CN108914010A - 一种低成本高强度低合金钢及其制造方法 - Google Patents

一种低成本高强度低合金钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低成本高强度低合金钢，其化学成分质量百分比为：C:0.15‑0.175；Si：0.2‑0.3；Mn：1.45‑1.55；P≤0.015；S≤0.004；Nb：0.015‑0.025；Al：0.02‑0.04；其余为Fe和不可避免杂质。本发明采用Si‑Mn‑Nb‑Al合金元素，制造成本低，且通过控制轧制后增加喷水弱冷工艺，使得原本控制轧制后的带状组织及粗大晶粒进一步均匀、细化，钢板强度和韧性进一步得到了提高；生产的30.01‑50mm钢板达到标准要求。

Description

一种低成本高强度低合金钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及高强低合金钢制造领域，具体涉及一种低成本Q420B高强结构钢板及其制造方法。
背景技术
Q420B属于一种高强低合金钢，主要用于建筑、电力塔以及一些结构件设备使用，目前对于Q420B的生产，大部分厂家加入大量合金元素，利用合金元素的固溶强化及析出强化来达到材料所需的强度及韧性。
例如对比例1：公开号CN103966410A的专利-“一种高温轧制生产Q420级别厚板的方法”其冶炼成分设计(wt％)：C:0.14～0.18％、Si：0.25～0.45％、Mn：1.3～1.8％、V:0.05～0.08％、N:0.003～0.008％、P≤0.02％、S≤0.004％，其余为铁及不可避免微量杂质，该专利中含有V元素合金较高，生产制造成本较高；
又例如对比例2：公开号CN102776443A的专利-“一种420MPa级别低合金高强度特厚钢板及其制造方法”其化学组分和质量百分比含量为：C：0.13～0.165%、Si：0.28～0.40%、Mn:1.36～1.55%、P:≤0.020%、S:≤0.011%、Nb：0.032～0.042%、V：0.032～0.042%、Cu：≤0.13%、N：≤0.007%、Als：0.0092～0.012%、O：≤0.003%、H：≤0.0002%，其中Nb+V≤0.08%，其余为Fe和不可避免的杂质，该专利中含有V,Cu,Nb等合金元素，合金成分相对较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种低成本高强度低合金钢,采用Si-Mn-Nb-Al合金元素，制造成本低，且通过控制轧制后增加喷水弱冷工艺，使得生产30.01-50mm钢板达到标准要求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低成本高强度低合金钢，其特征在于：其化学成分质量百分比为：C:0.15-0.175；Si：0.2-0.3；Mn：1.45-1.55；P≤0.015；S≤0.004；Nb：0.015-0.025；Al：0.02-0.04；其余为Fe和不可避免杂质。
优选地，低成本高强度低合金钢的化学成分质量百分比为：C:0.16；Si：0.23；Mn：1.48；P:0.012；S：0.004；Nb：0.019；Al：0.032；其余为Fe和不可避免杂质。
或者其化学成分质量百分比为：C:0.16；Si：0.23；Mn：1.47；P:0.012；S：0.003；Nb：0.021；Al：0.033；其余为Fe和不可避免杂质。
或者其化学成分质量百分比为：C:0.17；Si：0.22；Mn：1.50；P:0.011；S：0.004；Nb：0.021；Al：0.031；其余为Fe和不可避免杂质。
或者其化学成分质量百分比为：C:0.17；Si：0.22；Mn：1.49；P:0.011；S：0.004；Nb：0.020；Al：0.036；其余为Fe和不可避免杂质。
或者其化学成分质量百分比为：C:0.17；Si：0.22；Mn：1.55；P:0.015；S：0.005；Nb：0.020；Al：0.034；其余为Fe和不可避免杂质。
本发明还公开一种上述低成本高强度低合金钢的制造方法，其特征在于：该方法包括如下具体步骤：
S1：冶炼、浇铸：按照成分设计在转炉中冶炼，然后通过RH真空处理系统去除钢中气体元素，再进行连铸机浇铸；
S2：加热：将钢的加热温度设置在1050-1110℃，保证Nb元素的固溶及析出强化作用；
S3：轧制及冷却：轧制分为两个阶段，粗轧和精轧，钢板需在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，然后以待温厚度1.8-2T在中间辊道进行待温,待温度降至奥氏体未再结晶区后进行精轧机轧制，开轧温度设定在770-820℃，终轧温度设定在730-790℃；为保证钢板有足够强度及韧性，在控轧阶段后边增加喷水冷却工艺，使轧后组织晶粒进一步细化，并且分布均匀；开冷温度控制在700-750℃，冷速在7-15℃/S,终冷温度在540-590℃。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）本发明的低成本Q420B高强低合金钢采用简单经济的成分设计，合金元素中只含有Mn、Al和少量的Nb元素，代替了现有技术中金属V元素的加入，在合金成本上大大降低。
（2）本发明在控制轧制后通过增加喷水弱冷工艺，使得原本控制轧制后的带状组织及粗大晶粒进一步均匀、细化，钢板强度和韧性进一步得到了提高。
（3）通过采用轧后喷水工艺，代替V，Nb元素的加入，从而避免了V的碳氮化物对钢板冲击性能的影响，目前该工艺冲击功在-20℃≥120J。
附图说明
图1为本发明实施例1的金相照片。
图2为本发明对比例1的金相照片。
具体实施方式
本发明一种低成本高强度低合金钢，其特征在于：其化学成分质量百分比为：C:0.15-0.175；Si：0.2-0.3；Mn：1.45-1.55；P≤0.015；S≤0.004；Nb：0.015-0.025；Al：0.02-0.04；其余为Fe和不可避免杂质。
本发明还公开一种上述低成本高强度低合金钢的制造方法，其特征在于：该方法包括如下具体步骤：
S1：冶炼、浇铸：按照成分设计在转炉中冶炼，然后通过RH真空处理系统去除钢中气体元素，再进行连铸机浇铸；
S2：加热：将钢的加热温度设置在1050-1110℃，保证Nb元素的固溶及析出强化作用；
S3：轧制及冷却：轧制分为两个阶段，粗轧和精轧，钢板需在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，然后以待温厚度1.8-2T在中间辊道进行待温,待温度降至奥氏体未再结晶区后进行精轧机轧制，开轧温度设定在770-820℃，终轧温度设定在730-790℃；为保证钢板有足够强度及韧性，在控轧阶段后边增加喷水冷却工艺，使轧后组织晶粒进一步细化，并且分布均匀；开冷温度控制在700-750℃，冷速在7-15℃/S,终冷温度在540-590℃。
具体工艺设计见表1。
下面通过本发明具体实施例与对比例的数据对比进一步说明本发明的特点。
1、本发明实施例和对比例的化学成分配比见表2。
2、本发明实施例和对比例的生产工艺参数见表3。
3、本发明实施例和对比例的力学性能参见表4。
由表2、表3和表4中所列的实施例和对比例可以看出，本发明钢的抗拉强度、屈服强度、夏氏冲击功、断后伸长率都符合GB/T 1591规范要求且性能富余量较大、可生产板厚可达50mm，其与现有技术相比，在保证了力学性能的前期下，钢板冶炼成分中取消了V元素，降低了Nb含量，生产制造成本相应的降低。

Claims (7)

1.一种低成本高强度低合金钢，其特征在于：其化学成分质量百分比为：C:0.15-0.175；Si：0.2-0.3；Mn：1.45-1.55；P≤0.015；S≤0.004；Nb：0.015-0.025；Al：0.02-0.04；其余为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本高强度低合金钢，其特征在于：其化学成分质量百分比为：C:0.16；Si：0.23；Mn：1.48；P:0.012；S：0.004；Nb：0.019；Al：0.032；其余为Fe和不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的低成本高强度低合金钢，其特征在于：其化学成分质量百分比为：C:0.16；Si：0.23；Mn：1.47；P:0.012；S：0.003；Nb：0.021；Al：0.033；其余为Fe和不可避免杂质。
4.根据权利要求1所述的低成本高强度低合金钢，其特征在于：其化学成分质量百分比为：C:0.17；Si：0.22；Mn：1.50；P:0.011；S：0.004；Nb：0.021；Al：0.031；其余为Fe和不可避免杂质。
5.根据权利要求1所述的低成本高强度低合金钢，其特征在于：其化学成分质量百分比为：C:0.17；Si：0.22；Mn：1.49；P:0.011；S：0.004；Nb：0.020；Al：0.036；其余为Fe和不可避免杂质。
6.根据权利要求1所述的低成本高强度低合金钢，其特征在于：其化学成分质量百分比为：C:0.17；Si：0.22；Mn：1.55；P:0.015；S：0.005；Nb：0.020；Al：0.034；其余为Fe和不可避免杂质。
7.根据权利要求1-6任一项权利要求所述低成本高强度低合金钢的制造方法，其特征在于：该方法包括如下具体步骤：
S1：冶炼、浇铸：按照成分设计在转炉中冶炼，然后通过RH真空处理系统去除钢中气体元素，再进行连铸机浇铸；
S2：加热：将钢的加热温度设置在1050-1110℃，保证Nb元素的固溶及析出强化作用；
S3：轧制及冷却：轧制分为两个阶段，粗轧和精轧，钢板需在奥氏体完全再结晶区完成整个轧制的粗轧过程，然后以待温厚度1.8-2T在中间辊道进行待温,待温度降至奥氏体未再结晶区后进行精轧机轧制，开轧温度设定在770-820℃，终轧温度设定在730-790℃；为保证钢板有足够强度及韧性，在控轧阶段后边增加喷水冷却工艺，使轧后组织晶粒进一步细化，并且分布均匀；开冷温度控制在700-750℃，冷速在7-15℃/S,终冷温度在540-590℃。
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