CN103898405B - 一种780MPa级别钼硼高强结构钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是6?120mm规格780MPa级别高强结构钢板强韧性及板形控制的工艺技术，是一种含有钼、硼合金设计，利用控轧、淬火及回火技术改善钢的强韧性的方法。其成分组成按重量百分比计算的下述组分：碳：0.07?0.28%；硅：0.10?0.45%；锰：0.80?1.90%；铜≤0.55%；磷≤0.025%；硫≤0.010%；钛：0.018?0.040%；硼:0.0010?0.0035%；钼：0.10?0.50%；其余为Fe及不可避免的杂质。经过炉外精炼和脱气精炼，改进钢水纯净度，提供一种经过轧制、淬火和回火技术改善钢强、韧性和钢板平直度的方法，获得回火索氏体金相组织，碳当量控制在0.52%以内，改进焊接性能。该方法流程短、效率高、易操作，易焊接，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及的是6-120mm规格780MPa级别高强结构钢板强韧性及板形控制的工艺技术，是一种含有钼、硼合金设计，利用控轧、淬火及回火技术改善钢的强韧性的方法。
背景技术
全液压路面起重机、消防云梯、液压支架、大型矿车、履带吊和高层救援特种车辆伸长臂及车架、支腿、承载交变应力结构等使用的屈服强度超过690MPa，抗拉强度超过780MPa级别的高强钢，制造过程及和使用过程要求伸缩臂平直无接触摩擦，而且为了上举更高，举物更多，确保结构稳定的刚性，强度高自重轻，减少钢板厚度，需求大量的6-120mm规格高强度结构中厚钢板。因此提出质量稳定，强度高，韧性好，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Q460C钢级，平直度6mm/m的指标，已经远远满足不了需求。
目前市面上美国、德国780MPa级别的高强钢生产含镍0.60%、含钒0.045%，钼含量高达0.35%以上；国内流行TMCP生产高铬060%以上，高钼0.40%以上，高镍0.45%以上，高铌0.040%以上，存在成本高、低温韧性不均匀，范围36-230J、碳当量高于0.71%，焊接性能差（需要焊前预热，焊后保温或焊后处理等）、板形不良，平直度在8-11mm/m等问题。
发明内容
本发明是针对全路面液压起重机、50-72m水泥泵车、60m消防云梯和高层救援特种车辆伸长臂，以及5000-14000KN高阻力液压支架等使用高强钢板技术市场需求，一改低级别Q460C钢材强度寿命等技术的不足，不采用美欧高合金含量的设计，设计低碳、锰含量，加入0.0010-0.0035%硼和0.10-0.50%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，提供一种经过轧制、淬火和回火技术改善钢强、韧性和钢板平直度的方法，获得回火索氏体金相组织，碳当量控制在0.52%以内，改进焊接性能。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全路面液压起重机、50-72m水泥泵车、60m消防云梯和高层救援特种车辆伸长臂，以及5000-14000KN高阻力液压支架等伸缩臂受力结构的制造和使用。
本发明的技术方案为：
一种780MPa级别钼硼高强结构钢板，其成分组成按重量百分比计算的下述组分：碳：0.07-0.28%；硅：0.10-0.45%；锰：0.80-1.90%；铜≤0.55%；磷≤0.025%；硫≤0.010%；钛：0.018-0.040%；硼:0.0010-0.0035%；钼：0.10-0.50%；其余为Fe及不可避免的杂质。
本发明的780MPa级别钼硼高强结构钢板的制造方法，包括LF炉外精炼；真空脱气，保护加入硼元素；连续浇铸；板坯加热；粗轧；精轧；精轧板形控制；淬火；回火；钢板热矫平，得到成品钢板。
所述的精轧步骤为：开轧温度范围920-970℃, 单道次压下率大于15%，终轧温度范围850-920℃。
所述的淬火步骤为：温度880-950℃，冷却速度范围15-35℃/s；形成高密度亚结构，获得细小均匀的马氏体金相显微组织，淬火机水压8kgf/cm2,流量4000-6000m3/h。
所述的精轧板形控制步骤为：精轧平整道次压下1-1.5mm；改善钢板原始平直情况。
本发明的780MPa级别钼硼高强结构钢板的制造方法，其详细工艺步骤为：
（1）LF炉外精炼：加热时间15-20分钟，造白渣脱硫，加入含量0.018-0.040%钛微合金；
（2）RH真空脱气：真空200Pa以下处理20分钟，喂线后氩气软吹10-15分钟；最后保护加入硼铁合金；硼:0.0010-0.0035%；
（3）连续浇铸：大包至中包，中包至结晶器分别使用氩气和保护渣保护浇铸，浇铸温度1530-1560℃,拉坯速度0.7-1.35m/min。
（4）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。
（5）粗轧：开轧温度1050-1100℃，单道次压下率大于16%；通过反复再结晶细化奥氏体晶粒。
（6）精轧：开轧温度范围920-970℃, 单道次压下率大于15%，终轧温度范围850-920℃；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。
（7）精轧板形控制：精轧平整道次压下1-1.5mm；改善钢板原始平直情况；
（8）淬火：温度880-950℃，冷却速度范围15-35℃/s；形成高密度亚结构，获得细小均匀的马氏体金相显微组织,淬火机水压8kgf/cm2,流量4000-6000m3/h。
（9）回火：580-650℃，回火60-150分钟；获得细小的回火索氏体微观组织结构。
（10）钢板热矫平：使用2500吨9辊矫直机，往复3-5次矫平钢板，使钢板平直度达到小于等于2mm/m。
所述的步骤2，采用VD真空脱气。
所述钢板的抗拉强度780-990MPa；钢的零下40度低温韧性120-280焦耳；平直度0.9-2.0mm/m。
所述的钢板用于全路面液压起重机、50-72m水泥泵车、60m消防云梯和高层救援特种车辆伸长臂，以及5000-14000KN高阻力液压支架顶板、底板、掩护梁结构。
本发明的有益效果为：
本发明的钢板，韧脆性转变温度在-42℃至-55℃，平直度0.9-1.5mm/m，零下40度的冲击功120-280焦耳，钢板的屈服强度范围690-850MPa，抗拉强度范围在780-990MPa，通过合理淬火回火工艺处理，使钢板具有780MPa以上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17-26%，成本低，已焊接，板形好，韧脆性转变温度应用效果显著。
采用本发明生产的全路面液压起重机、50-72m水泥泵车、60m消防云梯和高层救援特种车辆伸长臂，以及5000-14000KN高阻力液压支架伸缩臂，达到了优异的强韧性匹配。
由此可见，本发明具有突出的实质性的特点和显著地进步。
具体实施方式：
下面结合具体实施实例对本发明作进一步说明，但不构成对本发明的限制。
实施例1
板坯熔炼成份为：
C：0.15%，Si：0.26%，Mn：1.40%，P：0.015%，S：0.003%， Cu:0.21%, B：0.0016%，Mo：0.18%，Ti：0.022%，其余为Fe及不可避免的杂质。
其详细工艺步骤为：
（1）LF炉外精炼：加热时间15分钟，造白渣脱硫，加入含量0.022%钛微合金；
（2）RH真空脱气：真空200Pa以下处理20分钟，喂线后氩气软吹10分钟；最后保护加入硼铁合金；硼:0.0016%；
（3）连续浇铸：大包至中包，中包至结晶器分别使用氩气和保护渣保护浇铸，浇铸温度1530℃,拉坯速度0.7m/min。
（4）板坯加热：均热温度范围1120℃，均热时间范围3.3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。
（5）粗轧：开轧温度1080℃，单道次压下率大于16%；通过反复再结晶细化奥氏体晶粒。
（6）精轧：开轧温度范围940℃, 单道次压下率大于18%，终轧温度范围850℃；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。
（7）精轧板形控制：精轧平整道次压下1mm；改善钢板原始平直情况；
（8）淬火：温度910℃，冷却速度范围18℃/s；形成高密度亚结构，获得细小均匀的马氏体金相显微组织。淬火机水压8kgf/cm2,流量4000m3/h。
（9）回火：630℃，回火66分钟；获得细小的回火索氏体微观组织结构。
（10）钢板热矫平：使用2500吨9辊矫直机，往复3-5次矫平钢板，使钢板平直度达到小于等于1.2mm/m。
钢板力学性能：
规格：钢板厚度10mm；屈服强度（MPa）:725；抗拉强度（MPa）：860；断后伸长率（%）：17；冷弯：合格；V型纵向冲击功（-40℃）: 176J、177J、169J；
用于50-100吨全路面液压起重机，制作伸缩臂，替代15mm厚Q460C,可以减重量16-19%，使用寿命延长6-8年，增加起重能力1.2-1.4吨。
实施例2
板坯熔炼成份为：
C：0.15%，Si：0.26%，Mn：1.40%，P：0.015%，S：0.003%， Ti:0.025%，Cu:0.21%,
B：0.0016%；Mo：0.18%；其余为Fe及不可避免的杂质。
其详细工艺步骤为：
（1）LF炉外精炼：加热时间20分钟，造白渣脱硫，加入含量0.025%钛微合金；
（2）VD真空脱气：真空200Pa以下处理20分钟，喂线后氩气软吹10分钟；最后保护加入硼铁合金；硼:0.0016%；
（3）连续浇铸：大包至中包，中包至结晶器分别使用氩气和保护渣保护浇铸，浇铸温度1560℃,拉坯速度1.35m/min。
（4）板坯加热：均热温度范围1150℃，均热时间范围3.5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。
（5）粗轧：开轧温度1080℃，单道次压下率大于17%；通过反复再结晶细化奥氏体晶粒。
（6）精轧：开轧温度范围960℃, 单道次压下率大于18%，终轧温度范围850℃；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。
（7）精轧板形控制：精轧平整道次压下1.5mm；改善钢板原始平直情况；
（8）淬火：温度920℃，冷却速度范围18℃/s；形成高密度亚结构，获得细小均匀的马氏体金相显微组织。淬火机水压8kgf/cm2,流量6000m3/h。
（10）钢板热矫平：使用2500吨9辊矫直机，往复3-5次矫平钢板，使钢板平直度达到小于等于0.9mm/m。
钢板力学性能：规格：钢板厚度45mm；屈服强度（MPa）:710；抗拉强度（MPa）：880；断后伸长率（%）：18；冷弯：合格；V型纵向冲击功（-40℃）: 280J、279J、278J；
使用780MPa级别45mm钢板，替代55-60mm厚的Q460C，制作65m水泥泵车和150吨液压起重机支腿，效果良好，自重减轻17%，焊接工艺简单，焊材节约10%，疲劳寿命延长5年。
实施例3
C：0.18%，Si：0.29%，Mn：1.70%，P：0.017%，S：0.001%，Ti:0.023%，Cu:0.14%,
B：0.0026%；Mo：0.28%；其余为Fe及不可避免的杂质。
其详细工艺步骤为：
（1）LF炉外精炼：加热时间20分钟，造白渣脱硫，加入含量0.023%钛微合金；
（2）VD真空脱气：真空200Pa以下处理20分钟，喂线后氩气软吹10分钟；最后保护加入硼铁合金；硼:0.0026%；
（3）连续浇铸：大包至中包，中包至结晶器分别使用氩气和保护渣保护浇铸，浇铸温度1550℃,拉坯速度1.0m/min。
（4）板坯加热：均热温度范围1120℃，均热时间范围3.6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。
（5）粗轧：开轧温度1080℃，单道次压下率大于17%；通过反复再结晶细化奥氏体晶粒。
（6）精轧：开轧温度范围940℃, 单道次压下率大于18%，终轧温度范围860℃；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。
（7）精轧板形控制：精轧平整道次压下1.2mm；改善钢板原始平直情况；
（8）淬火：温度920℃，冷却速度范围15℃/s；形成高密度亚结构，获得细小均匀的马氏体金相显微组织。淬火机水压8kgf/cm2,流量5000m3/h。
（9）回火：630℃，回火2.5小时；获得细小的回火索氏体微观组织结构。
（10）钢板热矫平：使用2500吨9辊矫直机，往复3-5次矫平钢板，使钢板平直度达到小于等于2mm/m。
钢板力学性能：
规格：钢板厚度120mm；屈服强度（MPa）:705；抗拉强度（MPa）：840；断后伸长率（%）：18；冷弯：合格；V型纵向冲击功（-40℃）: 256J、248J、259J。
使用120mm钢板，替代160mm的Q460C，制作12000KN高阻力采煤支护液压支架底座结构，节约钢材20%，自重减轻22%，方便液压支架运输安装等，提高工作效率，减轻劳动强度。
Claims (3)
1.一种120mm厚、780MPa级别钼硼高强结构钢板，其成分组成按重量百分比计算的下述组分：碳：0.18%；硅：0.29%；锰：1.70%；铜0.14%；磷0.017%；硫0.001%；钛：0.023%；硼:0.0026%；钼：0.28%；其余为Fe及不可避免的杂质；
其工艺步骤为：
（1）LF炉外精炼：加热时间20分钟，造白渣脱硫，加入含量0.023%钛微合金；
（2）VD真空脱气：真空200Pa以下处理20分钟，喂线后氩气软吹10分钟；最后保护加入硼铁合金；硼:0.0026%；
（3）连续浇铸：大包至中包，中包至结晶器分别使用氩气和保护渣保护浇铸，浇铸温度1550℃,拉坯速度1.0m/min；
（4）板坯加热：均热温度范围1120℃，均热时间范围3.6小时；
（5）粗轧：开轧温度1080℃，单道次压下率大于17%；
（6）精轧：开轧温度范围940℃, 单道次压下率大于18%，终轧温度范围860℃；
（7）精轧板形控制：精轧平整道次压下1.2mm；
（8）淬火：温度920℃，冷却速度范围15℃/s；淬火机水压8kgf/cm2,流量5000m3/h；
（9）回火：630℃，回火150分钟；
（10）钢板热矫平：使用2500吨9辊矫直机，往复3-5次矫平钢板，使钢板平直度达到小于等于2mm/m。
2.根据权利要求1所述的120mm厚、780MPa级别钼硼高强结构钢板，得到的钢板的抗拉强度840MPa；钢的零下40度低温韧性256J、248J、259J；平直度0.9-2.0mm/m。
3.如权利要求1所述的钢板用于全路面液压起重机、50-72m水泥泵车、60m消防云梯和高层救援特种车辆伸长臂，以及5000-14000KN高阻力液压支架顶板、底板、掩护梁结构。
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