CN107119238B - 屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板及其生产方法。所述钢板的化学成分按重量百分比计包括：C：0.13～0.15％；Si：0.35～0.45％；Mn：1.65～1.75％；P：≤0.015％；S：≤0.007％；Als：0.017～0.032％；Nb：0.04～0.05％；V：0.04～0.05％；Cr：0.35～0.45％；Ti：0.01～0.02％。该方法通过合适的工艺、成分设计，能用常规的宽厚板轧机，轧制的钢板板形良好。钢板经热处理后，机械性能优良，钢板屈服强度都在700MPa以上，‑20℃的冲击功达到150J以上，延伸率达到18％以上。

Description

屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及金属加工领域，特别涉及一种屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板及其生产方法。
背景技术
随着工程机械行业的发展，以及工程机械企业自身降低生产成本的需要，越来越多的生产企业采用较高强度的钢铁材料，替代较低强度的钢铁材料进行工程设备的生产。屈服强度690MPa级的钢板，作为较高强度级别的钢板在工程机械领域用量很大。工程机械用钢板的规格较多，厚度最大的已达80mm，最薄的仅6mm；钢板的宽度也从1900mm到3300mm。屈服强度690MPa级的钢板强度高，生产难度大，尤其是采用宽厚板轧机生产的又薄又宽钢板，由于板形不好控制，难度更大，产品成材率较低。因此采用一种简便易行的生产方法，生产高强度级别的宽薄钢板非常必要。
公布号CN 101418418A的专利“屈服强度690MPa级低裂纹敏感性钢板及其制造方法”，提供了一种屈服强度690MPa钢板的制造方法，该方法生产的钢板韧性、焊接性能较好，强度都满足要求。但该方法需要添加Mo等昂贵合金，且对现场冷却设备和矫直设备要求较高，对薄规格钢板的生产没有涉及。
公布号CN 104988429A的专利“屈服强度690MPa级桥梁用结构钢及其生产方法”，提供了一种屈服强度690MPa级钢板制造方法。该方法生产的钢板性能良好。但需添加Mo、Ni等昂贵合金元素，合金成本高。
公布号CN 103422025A的专利“屈服强度≥690MPa的低屈强比结构用钢及其生产方法”，提供了一种屈服强度大于等于690MPa级钢板制造方法。该方法生产的钢板机械性能良好、屈强比较低。但需添加Mo、Ni等昂贵合金元素，合金成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板及其生产方法。
本发明提供一种屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板，其化学成分按重量百分比计包括：C：0.13～0.15％；Si：0.35～0.45％；Mn：1.65～1.75％；P：≤0.015％；S：≤0.007％；Als：0.017～0.032％；Nb：0.04～0.05％；V：0.04～0.05％；Cr：0.35～0.45％；Ti：0.01～0.02％；其余为铁和不可避免杂质；所述钢板厚度为6.0mm～6.5mm厚，钢板宽度≥2700mm。
本发明还提供一种上述屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板的生产方法，其包括如下步骤：
1)选用160mm厚的板坯，板坯长度为2410～2430mm；
2)加热工艺：采用160mm厚的板坯进行生产，板坯出炉温度1220-1240℃，加热时间220～320分钟；
3)钢板轧制成型工艺：板坯加热好之后进行控制轧制，轧制采用两序列轧制；轧机开轧温度为1210-1230℃，第一序列轧制为展宽轧制，用板坯长度进行展宽轧制，轧制到钢板目标宽度；第一序列共轧制两个道次，轧制速度为2.6m/s，轧制两个道次；第二序列为延伸序列轧制，展宽轧制完成后，将中间坯转90度，进行延伸轧制；第一序列即展宽序列轧制时，轧制速度为2.6m/s，轧制两个道次；第二序列轧制时，轧制8个道次，单道次压下率≥16％，终轧温度890～910℃；钢板轧完经热矫直机矫直后，自然空冷；
4)钢板轧后进行热处理，热处理工艺：淬火温度为910～930℃，保温时间19～21分钟；回火温度为570～590℃，保温时间20～22分钟。
本发明与现有技术比较，具有下列显著的优点和效果：
1)本发明通过合适的工艺、成分设计，能用常规的宽厚板轧机，轧制出又薄又宽屈服强度690MPa级的工程机械用钢板，钢板经热处理后，机械性能优良。采用该方法生产屈服强度690MPa即宽薄钢板，工艺路线简单，制造成本低廉。生产工艺制度比较宽松，可在宽厚板生产线上稳定生产。
2)本发明钢板是以回火索氏体为主的组织，具有良好的塑性和韧性，-20℃的冲击功达到150J以上，延伸率达到17％以上。
3)生产的钢板板形良好，钢板平直度满足标准和用户要求。
具体实施方式
本发明公开了一种屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板及其生产方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明的目的是提供一种生产工艺简单，生产成本低，机械性能优良的屈服强度690MPa级的宽薄工程机械用钢板制造方法。
本发明提供一种屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板，其化学成分按重量百分比计包括：C：0.13～0.15％；Si：0.35～0.45％；Mn：1.65～1.75％；P：≤0.015％；S：≤0.007％；Als：0.017～0.032％；Nb：0.04～0.05％；V：0.04～0.05％；Cr：0.35～0.45％；Ti：0.01～0.02％；其余为铁和不可避免杂质；所述钢板厚度为6.0mm～6.5mm厚，钢板宽度≥2700mm。
相应的，本发明还提供一种上述屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板的生产方法，其包括如下步骤：
1)选用160mm厚的板坯，板坯长度为2410～2430mm；
2)加热工艺：采用160mm厚的板坯进行生产，板坯出炉温度1220-1240℃，加热时间220～320分钟；
3)钢板轧制成型工艺：板坯加热好之后进行控制轧制，轧制采用两序列轧制；轧机开轧温度为1210-1230℃，第一序列轧制为展宽轧制，用板坯长度进行展宽轧制，轧制到钢板目标宽度；第一序列共轧制两个道次，轧制速度为2.6m/s，轧制两个道次；第二序列为延伸序列轧制，展宽轧制完成后，将中间坯转90度，进行延伸轧制；第一序列即展宽序列轧制时，轧制速度为2.6m/s，轧制两个道次；第二序列轧制时，轧制8个道次，单道次压下率≥16％，终轧温度890～910℃；钢板轧完经热矫直机矫直后，自然空冷；
4)钢板轧后进行热处理，热处理工艺：淬火温度为910～930℃，保温时间19～21分钟；回火温度为570～590℃，保温时间20～22分钟。
将上述加热好的板坯在奥氏体区进行轧制。展宽序列轧制时，为了避免出现斜头，导致轧完的钢板头尾异形量大，采用小压下量、低速度轧制。第二序列延伸序列轧制时，由于薄钢板的板形不好控制，因此轧制时采用较快的轧制速度，以控制终轧温度在要求的范围内。为了消除板坯内部的中心疏松、裂纹等缺陷，轧制时采用较大的单道次压下率，使上述缺陷在轧制时焊合。延伸序列轧制时，较大的单道次压下率还能使中间坯沿厚度方向的变形均匀，从而使组织均匀。由于钢板较薄，每轧制一道次后，温降较大，这样就能保留该道次轧制后的细化成果，经过多道次轧制后，就能得到细小的奥氏体晶粒，奥氏体晶粒越细小，其晶界面积越大，由奥氏体向铁素体转变时的形核位置就越多，形核率就越高，最终得到的铁素体晶粒就越细小，钢板的机械性能就越好。钢板轧制完成后，对钢板进行热处理，合适的热处理工艺是保证钢板性能的关键。由于钢板较薄，温降较快，为了保证奥氏体在淬火时能充分转换为马氏体，在淬火前不发生相变，因此采用较高的淬火温度。根据其成分计算的面心立方与体心立方的转变温度，并考虑出炉后到淬火机的温降，将淬火温度定为910～930℃，为保证钢板在加热时充分奥氏体化，并考虑生产节奏紧凑，将保温时间定位19～21分钟。根据钢板的最终机械性能要求，确定其回火温度和回火保温时间。
本发明与现有技术比较，具有下列显著的优点和效果：
1)本发明通过合适的工艺、成分设计，能用常规的宽厚板轧机，轧制出又薄又宽屈服强度690MPa级的工程机械用钢板，钢板经热处理后，机械性能优良。采用该方法生产屈服强度690MPa即宽薄钢板，工艺路线简单，制造成本低廉。生产工艺制度比较宽松，可在宽厚板生产线上稳定生产。
2)本发明钢板是以回火索氏体为主的组织，具有良好的塑性和韧性，-20℃的冲击功达到150J以上，延伸率达到17％以上。
3)生产的钢板板形良好，钢板平直度满足标准和用户要求。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1
采用厚度为160mm、长为2410mm的板坯，轧制成厚度为6.0mm、宽度为2700mm的钢板，板坯出炉温度为1220℃，板坯加热时间为220分钟，轧机开轧温度为1210℃，板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.13％，Si 0.35％，Mn 1.65％，P 0.015％，S 0.007％，Als0.017％，Nb0.04％,V0.05％；Cr0.35％，Ti0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。展宽序列的轧制速度为2.6m/s，展宽序列轧制时的单道次压下率分别为6.3％、5.3％。延伸序列共轧制8个道次，延伸序列轧制时的单道次压下率分别为24.9％、34.7％、44.5％、44％、37％、29.4％、25.6％、16.0％，终轧温度为890℃。淬火温度为930℃，保温时间19分钟；回火温度为570℃，保温时间为20分钟。本实施例制得钢板的力学性能见表1。
表1钢板力学性能
实施例2
采用厚度为160mm、长为2430mm的板坯，轧制成厚度为6.5mm、宽度为2950mm的钢板，板坯出炉温度为1240℃，板坯加热时间为320分钟，轧机开轧温度为1230℃，板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.15％，Si 0.45％，Mn 1.75％，P 0.012％，S 0.004％，Als0.032％，Nb0.05％,V0.04％；Cr0.45％，Ti0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质。展宽序列的轧制速度为2.6m/s，展宽序列轧制时的单道次压下率分别为9.4％、9.0％。延伸序列共轧制8个道次，延伸序列轧制时的单道次压下率分别为22.5％、29.0％、40.5％、37.0％、36.8％、34.9％、26.8％、20.7％，终轧温度为910℃。淬火温度为910℃，保温时间21分钟；回火温度为590℃，保温时间为22分钟。本实施例制得钢板的力学性能见表2。
表2钢板力学性能
实施例3
采用厚度为160mm、长为2421mm的板坯，轧制成厚度为6.2mm、宽度为3215mm的钢板，板坯出炉温度为1235℃，板坯加热时间为285分钟，轧机开轧温度为1226℃，板坯的(重量百分比)化学成分为：C 0.14％，Si 0.38％，Mn 1.72％，P 0.011％，S 0.005％，Als0.027％，Nb0.044％,V0.045％；Cr0.41％，Ti0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。展宽序列的轧制速度为2.6m/s，展宽序列轧制时的单道次压下率分别为13.1％、13.7％。延伸序列共轧制8个道次，延伸序列轧制时的单道次压下率分别为19.8％、30.8％、39.6％、37.3％、35.7％、32.1％、26.4％、23.5％，终轧温度为904℃。淬火温度为922℃，保温时间20分钟；回火温度为586℃，保温时间为21分钟。本实施例制得钢板的力学性能见表3。
表3钢板力学性能
由上述内容可知，按照本发明，钢板经热处理后，机械性能优良，钢板屈服强度都在700MPa以上，-20℃的冲击功达到150J以上，延伸率达到18％以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板的生产方法，所述屈服强度690MPa级宽薄工程机械用钢板，其化学成分按重量百分比计包括：C：0.13～0.15％；Si：0.35～0.45％；Mn：1.65～1.75％；P：≤0.015％；S：≤0.007％；Als：0.017～0.032％；Nb：0.04～0.05％；V：0.04～0.05％；Cr：0.35～0.45％；Ti：0.01～0.02％；其余为铁和不可避免杂质；所述钢板厚度为6.0mm～6.5mm厚，钢板宽度≥2700mm，其特征在于，包括如下步骤：
1)选用160mm厚的板坯，板坯长度为2410～2430mm；
2)加热工艺：采用160mm厚的板坯进行生产，板坯出炉温度1220-1240℃，加热时间220～320分钟；
3)钢板轧制成型工艺：板坯加热好之后进行控制轧制，轧制采用两序列轧制；轧机开轧温度为1210-1230℃，第一序列轧制为展宽轧制，用板坯长度进行展宽轧制，轧制到钢板目标宽度；第一序列共轧制两个道次，轧制速度为2.6m/s；第二序列为延伸序列轧制，展宽轧制完成后，将中间坯转90度，进行延伸轧制；第二序列轧制时，轧制8个道次，单道次压下率≥16％，终轧温度890～910℃；钢板轧完经热矫直机矫直后，自然空冷；
4)钢板轧后进行热处理，热处理工艺：淬火温度为910～930℃，保温时间19～21分钟；回火温度为570～590℃，保温时间20～22分钟。
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