较同等级钢板综合力学性能大幅改善：轧态钢板抗拉强度≥610MPa，屈服强度≥490MPa，延伸率≥19%，钢板厚度1/4处-60℃低温冲击功均值≥200J，钢板厚度1/2处-60℃低温冲击功均值≥100J，制备钢板厚度50～60mm，钢板焊接适应性良好，微观组织为板条、粒状贝氏体和少量铁素体。
Description
技术领域
本发明涉及一种610MPa高强度高韧性厚钢板制备方法。采用控轧控冷方法进行性能控制。
背景技术
在此处键钢板强度提升后，如何保证其仍具有较高的塑性和韧性，实现高强度高韧性的最佳匹配一直是中厚板产品开发中的一个难题。国内外中厚板开发一直在朝着以下方向发展，第一是钢板使用环境温度逐步降低，这对低温韧性提出了更高的要求；第二是钢板强度逐步提高，从最初的490MPa已经提升至610MPa、780MPa等。特别是厚规格钢板，强度大幅提升后，如何控制韧性、塑性，则一直是科研人员不断研究的一项重要课题。
为保证钢板性能，国内同等级别和厚度的钢板多采用调质处理。本发明采用较低碳含量的微合金钢坯，利用控轧控冷技术，在宽厚板生产线制备出了一种610MPa的高强度高韧性厚钢板，生产工艺简单有效，易于控制；钢板焊接适应性好、实现了高强度、高韧性的良好匹配。这对于厚规格的高强度钢板的开发提供了参考经验。
发明内容
本发明涉及到一种610MPa的高强度高韧性厚钢板的制备方法，同时满足高强度、高韧性要求。钢板成分设计中采用了较低的碳含量及碳当量，使得钢板拥有良好的焊接适应性。采用低碳成分，利用Mo、Ni等元素提高淬火性，Nb、V、Ti等元素细化晶粒，经本发明制造的高强度高韧性厚钢板，抗拉强度≥610MPa，屈服强度≥490MPa，延伸率≥19%，钢板厚度1/4处-60℃低温冲击功均值≥200J，钢板厚度1/2处-60℃低温冲击功均值≥100J，制备钢板厚度50～60mm，获得微观组织为板条、粒状贝氏体和少量铁素体。
本发明提供了一种在宽厚板生产线上，采用控轧控冷工艺控制技术，制备610MPa的高强度高韧性厚钢板的方法。
本发明制备的610MPa高强度高韧性厚钢板，其化学成分按重量百分数为：C: 0.03~0.10%, Si: 0.10~0.50%, Mn: 1.00~1.80%, Ti: 0.010~0.030%，Nb: 0.02~0.09%，Cu: 0.10~0.50%，Ni: 0.15~0.60%，Mo: 0.15~0.60%，余量为 Fe，生产钢板厚度规格为50~60mm，钢板微观组织为板条、粒状贝氏体和少量铁素体。
本发明采用上述化学成分钢坯，制备的钢板可满足抗拉强度≥610MPa，屈服强度≥490MPa，延伸率≥19%，钢板厚度1/4处-60℃低温冲击功均值≥200J，钢板厚度1/2处-60℃低温冲击功均值≥100J，其生产工艺具体如下：
1、加热制度：加热炉分为3个加热段和1个均热段，将钢坯加热到1150～1200℃，其中第一加热段加热时间控制在45～60min，第二加热段加热时间控制在45～60min，第三加热段加热时间控制在60～90min，均热段加热时间控制在45～60min，保证钢坯在炉内加热均匀性，同时实现细化晶粒元素Nb、Ti的充分溶解，并避免发生粗化；
2、轧制工艺：严格控制生产钢板压缩比≥6.0，既铸坯厚度与成品板厚度之比，轧制分两阶段轧制，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制，第一阶段为再结晶区轧制，开轧温度1100～1150℃，分为7～8道次轧制完毕，其中第4道次开始压下率≥10%，并依次提高，再结晶区轧制最后2道次压下率≥20%，再结晶区轧制总压下率≥60%，其计算方法为：（钢坯厚度-中间坯厚度）×100% / 钢坯厚度；
中间坯待温厚度控制为成品板厚度的1.5～4倍；
未再结晶区轧通过4道次将中间坯轧到成品板厚度，开轧温度处于830～930℃，道次压下率控制在15～28%；终轧温度处于760～850℃。
3、水冷工艺：热轧后进行层流冷却，钢板出水后表面温度控制在350～450℃，冷却速度控制在12～20℃/s；
本发明的优点在于，采用低碳成分，利用Mo、Ni等元素提高淬火性，Nb、V、Ti等元素细化晶粒，经本发明生产的钢板较同等级钢板综合力学性能大幅改善：轧态钢板抗拉强度≥610MPa，屈服强度≥490MPa，延伸率≥19%，钢板厚度1/4处-60℃低温冲击功均值≥200J，钢板厚度1/2处-60℃低温冲击功均值≥100J，制备钢板厚度50～60mm，钢板焊接适应性良好，微观组织为板条、粒状贝氏体和少量铁素体。
附图说明
图1.1为实施例1钢板沿厚度方向1/4处典型微观组织照片。
图1.2为实施例1钢板沿厚度方向1/2处典型微观组织照片。
图2.1为实施例2钢板沿厚度方向1/4处典型微观组织照片。
图2.1为实施例2钢板沿厚度方向1/2处典型微观组织照片。
图3.1为实施例2钢板沿厚度方向1/4处典型微观组织照片。
图3.2为实施例2钢板沿厚度方向1/2处典型微观组织照片。
图4.1为实施例2钢板沿厚度方向1/4处典型微观组织照片。
图4.2为实施例2钢板沿厚度方向1/2处典型微观组织照片。
图5.1为实施例2钢板沿厚度方向1/4处典型微观组织照片。
图5.2为实施例2钢板沿厚度方向1/2处典型微观组织照片。
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50mm的钢板。中间坯厚度100mm。控轧控冷工艺处理后，钢板性能优异，其化学成分如表1.1所示，控轧控冷工艺如表1.2所示，钢板的力学性能如表1.3所示。钢板的微观组织见图1.1、图1.2。
表1.1 实施例1实测化学成分（重量百分数%，其余为Fe）
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | Ti | Nb | Ni | Mo | Cu |
| S1 | 0.03 | 0.18 | 1.50 | 0.006 | 0.002 | 0.015 | 0.031 | 0.31 | 0.32 | 0.31 |
表1.2 实施例1控轧和控冷工艺参数
表1.3实施例1钢板力学性能
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55mm的钢板。中间坯厚度95mm。控轧控冷工艺处理后，钢板性能优异，其化学成分如表2.1所示，控轧控冷工艺如表2.2所示，钢板的力学性能如表2.3所示。钢板的微观组织见图2.1、图2.2。
表2.1 实施例2实测化学成分（重量百分数%，其余为Fe）
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | Ti | Nb | Ni | Mo | Cu |
| S2 | 0.04 | 0.19 | 1.51 | 0.006 | 0.002 | 0.013 | 0.039 | 0.38 | 0.35 | 0.34 |
表2.2 实施例2控轧和控冷工艺参数
表2.3实施例2钢板力学性能
实施例3
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。中间坯厚度100mm。控轧控冷工艺处理后，钢板性能优异，其化学成分如表3.1所示，控轧控冷工艺如表3.2所示，钢板的力学性能如表3.3所示。钢板的微观组织见图3.1、图3.2。
表3.1 实施例3实测化学成分（重量百分数%，其余为Fe）
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | Ti | Nb | Ni | Mo | Cu |
| S3 | 0.05 | 0.20 | 1.55 | 0.006 | 0.002 | 0.013 | 0.047 | 0.40 | 0.38 | 0.35 |
表3.2 实施例3控轧和控冷工艺参数
表3.3实施例3钢板力学性能
实施例4
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57mm的钢板。中间坯厚度100mm。控轧控冷工艺处理后，钢板性能优异，其化学成分如表4.1所示，控轧控冷工艺如表4.2所示，钢板的力学性能如表4.3所示。钢板的微观组织见图4.1、图4.2。
表4.1 实施例4实测化学成分（重量百分数%，其余为Fe）
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | Ti | Nb | Ni | Mo | Cu |
| S4 | 0.08 | 0.20 | 1.20 | 0.006 | 0.002 | 0.013 | 0.07 | 0.17 | 0.38 | 0.17 |
表4.2 实施例4控轧和控冷工艺参数
表4.3实施例4钢板力学性能
实施例5
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59mm的钢板。中间坯厚度118mm。控轧控冷工艺处理后，钢板性能优异，其化学成分如表5.1所示，控轧控冷工艺如表5.2所示，钢板的力学性能如表5.3所示。钢板的微观组织见图5.1、图5.2。
表5.1 实施例5实测化学成分（重量百分数%，其余为Fe）
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | Ti | Nb | Ni | Mo | Cu |
| S5 | 0.10 | 0.20 | 1.10 | 0.006 | 0.002 | 0.019 | 0.09 | 0.45 | 0.30 | 0.25 |
表5.2 实施例5控轧和控冷工艺参数
表5.3实施例5钢板力学性能
Claims (1)
1.一种610MPa高强度高韧性厚钢板制备方法，其化学成分按重量百分数为：C：0.03～0.10％，Si：0.10～0.50％，Mn；1.00～1.80％，Ti：0.010～0.030％，Nb：0.02～0.09％，Cu：0.10～0.50％，Ni：0.15～0.60％，Mo：0.15～0.60％，余量为Fe，生产钢板厚度规格为50～60mm，钢板微观组织为板条、粒状贝氏体和少量铁素体，其特征在于：
(1)、加热制度：加热炉分为3个加热段和1个均热段，将钢坯加热到1150～1200℃，其中第一加热段加热时间控制在45～60min，第二加热段加热时间控制在45～60min，第三加热段加热时间控制在60～90min，均热段加热时间控制在45～60min；
(2)、轧制工艺：严格控制生产钢板压缩比≥6.0，既铸坯厚度与成品板厚度之比，轧制分两阶段轧制，即再结晶区轧制和未再结晶区轧制，第一阶段为再结晶区轧制，开轧温度1100～1150℃，分为7～8道次轧制完毕，其中第4道次开始压下率≥10％，并依次提高，再结晶区轧制最后2道次压下率≥20％，再结晶区轧制总压下率≥60％，其计算方法为：(钢坯厚度-中间坯厚度)×100％/钢坯厚度；
(3)、中间坯待温厚度控制为成品板厚度的1.5～4倍；
(4)、未再结晶区轧通过4道次将中间坯轧到成品板厚度，开轧温度处于830～930℃，道次压下率控制在15～28％，终轧温度处于760～850℃；
(5)、水冷工艺：热轧后进行层流冷却，钢板出水后表面温度控制在350～450℃，冷却速度控制在12～20℃/s。
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