CN103882322B

CN103882322B - 一种590MPa级高强度结构钢板及其制造方法

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Publication number: CN103882322B
Application number: CN201410091706.3A
Authority: CN
Inventors: 冯勇; 孙卫华; 孙德民; 刘晓东; 祝桂合; 周兰聚; 徐洪庆; 姜广林; 周波; 刘凤兰
Original assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: CN103882322A

Abstract

本发明涉及冶炼技术领域，具体涉及一种590Mpa级高强结构钢板，还涉及上述的钢板的制造方法。该方法的步骤为：LF炉外精炼；RH真空脱气二次精炼；合金元素保护加入；板坯加热；粗轧；精轧；控轧控冷，矫直，板形控制。本发明生产的钢板，钢板的屈服强度大于450MPa，抗拉强度达到590‑670MPa，延伸率16%以上。‑20℃低温韧性大于34焦耳。采用本发明生产的12‑200吨挖掘机，200‑350马力推土机，50‑300吨液压起重机，4500‑7200KN高阻力液压支架结构用高强钢达到了优异的强韧性匹配，韧脆性转变温度在‑30℃以下，平直度1.7‑3.5mm/m。钢板的屈服强度范围480‑560MPa，抗拉强度范围在620‑760MPa，通过控轧控冷或淬火回火工艺处理，使钢板具有高的强度消除了组织内应力，提高了塑韧性指标，延伸率能达到17‑25%。

Description

一种590MPa级高强度结构钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及冶炼技术领域，具体涉及一种6-60mm规格，抗拉强度达到590MPa以上的高强结构钢板，还涉及上述的钢板的制造方法。

背景技术：

大型挖掘机、大马力推土机、大型液压起重机等工程机械使用的结构钢板，屈服强度超过450MPa，抗拉强度超过590MPa，制造过程及使用过程有焊接、弯曲、周期疲劳，而且为了上举更高，举物更多，推力、挖掘力更强，确保结构稳定的刚性，强度高自重轻，改善反复交变疲劳性能。因此提出质量稳定，强度高，韧性好，高疲劳韧性，易焊接和板形平直精度高等技术要求。过去只能用满足国家标准的Q345B和Q235B钢级，平直度10mm/m的指标，已经远远满足不了需求。采用590MPa级高强度结构钢板，大型挖掘机、推土机等工程机械较使用低等级的Q345B自重减少15%，车体使用服役寿命延长8-10年，适应现代工程施工需求，利于全社会技术进步和生活质量的提高。

发明内容：

本发明是针对大型挖掘机、大马力推土机、大型液压起重机等工程机械使用高强钢板技术市场需求，一改低级别钢材强度寿命等技术的不足，设计低碳、锰含量，加入0.015-0.065%的铌钒钛，以及0.0012%硼和0.08%的钼元素，利用转炉快速冶炼，经过炉外精炼和脱气精炼，改进钢水纯净度，提供一种经过控轧控冷技术改善钢强、韧性和钢板平直度的方法，获得珠光体、铁素体金相组织，该方法流程短、效率高、易操作，易焊接，成本低廉，板形平直度控制满足现代大型挖掘机、大马力推土机、大型液压起重机等工程机械等结构的制造和使用。本申请的制造方法强韧性优良的工艺技术，是一种含有铌、钒、钛、铝、钼、硼合金设计，利用控制轧制控制冷却先进工艺（控轧控冷）技术改善钢的强韧性的方法。

本发明中的钢板其主要成分是：

碳：0.10-0.22%；硅：0.10-0.55%；锰：0.80-1.70%；铜≤0.55%；磷≤0.025%；硫≤0.005%；铌:0.012-0.060%；钒：0.015-0.075%；钛：0.012-0.045%；铝：0.012-0.045%；铬：0.10-0.55%；钼≤0.55%；硼≤0.0045%；其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明的工艺步骤如下：

（1）LF炉外精炼：加热时间15-18分钟，造白渣脱硫，加入微量合金调整钛含量；最后加入硼铁合金；

（2）VD/RH真空脱气：真空200Pa以下处理18-22分钟，喂线后氩气软吹10分钟；

（3）板坯加热：均热温度范围1100-1180℃，均热时间范围2.8-4.2小时。通过利用细小弥散的TiN质点和低温加热来抑制奥氏体晶粒长大，获得细小而均匀的奥氏体晶粒。

（4）粗轧：开轧温度1050-1150℃，单道次压下率大于22%。通过反复再结晶细化奥氏体晶粒。

（5）精轧：开轧温度范围850-950℃, 终轧温度810-850℃,单道次压下率大于15%。在未结晶奥氏体区施以大变形量，使奥氏体晶粒拉伸成变形带。

（6）控制冷却：开冷高于780℃，终止冷却温度550-650℃。冷速高于15℃/s。

上述钢中含有0.015-0.065%的铌、0.015-0.065%的钒、0.015-0.065%的钛；硼含量≥0.0010%、钼含量≥0.09%。

上述钢的屈服强度高于450MPa；控轧组织结构为珠光体加铁素体；钢的-20℃低温韧性达到55焦耳。

上述钢板的平直度小于等于6mm/m。

采用本发明生产的12-200吨挖掘机，200-350马力推土机，50-300吨液压起重机，4500-7200KN高阻力液压支架结构用高强钢达到了优异的强韧性匹配，韧脆性转变温度在-30℃以下，平直度1.7-3.5mm/m。钢板的屈服强度范围480-560MPa，抗拉强度范围在620-760MPa，通过合理的控轧控冷或淬火回火工艺处理，使钢板具有高的强度消除了组织内应力，提高了塑韧性指标，延伸率能达到17-25%。由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性的进步，实施效果显著。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。

实施例1

板坯熔炼成份为：

C：0.15%，Si：0.27%，Mn：1.55%，P：0.013%，S：0.001%，Nb:0.027%，V:0.045%，Ti:0.017%，Al:0.021%，Cu:0.32%，B：0.0014%；Mo：0.16%；其余为Fe及不可避免的杂质。

板坯均热温度（℃）：1130；均热时间（小时）：3.4；粗轧温度（℃）：1100；粗轧单道次压下率（%）：大于22；精轧温度（℃）：970；精轧单道次压下率（%）：大于18；开始冷却温度（℃）：770；终止冷却温度（℃）：590；冷却速度（℃/s）：19；

钢板力学性能：

规格：钢板厚度6mm；屈服强度（MPa）:485；抗拉强度（MPa）：630；断后伸长率（%）：18；冷弯：合格；V型纵向冲击功（-20℃）: 133J、147J、138J。

用于Q100型号150吨全路面液压起重机第3-4节伸缩臂结构，替代8mmQ345B，自重减轻15%，疲劳寿命延长4-5年。

实施例2

用实施例1中的钢坯料；

板坯均热温度（℃）：1140；均热时间（小时）：3.6；粗轧温度（℃）：1100；粗轧单道次压下率（%）：大于21；精轧温度（℃）：950；精轧单道次压下率（%）：大于18；开始冷却温度（℃）：770；终止冷却温度（℃）：570；冷却速度（℃/s）：19；

钢板力学性能：

规格：钢板厚度36mm；屈服强度（MPa）:505；抗拉强度（MPa）：650；断后伸长率（%）：17；冷弯：合格；V型纵向冲击功（-20℃）: 145J、149J、152J。

该厚度钢板用于50吨挖掘机和350马力推土机，替代45mm厚度Q345B制造车架结构及推杆等吃力部件，节约钢材12%，挖掘力和推力提高7%，使用年限延长3年。

实施例3

板坯熔炼成份为：

C：0.17%，Si：0.27%，Mn：1.55%，P：0.013%，S：0.001%，Nb:0.027%，V:0.045%，Ti:0.017%，Al:0.021%，Cu:0.32%；B：0.0016%；Mo：0.21%；其余为Fe及不可避免的杂质。

板坯均热温度（℃）：1150；均热时间（小时）：2.7；粗轧温度（℃）：1100；粗轧单道次压下率（%）：大于26；精轧温度（℃）：960；精轧单道次压下率（%）：大于18；加热温度（℃）920；冷却速度（℃/s）：18；回火（℃）：610，回火时间（小时）：1.1

钢板力学性能：

规格：钢板厚度60mm；屈服强度（MPa）:510；抗拉强度（MPa）：660；断后伸长率（%）：16；冷弯：合格；V型纵向冲击功（-20℃）: 123J、131J、136J。

35-60mm厚度钢板用于4500-7200KN高阻力液压支架底板、顶板、掩护梁等结构，替代50-90mm厚度的Q345B，改进了液压支架的结构设计，自重减轻15%，焊材节约20%，焊接效率提高8%；安装运输费用下降10%，推进现代化采煤技术进步，大大提高工作效率，且减轻井下工人劳动强度。液压支架使用更新寿命延长3-5年。

Claims

1.一种590MPa级高强度结构钢板的制造方法，该方法包括下述的工艺步骤：

LF炉外精炼；VD或RH真空脱气；保护加入钛硼元素；连铸；板坯再加热；粗轧；精轧；精轧板形控制；控制冷却；矫平；成品钢板；

钢板的硼含量大于0.0010%；钼大于0.09%；

板坯加热：均热温度范围1100-1150℃，均热时间范围2.5-4.0小时；

通过利用细小弥散的TiN质点和低温加热来抑制奥氏体晶粒长大，获得细小而均匀的奥氏体晶粒；

粗轧：开轧温度1050-1100℃，单道次压下率为大于18%；

通过反复再结晶细化奥氏体晶粒；

精轧：开轧温度范围880-950℃，终轧温度810-850℃，单道次压下率大于15%；

在未结晶奥氏体区施以大变形量，使奥氏体晶粒拉伸成变形带；

控轧工艺开冷高于780℃，终止冷却温度560-650℃，冷速大于15℃/s；

所述的钢板包括下述重量份数的组分：

2.根据权利要求1所述的一种590MPa级高强度结构钢板的制造方法，其特征是，所述钢板中含有0.015-0.060%的铌、0.015-0.065%的钒、0.015-0.045%的钛。

3.根据权利要求1所述的一种590MPa级高强度结构钢板的制造方法，其特征是，所述钢板的屈服强度高于450MPa；控轧组织结构为珠光体加铁素体；钢板的-20℃低温韧性达到55焦耳。

4.根据权利要求2所述的一种590MPa级高强度结构钢板的制造方法，其特征是，所述钢板的平直度小于等于6mm/m。

5.根据权利要求3所述的一种590MPa级高强度结构钢板的制造方法，其特征是，所述的钢板中含有0.02%的铌。

6.根据权利要求3所述的一种590MPa级高强度结构钢板的制造方法，其特征是，所述的钢板中含有0.02%的钒。

7.根据权利要求3所述的一种590MPa级高强度结构钢板的制造方法，其特征是，所述的钢板中含有0.02%的钛。