CN108707816A - 一种具备高强度及优良低温韧性钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备高强度及优良低温韧性钢板及其生产方法，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10～0.15%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.05～1.25%，P≤0.010%，S≤0.008%，Cr：0.25～0.50%，Mo：0.25～0.35%，Ni：0.20～0.35%，Al：0.025～0.045%，Nb：0.010～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述生产方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序。本发明所得钢板纯净度较高、成分均匀、内部致密，力学性能优良，完全适用于在超低温恶劣工况下服役的高强度结构件的制造。

Description

一种具备高强度及优良低温韧性钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种具备高强度及优良低温韧性钢板及其生产方法。
背景技术
高强度钢主要用于工程机械的主要受力结构，承受复杂多变的周期载荷，因此要求钢材具有高的屈服强度和疲劳极限、良好冲击韧性、冷成形性和优良的焊接性能。在工程机械的主体结构制造中使用高强度结构钢，对于提高装备的能力和效率，延长使用寿命，减轻设备自重，降低能耗和原材料消耗，提高工程机械的档次均有重大作用。在此背景下，通过优化成分设计及工艺改进开发了一种具备高强度及优良低温韧性的钢板，解决了如何同时兼顾高强度与低温冲击韧性的技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具备高强度及优良低温韧性钢板；同时本发明还提供了一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种具备高强度及优良低温韧性钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10～0.15%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.05～1.25%，P≤0.010%，S≤0.008%，Cr：0.25～0.50%，Mo：0.25～0.35%，Ni：0.20～0.35%，Al：0.025～0.045%，Nb：0.010～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度为8～30mm。
本发明所述钢板屈服强度≥750MPa，抗拉强度810～920MPa，延伸率≥16%；-60℃冲击功大于100J。
本发明还提供了一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序；所述轧制工序，采用两阶段轧制工艺，第一阶段为再结晶区，第二阶段为未再结晶区；所述热处理工序，采用淬火＋回火处理工艺。
本发明所述冶炼工序，出钢钢水化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10～0.15%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.05～1.25%，P≤0.010%，S≤0.008%，Cr：0.25～0.50%，Mo：0.25～0.35%，Ni：0.20～0.35%，Al：0.025～0.045%，Nb：0.010～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述冶炼工序，将钢水先经电炉冶炼至P≤0.010%后送入LF炉精炼并调整成分，精炼总时间≥60min，白渣保持时间≥30min，确保造渣良好；之后转入VD炉进行真空处理，真空度≤66Pa，真空保持时间≥20min，软吹5～10min后吊包。
本发明所述浇铸工序，将冶炼后的钢水进行连铸作业，得到连铸坯；利用火焰清理，清理掉钢坯表面存在的裂纹、皮下气泡等缺陷。
本发明所述加热工序，铸坯均热炉加热，最高加热温度1280℃，均热温度1240～1260℃，加热过程中不允许某段烧咀全关。
本发明所述轧制工序，第一阶段开轧温度为1050～1100℃，终轧温度920～980℃，单道次压下量为15～25%，累计压下率为35～50%，抢温轧制尽量增大压下量；第二阶段开轧温度≤890℃，终轧温度750～820℃，晾钢厚度为3倍钢板厚度，累计压下率为30～55%，单道次压下率≥10%的不少于3道次。
本发明所述轧后冷却工序，钢板轧后控制冷却，确保钢板板形良好；然后将轧制后的钢板及时下线堆垛缓冷，钢板表面温度≥450℃，堆垛总时间≥48h。
本发明所述热处理工序，淬火温度880～900℃、保温时间PLC+30min，淬火后水冷至室温；回火温度520～540℃、保温时间4.5～5.0min/mm（即按钢板厚度的毫米数，每毫米加热4.5～5.0min计算），回火后空冷制得成品钢板。
本发明一种具备高强度及优良低温韧性钢板标准参考EN10025-6；钢板性能检测方法标准参考EN10025-1。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过调整C、Mn、Cr、Mo、Ni等成分，严格控制P、S等杂质元素含量，采用合适的冶炼、加热、轧制、热处理等工艺技术，获得了均匀细小的组织结构和优良的力学性能。2、本发明所得钢板屈服强度≥750MPa，抗拉强度810～920MPa，延伸率≥16%；-60℃冲击功大于100J。3、本发明钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密的特点，力学性能优良，完全适用于在超低温恶劣工况下服役的高强度结构件的制造。
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
本实施例具备高强度及优良低温韧性钢板厚度为8mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.10%，Si：0.37%，Mn：1.05%，P：0.006%，S：0.001%，Cr：0.28%，Mo：0.25%，Ni：0.32%，Al：0.028%，Nb：0.022%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼至P：0.006%后送入LF炉精炼并调整成分，精炼总时间60min，白渣保持时间30min，确保造渣良好；之后转入VD炉进行真空处理，真空度66Pa，真空保持时间20min，软吹5min后吊包；
（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行连铸作业，得到连铸坯；利用火焰清理，清理掉钢坯表面存在的裂纹、皮下气泡等缺陷；
（3）加热工序：铸坯均热炉加热，最高加热温度1280℃，均热温度1260℃；
（4）轧制工序：采用两阶段轧制工艺，第一阶段为再结晶区，第二阶段为未再结晶区；第一阶段开轧温度为1080℃，终轧温度980℃，单道次压下量为20%，累计压下率为45%；第二阶段开轧温度870℃，终轧温度820℃，晾钢厚度为3倍钢板厚度，累计压下率为35%，单道次压下率15%的为3道次，轧制后得到半成品钢板；
（5）轧后冷却工序：半成品钢板轧后控制冷却，确保钢板板形良好；然后将轧制后的钢板及时下线堆垛缓冷，钢板表面温度456℃，堆垛总时间48h；
（6）热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺，淬火温度890℃、保温时间PLC+30min，淬火后水冷至室温；回火温度520℃、保温时间5min/mm，回火后空冷制得成品钢板。
本实施例钢板纯净度较高、成分均匀、内部致密，力学性能：屈服强度802MPa，抗拉强度850MPa，延伸率17%，-60℃冲击功平均165J，完全适用于在超低温恶劣工况下服役的高强度结构件的制造。
实施例2
本实施例具备高强度及优良低温韧性钢板厚度为8mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.10%，Si：0.35%，Mn：1.10%，P：0.006%，S：0.001%，Cr：0.28%，Mo：0.28%，Ni：0.32%，Al：0.035%，Nb：0.022%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼至P：0.006%后送入LF炉精炼并调整成分，精炼总时间60min，白渣保持时间30min，确保造渣良好；之后转入VD炉进行真空处理，真空度66Pa，真空保持时间20min，软吹5min后吊包；
（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行连铸作业，得到连铸坯；利用火焰清理，清理掉钢坯表面存在的裂纹、皮下气泡等缺陷；
（3）加热工序：铸坯均热炉加热，最高加热温度1280℃，均热温度1260℃；
（4）轧制工序：采用两阶段轧制工艺，第一阶段为再结晶区，第二阶段为未再结晶区；第一阶段开轧温度为1050℃，终轧温度920℃，单道次压下量为15%，累计压下率为45%；第二阶段开轧温度890℃，终轧温度820℃，晾钢厚度为3倍钢板厚度，累计压下率为35%，单道次压下率10%的为5道次，轧制后得到半成品钢板；
（5）轧后冷却工序：半成品钢板轧后控制冷却，确保钢板板形良好；然后将轧制后的钢板及时下线堆垛缓冷，钢板表面温度453℃，堆垛总时间48h；
（6）热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺，淬火温度900℃、保温时间PLC+30min，淬火后水冷至室温；回火温度540℃、保温时间4.5min/mm，回火后空冷制得成品钢板。
本实施例钢板纯净度较高、成分均匀、内部致密，力学性能：屈服强度812MPa，抗拉强度860MPa，延伸率16%，-60℃冲击功平均155J，完全适用于在超低温恶劣工况下服役的高强度结构件的制造。
实施例3
本实施例具备高强度及优良低温韧性钢板厚度为12mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.12%，Si：0.30%，Mn：1.05%，P：0.005%，S：0.002%，Cr：0.25%，Mo：0.30%，Ni：0.34%，Al：0.040%，Nb：0.026%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼至P：0.005%后送入LF炉精炼并调整成分，精炼总时间65min，白渣保持时间32min，确保造渣良好；之后转入VD炉进行真空处理，真空度66Pa，真空保持时间25min，软吹6min后吊包；
（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行连铸作业，得到连铸坯；利用火焰清理，清理掉钢坯表面存在的裂纹、皮下气泡等缺陷；
（3）加热工序：铸坯均热炉加热，最高加热温度1280℃，均热温度1260℃；
（4）轧制工序：采用两阶段轧制工艺，第一阶段为再结晶区，第二阶段为未再结晶区；第一阶段开轧温度为1100℃，终轧温度980℃，单道次压下量为18%，累计压下率为45%；第二阶段开轧温度870℃，终轧温度810℃，晾钢厚度为3倍钢板厚度，累计压下率为40%，单道次压下率12%的为4道次，轧制后得到半成品钢板；
（5）轧后冷却工序：半成品钢板轧后控制冷却，确保钢板板形良好；然后将轧制后的钢板及时下线堆垛缓冷，钢板表面温度455℃，堆垛总时间52h；
（6）热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺，淬火温度880℃、保温时间PLC+30min，淬火后水冷至室温；回火温度530℃、保温时间4.5min/mm，回火后空冷制得成品钢板。
本实施例钢板纯净度较高、成分均匀、内部致密，力学性能：屈服强度808MPa，抗拉强度851MPa，延伸率17%，-60℃冲击功平均148J，完全适用于在超低温恶劣工况下服役的高强度结构件的制造。
实施例4
本实施例具备高强度及优良低温韧性钢板厚度为25mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.12%，Si：0.35%，Mn：1.10%，P：0.007%，S：0.001%，Cr：0.30%，Mo：0.29%，Ni：0.35%，Al：0.045%，Nb：0.028%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼至P：0.007%后送入LF炉精炼并调整成分，精炼总时间62min，白渣保持时间35min，确保造渣良好；之后转入VD炉进行真空处理，真空度60Pa，真空保持时间30min，软吹5min后吊包；
（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行连铸作业，得到连铸坯；利用火焰清理，清理掉钢坯表面存在的裂纹、皮下气泡等缺陷；
（3）加热工序：铸坯均热炉加热，最高加热温度1280℃，均热温度1260℃；
（4）轧制工序：采用两阶段轧制工艺，第一阶段为再结晶区，第二阶段为未再结晶区；第一阶段开轧温度为1060℃，终轧温度965℃，单道次压下量为22%，累计压下率为35%；第二阶段开轧温度850℃，终轧温度750℃，晾钢厚度为3倍钢板厚度，累计压下率为55%，单道次压下率18%的为4道次，轧制后得到半成品钢板；
（5）轧后冷却工序：半成品钢板轧后控制冷却，确保钢板板形良好；然后将轧制后的钢板及时下线堆垛缓冷，钢板表面温度458℃，堆垛总时间55h；
（6）热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺，淬火温度900℃、保温时间PLC+30min，淬火后水冷至室温；回火温度540℃、保温时间5min/mm，回火后空冷制得成品钢板。
本实施例钢板纯净度较高、成分均匀、内部致密，力学性能：屈服强度788MPa，抗拉强度848MPa，延伸率17%，-60℃冲击功平均135J，完全适用于在超低温恶劣工况下服役的高强度结构件的制造。
实施例5
本实施例具备高强度及优良低温韧性钢板厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.12%，Si：0.50%，Mn：1.15%，P：0.007%，S：0.001%，Cr：0.32%，Mo：0.25%，Ni：0.30%，Al：0.035%，Nb：0.010%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼至P：0.007%后送入LF炉精炼并调整成分，精炼总时间60min，白渣保持时间32min，确保造渣良好；之后转入VD炉进行真空处理，真空度65Pa，真空保持时间20min，软吹8min后吊包；
（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行连铸作业，得到连铸坯；利用火焰清理，清理掉钢坯表面存在的裂纹、皮下气泡等缺陷；
（3）加热工序：铸坯均热炉加热，最高加热温度1280℃，均热温度1260℃；
（4）轧制工序：采用两阶段轧制工艺，第一阶段为再结晶区，第二阶段为未再结晶区；第一阶段开轧温度为1070℃，终轧温度940℃，单道次压下量为23%，累计压下率为45%；第二阶段开轧温度875℃，终轧温度810℃，晾钢厚度为3倍钢板厚度，累计压下率为50%，单道次压下率15%的为4道次，轧制后得到半成品钢板；
（5）轧后冷却工序：半成品钢板轧后控制冷却，确保钢板板形良好；然后将轧制后的钢板及时下线堆垛缓冷，钢板表面温度455℃，堆垛总时间48h；
（6）热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺，淬火温度890℃、保温时间PLC+30min，淬火后水冷至室温；回火温度520℃、保温时间4.5min/mm，回火后空冷制得成品钢板。
本实施例钢板纯净度较高、成分均匀、内部致密，力学性能：屈服强度808MPa，抗拉强度878MPa，延伸率16%，-60℃冲击功平均146J，完全适用于在超低温恶劣工况下服役的高强度结构件的制造。
实施例6
本实施例具备高强度及优良低温韧性钢板厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15%，Si：0.20%，Mn：1.25%，P：0.010%，S：0.008%，Cr：0.50%，Mo：0.35%，Ni：0.20%，Al：0.025%，Nb：0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：将钢水先经电炉冶炼至P：0.010%后送入LF炉精炼并调整成分，精炼总时间65min，白渣保持时间32min，确保造渣良好；之后转入VD炉进行真空处理，真空度62Pa，真空保持时间25min，软吹10min后吊包；
（2）浇铸工序：将冶炼后的钢水进行连铸作业，得到连铸坯；利用火焰清理，清理掉钢坯表面存在的裂纹、皮下气泡等缺陷；
（3）加热工序：铸坯均热炉加热，最高加热温度1280℃，均热温度1240℃；
（4）轧制工序：采用两阶段轧制工艺，第一阶段为再结晶区，第二阶段为未再结晶区；第一阶段开轧温度为1050℃，终轧温度960℃，单道次压下量为25%，累计压下率为50%；第二阶段开轧温度890℃，终轧温度750℃，晾钢厚度为3倍钢板厚度，累计压下率为30%，单道次压下率12%的为4道次，轧制后得到半成品钢板；
（5）轧后冷却工序：半成品钢板轧后控制冷却，确保钢板板形良好；然后将轧制后的钢板及时下线堆垛缓冷，钢板表面温度450℃，堆垛总时间60h；
（6）热处理工序：采用淬火＋回火处理工艺，淬火温度890℃、保温时间PLC+30min，淬火后水冷至室温；回火温度530℃、保温时间4.5min/mm，回火后空冷制得成品钢板。
本实施例钢板纯净度较高、成分均匀、内部致密，力学性能：屈服强度808MPa，抗拉强度878MPa，延伸率16%，-60℃冲击功平均146J，完全适用于在超低温恶劣工况下服役的高强度结构件的制造。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种具备高强度及优良低温韧性钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10～0.15%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.05～1.25%，P≤0.010%，S≤0.008%，Cr：0.25～0.50%，Mo：0.25～0.35%，Ni：0.20～0.35%，Al：0.025～0.045%，Nb：0.010～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种具备高强度及优良低温韧性钢板，其特征在于，所述钢板厚度为8～30mm。
3.根据权利要求1所述的一种具备高强度及优良低温韧性钢板，其特征在于，所述钢板屈服强度≥750MPa，抗拉强度810～920MPa，延伸率≥16%；-60℃冲击功大于100J。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、轧后冷却和热处理工序；所述轧制工序，采用两阶段轧制工艺，第一阶段为再结晶区，第二阶段为未再结晶区；所述热处理工序，采用淬火＋回火处理工艺。
5.根据权利要求4所述的一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，出钢钢水化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10～0.15%，Si：0.20～0.50%，Mn：1.05～1.25%，P≤0.010%，S≤0.008%，Cr：0.25～0.50%，Mo：0.25～0.35%，Ni：0.20～0.35%，Al：0.025～0.045%，Nb：0.010～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求4所述的一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，将钢水先经电炉冶炼至P≤0.010%后送入LF炉精炼并调整成分，精炼总时间≥60min，白渣保持时间≥30min，确保造渣良好；之后转入VD炉进行真空处理，真空度≤66Pa，真空保持时间≥20min，软吹5～10min后吊包。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，铸坯均热炉加热，最高加热温度1280℃，均热温度1240～1260℃。
8.根据权利要求4-6任意一项所述的一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，第一阶段开轧温度为1050～1100℃，终轧温度920～980℃，单道次压下量为15～25%，累计压下率为35～50%；第二阶段开轧温度≤890℃，终轧温度750～820℃，晾钢厚度为3倍钢板厚度，累计压下率为30～55%，单道次压下率≥10%的不少于3道次。
9.根据权利要求4-6任意一项所述的一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法，其特征在于，所述轧后冷却工序，钢板轧后控制冷却，确保钢板板形良好；然后将轧制后的钢板及时下线堆垛缓冷，钢板表面温度≥450℃，堆垛总时间≥48h。
10.根据权利要求4-6任意一项所述的一种具备高强度及优良低温韧性钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，淬火温度880～900℃、保温时间PLC+30min，淬火后水冷至室温；回火温度520～540℃、保温时间4.5～5.0min/mm，回火后空冷制得成品钢板。
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