CN103602894A

CN103602894A - 高韧性高强度钢板及其制备方法

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Publication number: CN103602894A
Application number: CN201310558459.9A
Authority: CN
Inventors: 任丽芳; 袁晓鸣; 姜秉坤; 郑永春; 寇沙沙; 王俊刚; 卢晓禹
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd; Inner Mongolia Baotou Steel Union Co Ltd
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明公开了一种高韧性高强度钢板，其材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.05～0.09%、Si0.10～0.30%、Mn1.70～2.00%、Nb0.04～0.07%、Ti0.06～0.12%、稀土RE0.001～0.003%、酸溶铝Als0.030～0.040%、P≤0.015%、S≤0.005%，余量为Fe。本发明还公开了一种高韧性高强度钢板的制备方法，包括：连铸坯加热、轧制、冷却和卷取。本发明的高韧性高强度钢板具有良好的热切割性、冷弯性和焊接性，适用于大型工程机械诸如集装箱、起重机、挖掘机、自卸车等设备承重的结构梁部位。

Description

高韧性高强度钢板及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料领域，具体地说，涉及一种高韧性高强度钢板及其制备方法。

背景技术

目前工程机械用高强度钢板被广泛用于要求强度高、韧性好的工程、采矿等机械产品上，如集装箱、起重机、挖掘机、自卸车及各种矿山机械等。工程机械用高强度钢板的代表BS600MC系列钢板，屈服强度约为650MPa，抗拉强度约为740MPa，其缺点是钢的冲击韧性、冷弯性和焊接性还有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高韧性高强度钢板，具有良好综合力学性能和焊接性能。

本发明的技术方案如下：

一种高韧性高强度钢板，其材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.05～0.09%、Si0.10～0.30%、Mn1.70～2.00%、Nb0.04～0.07%、Ti0.06～0.12%、稀土RE0.001～0.003%、酸溶铝Als0.030～0.040%、P≤0.015%、S≤0.005%，余量为Fe。

进一步，所述高韧性高强度钢板材料的化学成分的质量百分含量还包括：Mo0.10～0.30%和/或者B0.0010～0.0020%。

进一步：所述稀土RE为Ce。

进一步：所述高韧性高强度钢板材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.05%、Si0.30%、Mn2.00%、P0.010%、S0.005%、Als0.030%、Nb0.040%、Ti0.12%、B0.0020%和Ce0.0010%；或者，C0.08%、Si0.15%、Mn1.80%、P0.008%、S0.005%、Als0.038%、Nb0.06%、Ti0.070%、Mo0.10%、B0.0015%和Ce0.0015%；或者，C0.07%、Si0.10%、Mn1.85%、P0.013%、S0.005%、Als0.034%、Nb0.070%、Ti0.060%、Mo0.15%和Ce0.0020%；或者，C0.09%、Si0.20%、Mn1.70%、P0.015%、S0.003%、Als0.040%、Nb0.05%、Ti0.090%、Mo0.30%、B0.0010%和Ce0.0030%。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种高韧性高强度钢板的制备方法，可以制备具有良好综合力学性能和焊接性能的高韧性高强度钢板。

本发明的另一技术方案如下：

一种高韧性高强度钢板的制备方法，包括：连铸坯加热、轧制、冷却和卷取，制备得到的所述高韧性高强度钢板的化学成分的质量百分含量包括：C0.05～0.09%、Si0.10～0.30%、Mn1.70～2.00%、Nb0.04～0.07%、Ti0.06～0.12%、稀土RE0.001～0.003%、酸溶铝Als0.030～0.040%、P≤0.015%、S≤0.005%，余量为Fe。

进一步，制备得到的所述高韧性高强度钢板的化学成分的质量百分含量还包括：Mo0.10～0.30%和/或者B0.0010～0.0020%。

进一步：所述连铸坯加热的温度为1250℃，所述连铸坯加热的时间为260～320min。

进一步：所述轧制包括粗轧和精轧，所述粗轧采用2机架轧机粗轧，所述粗轧的开轧温度为1170～1220℃，所述粗轧的终轧温度为1020～1070℃；所述精轧采用7机架连续变凸度（Continuously variable crown，cvc）轧机精轧，所述精轧的开轧温度为960～980℃，所述精轧的终轧温度为900～940℃。

进一步：所述冷却采用层流冷却，所述冷却的时间为15s；所述卷取的温度为550～580℃。

进一步，制备得到的所述高韧性高强度钢板的化学成分的质量百分含量包括：C0.05%、Si0.30%、Mn2.00%、P0.010%、S0.005%、Als0.030%、Nb0.040%、Ti0.12%、B0.0020%和Ce0.0010%；或者，C0.08%、Si0.15%、Mn1.80%、P0.008%、S0.005%、Als0.038%、Nb0.06%、Ti0.070%、Mo0.10%、B0.0015%和Ce0.0015%；或者，C0.07%、Si0.10%、Mn1.85%、P0.013%、S0.005%、Als0.034%、Nb0.070%、Ti0.060%、Mo0.15%和Ce0.0020%；或者，C0.09%、Si0.20%、Mn1.70%、P0.015%、S0.003%、Als0.040%、Nb0.05%、Ti0.090%、Mo0.30%、B0.0010%和Ce0.0030%。

本发明的技术效果如下：

1、本发明的高韧性高强度钢板具有良好的热切割性、冷弯性和焊接性，适用于大型工程机械诸如集装箱、起重机、挖掘机、自卸车等设备承重的结构梁部位。

2、本发明的高韧性高强度钢板的屈服强度为670～750HB，抗拉强度为760～880MPa，-20℃低温冲击功为60J以上，180°弯曲无裂纹，纯净度高，韧性好，强度高。

附图说明

图1为本发明实施例1的高韧性高强度钢板的金相组织图。

具体实施方式

用于制备本发明的高韧性高强度钢板的连铸坯是由以下工序制备：将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，终点目标温度为1660～1680℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼周期为38～40分钟。将LF炉外精炼后的钢水通过RH炉真空脱气，纯脱气时间要求大于5min。然后将RH炉真空脱气后的钢水进行板坯连铸，过热度15～35℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。

质量合格的连铸坯用于制备本发明的高韧性高强度钢板。具体步骤如下：

步骤S1：板坯加热

加热的温度为1250℃，加热的时间为260～320min，将加热后的板坯进行高压水除磷。

步骤S2：轧制

通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。粗轧的开轧温度为1170～1220℃、终轧温度为1020～1070℃；精轧的开轧温度为960～980℃，终轧温度为900～940℃。

步骤S3：冷却及卷取

采用层流冷却，冷却时间为15s，然后卷取，卷取温度为550～580℃。最后进行质量检查，合格的即得稀土处理的高韧性高强度钢板。

制备得到的高韧性高强度钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.05～0.09%、Si0.10～0.30%、Mn1.70～2.00%、Nb0.04～0.07%、Ti0.06～0.12%、稀土RE0.001～0.003%、酸溶铝Als0.030～0.040%、P≤0.015%、S≤0.005%，余量为Fe。制备得到的高韧性高强度钢板的材料的化学成分的质量百分含量还可以包括Mo0.10～0.30%和/或者B0.0010～0.0020%。其中，稀土RE优选为Ce。

在用稀土处理的高韧性高强度钢板中，Nb的主要作用是细化钢的晶粒，固溶强化基体，提高淬透性；Ti的作用除了沉淀强化，提高钢的强度以外，它可以固氮，形成细小的氮化钛微粒，在高温时抑制奥氏体晶粒长大，并且在后续加工的过程中（加热、热轧过程中和焊接加工中）仍然保持相当的稳定；B的作用为细化钢的晶粒，固溶强化基体，提高淬透性，提高冲击韧性；稀土元素的作用为细化钢的晶粒，净化钢液；B和稀土元素协同作用，能进一步细化钢的晶粒，提高钢的强度和韧性；Nb、B和稀土元素交互协同作用，能净化钢液，而且显著细化钢的晶粒，提高钢的强度，提高冲击韧性以及淬透性；Mo、Mn、Si的主要作用是提高钢的淬透性，固溶强化；Al和Si作用为净化钢液。

实施例1

连铸坯制备：将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，转炉冶炼全程吹氩，终点目标温度为1660～1680℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF炉外精炼，精炼周期为38～40分钟。将LF炉外精炼后的钢水通过RH炉真空脱气，纯脱气时间要求大于5min。然后将RH炉真空脱气后的钢水进行板坯连铸，过热度15～35℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。

连铸坯制备高韧性高强度钢板：板坯加热的温度为1250℃，加热的时间为260min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。粗轧的开轧温度为1190℃、终轧温度为1030℃；精轧的开轧温度为960℃，终轧温度为900℃。加密层流冷却，冷却时间为15s。之后进行卷取、质量检查，卷取温度为560℃，即得稀土处理的高韧性高强度钢板。实施例1的高韧性高强度钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.05%、Si0.30%、Mn2.00%、P0.010%、S0.005%、Als0.030%、Nb0.040%、Ti0.12%、B0.0020%和Ce0.0010%，余量为Fe。

如图1所示，为本发明实施例1的高韧性高强度钢板的金相组织图。从图1可以看出，该金相组织为以超细铁素体、弥散析出第二相粒子和极少量贝氏体为主的显微组织，该金相组织的细晶强化、析出强化、固溶强化和相变强化作用综合表现为钢板的强度高，韧性好。

对实施例1的高韧性高强度钢板的力学性能进行测试，其屈服强度为670MPa，抗拉强度为765MPa，-20℃低温冲击功为76～90J。

实施例2

连铸坯制备高韧性高强度钢板：板坯加热的温度为1250℃，加热的时间为300min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。粗轧的开轧温度为1170℃、终轧温度为1020℃；精轧的开轧温度为965℃，终轧温度为910℃，加密层流冷却，冷却时间为15s。之后进行卷取、质量检查，卷取温度为565℃，即得稀土处理的高韧性高强度钢板。实施例2的高韧性高强度钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.08%、Si0.15%、Mn1.80%、P0.008%、S0.005%、Als0.038%、Nb0.06%、Ti0.070%、Mo0.10%、B0.0015%和Ce0.0015%，余量为Fe。

对实施例2的高韧性高强度钢板的力学性能进行测试，其屈服强度为705MPa，抗拉强度为780MPa，-20℃低温冲击功为95～110J。

实施例3

连铸坯制备高韧性高强度钢板：板坯加热的温度为1250℃，加热的时间为280min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。粗轧的开轧温度为1200℃、终轧温度为1050℃；精轧的开轧温度为970℃，终轧温度为920℃，加密层流冷却，冷却时间为15s。之后进行卷取、质量检查，卷取温度为550℃，即得稀土处理的高韧性高强度钢板。实施例3的高韧性高强度钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.07%、Si0.10%、Mn1.85%、P0.013%、S0.005%、Als0.034%、Nb0.070%、Ti0.060%、Mo0.15%和Ce0.0020%，余量为Fe。

对实施例3的高韧性高强度钢板的力学性能进行测试，其屈服强度为730MPa，抗拉强度为795MPa，-20℃低温冲击功为108～125J。

实施例4

连铸坯制备高韧性高强度钢板：板坯加热的温度为1250℃，加热的时间为320min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。粗轧的开轧温度为1220℃、终轧温度为1070℃；精轧的开轧温度为980℃，终轧温度为940℃，加密层流冷却，之后进行卷取、质量检查，卷取温度为580℃，即得稀土处理的高韧性高强度钢板。实施例4的高韧性高强度钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.09%、Si0.20%、Mn1.70%、P0.015%、S0.003%、Als0.040%、Nb0.05%、Ti0.090%、Mo0.30%、B0.0010%和Ce0.0030%，余量为Fe。

对实施例4的高韧性高强度钢板的力学性能进行测试，其屈服强度为750MPa，抗拉强度为840MPa，-20℃低温冲击功为112～170J。

Claims

1.一种高韧性高强度钢板，其特征在于，其材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.05～0.09%、Si0.10～0.30%、Mn1.70～2.00%、Nb0.04～0.07%、Ti0.06～0.12%、稀土RE0.001～0.003%、酸溶铝Als0.030～0.040%、P≤0.015%、S≤0.005%，余量为Fe。

2.如权利要求1所述的高韧性高强度钢板，其特征在于，其材料的化学成分的质量百分含量还包括：Mo0.10～0.30%和/或者B0.0010～0.0020%。

3.如权利要求1或2所述的高韧性高强度钢板，其特征在于：稀土元素RE为Ce。

4.如权利要求3所述的高韧性高强度钢板，其特征在于：其材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.05%、Si0.30%、Mn2.00%、P0.010%、S0.005%、Als0.030%、Nb0.040%、Ti0.12%、B0.0020%和Ce0.0010%；或者，C0.08%、Si0.15%、Mn1.80%、P0.008%、S0.005%、Als0.038%、Nb0.06%、Ti0.070%、Mo0.10%、B0.0015%和Ce0.0015%；或者，C0.07%、Si0.10%、Mn1.85%、P0.013%、S0.005%、Als0.034%、Nb0.070%、Ti0.060%、Mo0.15%和Ce0.0020%；或者，C0.09%、Si0.20%、Mn1.70%、P0.015%、S0.003%、Als0.040%、Nb0.05%、Ti0.090%、Mo0.30%、B0.0010%和Ce0.0030%。

5.一种高韧性高强度钢板的制备方法，其特征在于，包括：连铸坯加热、轧制、冷却和卷取，制备得到的所述高韧性高强度钢板的化学成分的质量百分含量包括：C0.05～0.09%、Si0.10～0.30%、Mn1.70～2.00%、Nb0.04～0.07%、Ti0.06～0.12%、稀土RE0.001～0.003%、酸溶铝Als0.030～0.040%、P≤0.015%、S≤0.005%，余量为Fe。

6.如权利要求5所述的高韧性高强度钢板的制备方法，其特征在于，制备得到的所述高韧性高强度钢板的化学成分的质量百分含量还包括：Mo0.10～0.30%和/或者B0.0010～0.0020%。

7.如权利要求5或6所述的高韧性高强度钢板的制备方法，其特征在于：所述连铸坯加热的温度为1250℃，所述连铸坯加热的时间为260～320min。

8.如权利要求5或6所述的高韧性高强度钢板的制备方法，其特征在于：所述轧制包括粗轧和精轧，所述粗轧采用2机架轧机粗轧，所述粗轧的开轧温度为1170～1220℃，所述粗轧的终轧温度为1020～1070℃；所述精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧，所述精轧的开轧温度为960～980℃，所述精轧的终轧温度为900～940℃。

9.如权利要求5或6所述的高韧性高强度钢板的制备方法，其特征在于：所述冷却采用层流冷却，所述冷却的时间为15s；所述卷取的温度为550～580℃。

10.如权利要求6所述的高韧性高强度钢板的制备方法，其特征在于，制备得到的所述高韧性高强度钢板的化学成分的质量百分含量包括：C0.05%、Si0.30%、Mn2.00%、P0.010%、S0.005%、Als0.030%、Nb0.040%、Ti0.12%、B0.0020%和Ce0.0010%；或者，C0.08%、Si0.15%、Mn1.80%、P0.008%、S0.005%、Als0.038%、Nb0.06%、Ti0.070%、Mo0.10%、B0.0015%和Ce0.0015%；或者，C0.07%、Si0.10%、Mn1.85%、P0.013%、S0.005%、Als0.034%、Nb0.070%、Ti0.060%、Mo0.15%和Ce0.0020%；或者，C0.09%、Si0.20%、Mn1.70%、P0.015%、S0.003%、Als0.040%、Nb0.05%、Ti0.090%、Mo0.30%、B0.0010%和Ce0.0030%。