CN103882332A

CN103882332A - 1100MPa以上级低温回火型高强钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN103882332A
Application number: CN201410089398.0A
Authority: CN
Inventors: 桑德广; 李建立; 张朋; 宋向前; 韦明; 张仪杰; 莫德敏; 张亚丽; 陈起
Original assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明公开了一种1100MPa以上级低温回火型高强钢板及其生产方法，其由以下重量百分含量的组分组成：0.16%≤C≤0.20%，0.20%≤Si≤0.40%，1.00%≤Mn≤1.20%，P≤0.01%，S≤0.003%，0.30%≤Cr≤0.50%，0.40%≤Mo≤0.60%，Cu≤0.10%，0.80%≤Ni≤1.00%，0.045%≤V≤0.05%，0.02%≤Nb≤0.03%，0.015%≤Ti≤0.030%，0.002%≤B≤0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质。本低温回火型钢板的屈服强度在1100MPa以上，强韧性匹配较好，力学性能均匀，低温冲击性能和板型良好，满足了国内外大型机械行业对于低温作业、高强韧性的需求，可广泛用于大型履带式起重机臂架、拉板等关键部位。本方法实现了较低的碳当量化学成分设计，同时得到了均匀细小的组织结构和优良的综合力学性能，生产的钢板各项力学性能指标均符合技术条件要求，且生产成本显著降低。

Description

1100MPa以上级低温回火型高强钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种属于钢铁冶炼工艺技术领域，尤其是一种屈服强度1100MPa以上级低温回火型高强钢板及其生产方法。

背景技术

随着工程机械向大型化、轻量化发展，对钢板的强度提出了更高要求。特别对屈服强度1100MPa以上级别低温回火型高强钢需求量日益增长。目前，对于此类钢板主要依靠进口。在背景技术条件下，此类钢板强韧性匹配难度极大，尤其钢板的低温冲击性能难以保证，12mm以下厚度规格的钢板板型难以控制，如何解决上述难题，生产出强韧性优良，低温冲击性能良好，板型质量较好的屈服强度1100MPa以上级别低温回火型高强钢是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种强韧性优良、低温冲击韧性良好、板型质量良好的1100MPa以上级低温回火型高强钢板及其生产方法。

为解决上述技术问题，本发明由以下重量百分含量的组分组成：0.16%≤C≤0.20%，0.20%≤Si≤0.40%，1.00%≤Mn≤1.20%，P≤0.01%，S≤0.003%，0.30%≤Cr≤0.5%，0.40%≤Mo≤0.60%，Cu≤0.10%，0.80%≤Ni≤1.00%，0.045%≤V≤0.05%，0.02%≤Nb≤0.03%，0.015%≤Ti≤0.030%，0.002%≤B≤0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述低温回火型高强钢板的厚度为10～40mm。

本发明主要合金元素的作用如下所述：

C：碳对钢的强度、韧性、焊接性能影响很大；随着C含量的增加，钢的屈服点和抗拉强度提高，但塑性和冲击性能降低；因此，本合金成分设定C含量不超过0.2%。

V：钒与氮结合，可以生成VN、V（C、N）钒的碳氮化合物，一方面在奥氏体变形中起到阻碍晶粒长大，细化晶粒的作用；另一方面这些细小弥散分布的粒子可以显著提高合金的强度。

Mn：锰可以提高钢的强度和韧性，促进贝氏体转变；特别是在低碳的效果下更为显著；在生产实际Mn可以提高钢的淬透性，对铁素体具有强化作用。

Cr、Mo：铬、钼可以提高钢的淬透性和提高母材的强度，与 Cu、Ni 等元素的共同作用可以提高钢板的耐腐蚀性。

Ni：镍对于焊接热影响区硬化性及韧性没有太大的影响；Ni可以使母材强度、韧性提高，同时好可以提高耐腐蚀性。

Si：硅的作用主要是在钢的冶炼过程中进行脱氧；一般高强度中厚板中的硅含量为0.01～0.40%，本发明中硅含量控制在0.20%～0.40%。

Nb：铌与钢中碳、氮结合，形成Nb(CN)化合物，在奥氏体中的形变诱导析出来抑制奥氏体再结晶，从而细化铁素体晶粒；同时，Nb(CN)还可以起到沉淀强化作用。

本发明方法包括冶炼连铸工序、加热轧制工序和热处理工序，所述冶炼连铸工序得到的连铸坯化学成分的重量百分含量为：0.16%≤C≤0.20%，0.20%≤Si≤0.40%，1.00%≤Mn≤1.20%，P≤0.01%，S≤0.003%，0.30%≤Cr≤0.50%，0.40%≤Mo≤0.60%，Cu≤0.10%，0.80%≤Ni≤1.00%，0.045%≤V≤0.05%，0.02%≤Nb≤0.03%，0.015%≤Ti≤0.030%，0.002%≤B≤0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明方法所述各工序的工艺步骤为：（1）冶炼连铸工序：采用电弧炉或转炉方式冶炼，然后送入LF精炼炉内进行精炼并经过真空处理，之后经过连铸操作铸出连铸坯；

（2）加热轧制工序：所述连铸坯放入连续炉内加热、保温均匀化，加热温度≤1240℃，保温温度≤1220℃；采用二阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，晾钢厚度为钢板成品厚度的2～3倍，轧后进行在线冷却；

（3）热处理工序：钢板经过淬火＋低温回火处理，制得所述的低温回火型高强钢板。

本发明方法所述加热轧制工序中，第一阶段轧制控制道次压下量为15%及以上，第二阶段轧制保证累计压下率在65%及以上。

本发明方法所述热处理工序中，淬火温度为900±10℃，回火温度为200±10℃，保温时间为4.5×t min，t为钢板的毫米厚度，保温后空冷制得低温回火型高强钢板。

本发明方法所述热处理工序中，淬火介质为水。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明低温回火型钢板的屈服强度在1100MPa以上，强韧性匹配较好，力学性能均匀，低温冲击性能和板型良好，满足了国内外大型机械行业对于低温作业、高强韧性的需求，可广泛用于大型履带式起重机臂架、拉板等关键部位等。

本发明方法采用电炉冶炼方式冶炼，P、S等杂质有害元素含量低，钢质纯净；本发明方法采用二阶段控轧工艺即II型控轧，解决了晶粒粗大不均、冲击韧性较低的问题；本发明方法的轧制工艺简单，易于操作，适合于有淬火机、常化炉、回火炉的普通钢铁厂生产。本发明方法实现了较低的碳当量化学成分设计，同时得到了均匀细小的组织结构和优良的综合力学性能，生产的钢板各项力学性能指标均符合技术条件要求，且生产成本显著降低。经检测本发明方法生产的钢板的力学性能达到表1要求。

表1：本发明力学性能指标

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：本1100MPa以上级低温回火型高强钢板采用下述组分配比以及具体的生产工艺。

本低温回火型高强钢板的厚度为10mm，由以下重量百分含量的组分组成：C 0.17%，Si 0.27 %， Mn 1.19%，P 0.009%，S 0.002%，Cr 0.45%， Mo 0.53%，Cu 0.06%， Ni 0.84%，V 0.046%，Nb 0.021%，Ti 0.025%，B 0.0021%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本低温回火型高强钢板的生产方法包含冶炼连铸工序、加热轧制工序和热处理工序，各工序步骤如下：

（1）冶炼连铸工序：采用电弧炉冶炼，然后送入LF精炼炉内进行精炼并经过真空处理，之后经过连铸操作铸出厚度为200mm的坯料，称之为连铸坯；连铸坯的组分要求满足要生产的钢板的组分要求。

（2）加热轧制工序：所述连铸坯放入连续炉内加热轧制，加热、保温均匀化，加热温度≤1240℃，保温温度≤1220℃；采用二阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，控制道次压下量在15%，第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，晾钢厚度为30mm，累计压下率65%；轧后进行在线冷却，保证钢板得到细化的组织。

（3）热处理工序：采用淬火+低温回火热处理工艺，淬火温度为910℃，淬火介质为水，回火温度为200℃，保温时间为45min，保温后空冷，制得本低温回火型高强钢板。本实施例所得低温回火型高强钢板的力学性能参见表2。

表2：实施例1所得钢板的力学性能（板厚1/4）

实施例2：本低温回火型高强钢板采用下述组分配比以及具体的生产工艺。

本低温回火型高强钢板的厚度为30mm，由以下重量百分含量的组分组成：C 0.17%，Si 0.25 %， Mn 1.15%，P 0.008%，S 0.001%，Cr 0.46%， Mo 0.55%，Cu 0.06%， Ni0.90%，V 0.043%，Nb 0.027%，Ti0.024%，B 0.0022%，余量为Fe和不可避免的杂质。

（1）冶炼连铸工序：采用转炉冶炼，然后送入LF精炼炉内进行精炼并经过真空处理，之后经过连铸操作铸出厚度为250mm的坯料，称之为连铸坯；连铸坯的组分要求满足要生产的钢板的组分要求。

（2）加热轧制工序：所述连铸坯放入连续炉内加热轧制，加热、保温均匀化，加热温度≤1240℃，保温温度≤1220℃；采用二阶段控轧工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，控制道次压下量在15%，第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，晾钢厚度为70mm，累计压下率56%；轧后进行在线冷却，保证钢板得到细化的组织。

（3）热处理工序：采用淬火+低温回火热处理工艺，淬火温度为900℃，淬火介质为水，回火温度为190℃，保温时间为135min，保温后空冷，制得本低温回火型高强钢板。本实施例所得低温回火型高强钢板的力学性能参见表3。

表3：实施例2所得钢板的力学性能（板厚1/4）

实施例3－5：本低温回火型高强钢板采用下述组分配比以及具体的生产工艺。

实施例3、4和5中低温回火型高强钢板的重量百分含量的组分组成及厚度见表4，表中余量为Fe和不可避免的杂质。

表4：实施例3－5的组分含量及钢板厚度

实施例3、4和5中低温回火型高强钢板生产方法中的各工艺条件见表5。

表5：实施例3－5的工艺条件

实施例3、4和5所得低温回火型高强钢板的力学性能见表6。

表6：实施例3－5所得钢板的力学性能（板厚1/4）

Claims

1.一种1100MPa以上级低温回火型高强钢板，其特征在于，其由以下重量百分含量的组分组成：0.16%≤C≤0.20%，0.20%≤Si≤0.40%，1.00%≤Mn≤1.20%，P≤0.01%，S≤0.003%，0.30%≤Cr≤0.50%，0.40%≤Mo≤0.60%，Cu≤0.10%，0.80%≤Ni≤1.00%，0.045%≤V≤0.05%，0.02%≤Nb≤0.03%，0.015%≤Ti≤0.030%，0.002%≤B≤0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的屈服强度1100MPa以上级低温回火型高强钢板法，其特征在于：所述高强钢板的厚度为10～40mm。

3.一种1100MPa以上级低温回火型高强钢板的生产方法，其包括冶炼连铸工序、加热轧制工序和热处理工序，其特征在于，所述冶炼连铸工序得到的连铸坯化学成分的重量百分含量为：0.16%≤C≤0.20%，0.20%≤Si≤0.40%，1.00%≤Mn≤1.20%，P≤0.01%，S≤0.003%，0.30%≤Cr≤0.50%，0.40%≤Mo≤0.60%，Cu≤0.10%，0.80%≤Ni≤1.00%，0.045%≤V≤0.05%，0.02%≤Nb≤0.03%，0.015%≤Ti≤0.030%，0.002%≤B≤0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求3所述的1100MPa以上级低温回火型高强钢板的生产方法，其特征在于，所述各工序的工艺步骤为：（1）冶炼连铸工序：采用电弧炉或转炉方式冶炼，然后送入LF精炼炉内进行精炼并经过真空处理，之后经过连铸操作铸出连铸坯；

5.根据权利要求4所述的1100MPa以上级低温回火型高强钢板的生产方法，其特征在于：所述加热轧制工序中，第一阶段轧制控制道次压下量为15%及以上，第二阶段轧制保证累计压下率在65%及以上。

6.根据权利要求4所述的1100MPa以上级低温回火型高强钢板的生产方法，其特征在于：所述热处理工序中，淬火温度为900±10℃，回火温度为200±10℃，保温时间为4.5×t min，t为钢板的毫米厚度，保温后空冷制得低温回火型高强钢板。

7.根据权利要求4、5或6所述的1100MPa以上级低温回火型高强钢板的生产方法，其特征在于：所述热处理工序中，淬火介质为水。