CN109023114A - 一种超高钢q960e厚板及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高钢Q960E厚板，涉及超高强钢厚板生产制造领域，其化学成分及质量百分比如下：C:0.15%～0.18%，Si:0.20%～0.50%，Mn:0.80%～1.30%，P≤0.010%，S≤0.003%，Cr:0.30%～0.50%，Mo:0.40%～0.60%，Ni:0.80%～1.0%，Ti:0.008%～0.030%，Nb:0.015%～0.050%，B:0.0008%～0.0025%，其余为Fe和不可避免的杂质。采用中高碳和合金化的成分设计，并辅控制轧制和离线热处理的方法，提供一种适用于厚度90mm超高强钢厚板。
Description
技术领域
本发明涉及超高强钢厚板生产制造领域，特别是涉及一种超高钢Q960E厚板及制造方法。
背景技术
超高强度钢是一种资源节约型同时也是一种高技术含量、高附加值的产品，随着国内大型工程的大力发展，Q890D及以上等级的高强钢在工程机械、矿山开采、起重矿车、海洋平台等方面得到了大力应用，其特点是：结构简单，自重轻，安全性高，能够承载较大的动、静态载荷，服役时间较长；然而，由于国内铸坯受厚度影响，大厚度结构件目前只能采用常规Q345-Q6900系列低合金结构钢代替，而此类结构钢因为强度低，在苛刻的服役条件下，使用强度不高，易出现工程事故；为此，针对大型工程结构钢件，国内企业只能花高价进口大厚度的超高强钢；
国内很多钢厂均在研究Q960及以上超高强钢的生产工艺，但对于大厚度Q960E超高强钢目前尚未有实质性的报道，已公布的专利文献内容中产品在实际工程应用更是微乎其微。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种超高钢Q960E厚板，其化学成分及质量百分比如下：C:0.15％～0.18％，Si:0.20％～0.50％，Mn:0.80％～1.30％，P≤0.010％，S≤0.003％，Cr:0.30％～0.50％，Mo:0.40％～0.60％，Ni:0.80％～1.0％，Ti:0.008％～0.030％，Nb:0.015％～0.050％，B:0.0008％～0.0025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
技术效果：本发明采用中高碳和合金化的成分设计，并通过碳、锰、铬、镍、钼等合金元素以及铌、钛、钒等微合金元素的相互配合作用，提供一种超高强钢厚板。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，其化学成分及质量百分比如下：C:0.16％，Si:0.24％，Mn:1.13％，P≤0.010％，S≤0.003％，Cr:0.45％，Mo:0.50％，Ni:0.91％，Ti:0.008％～0.030％，Nb:0.015％～0.050％，B:0.0008％～0.0025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种超高钢Q960E厚板，其化学成分及质量百分比如下：C:0.17％，Si:0.28％，Mn:1.24％，P≤0.010％，S≤0.003％，Cr:0.43％，Mo:0.48％，Ni:0.95％，Ti:0.008％～0.030％，Nb:0.015％～0.050％，B:0.0008％～0.0025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种超高钢Q960E厚板，其化学成分及质量百分比如下：C:0.16％，Si:0.25％，Mn:1.10％，P≤0.010％，S≤0.003％，Cr:0.44％，Mo:0.50％，Ni:0.92％，Ti:0.008％～0.030％，Nb:0.015％～0.050％，B:0.0008％～0.0025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种超高钢Q960E厚板，钢板厚度为90mm。
本发明的另一目的在于提供一种超高钢Q960E厚板的制造方法，包括以下步骤：铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-坯料缓冷-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-矫直-切割-取样-喷印标识-检验-入库，其中，钢水经真空脱气处理后进行连铸或模铸，铸坯或钢坯于1180℃～1240℃加热后在奥氏体再结晶区和未再结晶区分别进行轧制。
前所述的一种超高钢Q960E厚板的制造方法，连铸的铸坯厚度为320mm。
前所述的一种超高钢Q960E厚板的制造方法，再结晶区轧制要求道次压下率在12％以上，终轧温度在980℃以上；未再结晶区轧制要求累积压下率在40％以上，开轧温度在950℃以下，终轧温度在850℃以上。
前所述的一种超高钢Q960E厚板的制造方法，轧后控冷或空冷至室温。
前所述的一种超高钢Q960E厚板的制造方法，轧后空冷至室温后进行离线热处理，其中，淬火温度为880℃～930℃，回火温度为550℃～600℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中碳是钢中最有效的强化元素之一，固溶于基体的C能起到显著的固溶强化作用，但是会造成塑韧性能的明显下降；C能提高钢的淬透性，有利于形成高强度的显微组织，起到组织强化的作用；另外重要的是C与钢中强碳化物形成元素如Nb、V、Ti、Mo相结合，在回火过程中起到抗回火性和析出强化的重要作用；C含量过低起不到上述有利的作用，过高则严重损害塑韧性能，特别是可焊接性变差；综合考虑，本发明的碳元素含量为0.15％～0.18％；
(2)本发明中硅是钢中常用的脱氧剂，因此需要一定的最低含量，而且具有很强的固溶强化能力，在一定的范围并不会造成塑韧性的恶化；另外Si还能够提高钢的抗回火软化能力，并能一定程度上抑制析出碳化物的粗化；但Si含量过高时，会降低材料的塑韧性和焊接性；综合考虑硅元素各方面的影响，本发明硅元素的含量为0.20％～0.50％；
(3)本发明中锰是钢中最常见合金元素，是常用的脱氧剂和脱硫剂；Mn能显著提高钢的淬透性，在一定含量时并能够改善组织的韧性，但含量高时将损害塑韧性和焊接性能；一定量Mn的存在能避免S造成的热脆，改善硫化物夹杂的性能，但Mn含量高容易产生轴线偏析及带状组织；综合考虑锰对钢的组织和性能的各种影响，本材料中锰的含量为0.80％～1.30％；
(4)本发明中硫元素在钢中易与锰元素等结合形成硫化夹杂物，尤其对钢的横向塑性和韧性不利，因此硫的含量应尽可能得低；磷也是钢中的有害元素，严重损害钢板的塑性和韧性；对于本发明而言，硫和磷均是不可避免的杂质元素，应该越低越好，考虑到实际的炼钢水平，本发明要求P≤0.012％、S≤0.003％；
(5)本发明中铬能提高钢的淬透性，同时能提高耐腐蚀性和抗氢致裂纹能力，而且能提高钢的耐磨损性能；但Cr含量过高会导致淬火回火钢的韧性变差，并且有损钢的焊接性能；在本发明中，铬元素的含量应控制为0.30％～0.50％；
(6)本发明中钼能显著增加材料的淬透性，尤其和Nb、B共同使用时效果更佳；另外重要的是Mo在钢材回火期间能形成细小的碳化物Mo2C，产生析出强化的效果；但是Mo含量过多会损害材料的韧性及焊接性，并导致成本的增加；本发明中，钼元素含量为0.40％～0.60％；
(7)本发明中镍元素是稳定奥氏体的元素，在调质钢中加镍元素，可以大幅提高钢的韧性尤其是低温韧性，在本发明中，为了保证得到极高的强度和硬度，在合金设计时添加了较高的碳元素，从而会使得钢板的韧塑性非常差，为了保证钢板既具有高的强度和硬度，而且还具有一定的韧塑性，同时还考虑到镍元素属于贵重合金元素，所以本发明中镍的含量为0.80％～1.00％；
(8)本发明中钛能脱氧，细化晶粒；强化铁素体；形成碳化物，缩小γ区；使奥氏体等温转变图右移；降低过热敏感性；溶于固溶体时提高淬透性，形成碳化物时降低淬透性；形成碳化物时延迟回火温度，可在较高温度下回火；改善焊接性能；本发明钛含量控制在0.008％～0.030％；
(9)本发明中铌元素在钢中可以阻止再结晶和阻碍再结晶晶粒长大，提高强度；同时，铌元素在钢中可强烈地形成铌的碳化物和氮化物，从而影响钢的性能，且铌元素能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性；在本发明中，铌元素的含量控制为0.015％～0.050％；
(10)本发明中硼是淬透性元素，对提高钢板淬透性尤其是厚规格钢板的淬透性有着重要作用，钢中添加少量的硼元素即可起到较大的增加钢板的淬透性；且硼元素资源富有，价格便宜，添加少量的硼可以显著的节省锰、镍、铬、钼等贵重的合金元素添加；但过多的硼元素会增加晶界的偏聚，从而降低钢铁材料的韧塑性；在本发明中，硼元素的含量为0.0008％～0.0025％；
(10)本发明转炉吹炼和真空处理的目的是确保钢液的基本成分要求，去除钢中的氧、氢等有害气体，并加入锰、钛等必要的合金元素，进行合金元素的调整；
(11)本发明所得钢板的组织为回火索氏体，屈服强度大于960Mpa，抗拉强度为980Mpa～1100Mpa，断后延伸率大于13％，-40℃低温冲击韧性在34J以上。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种超高钢Q960E厚板，其化学成分及质量百分比如下：C:0.16％，Si:0.24％，Mn:1.13％，P≤0.008％，S≤0.002％，Cr:0.45％，Mo:0.50％，Ni:0.91％，Ti:0.020％，Nb:0.025％，B:0.0016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
上述钢板的制造方法，包括以下步骤：铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-坯料缓冷-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-矫直-切割-取样-喷印标识-检验-入库，
按配比冶炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸，连铸坯厚度320mm，将钢坯加热至1180℃的炉温，保温350min后出炉进行奥氏体再结晶区轧制和未再结晶区轧制，其中再结晶区轧制要求道次压下率在12％以上，再结晶区终轧温度为1030℃，未再结晶区轧制要求累积压下率在40％以上，开轧温度920℃，终轧温度为890℃，钢板的最终轧制厚度为90mm，轧后空冷至室温，然后进行淬火和回火处理，淬火温度为930℃，回火温度为580℃。
实施例2
本实施例提供的一种超高钢Q960E厚板，其化学成分及质量百分比如下：C:0.17％，Si:0.28％，Mn:1.24％，P≤0.008％，S≤0.002％，Cr:0.43％，Mo:0.48％，Ni:0.95％，Ti:0.016％，Nb:0.027％，B:0.0017％，其余为Fe和不可避免的杂质。
按配比冶炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸，连铸坯厚度320mm，将钢坯加热至1200℃的炉温，保温345min后出炉进行奥氏体再结晶区轧制和未再结晶区轧制，其中再结晶区轧制要求道次压下率在12％以上，再结晶区终轧温度为1035℃，未再结晶区轧制要求累积压下率在40％以上，开轧温度930℃，终轧温度为900℃，钢板的最终轧制厚度为90mm，轧后空冷至室温，然后进行淬火和回火处理，淬火温度为930℃，回火温度为585℃。
实施例3
本实施例提供的一种超高钢Q960E厚板，其化学成分及质量百分比如下：C:0.16％，Si:0.25％，Mn:1.10％，P≤0.008％，S≤0.0015％，Cr:0.44％，Mo:0.50％，Ni:0.92％，Ti:0.015％，Nb:0.026％，B:0.0016％，其余为Fe和不可避免的杂质。
按配比冶炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸，连铸坯厚度320mm，将钢坯加热至1220℃的炉温，保温345min后出炉进行奥氏体再结晶区轧制和未再结晶区轧制，其中再结晶区轧制要求道次压下率在12％以上，再结晶区终轧温度为1040℃，未再结晶区轧制要求累积压下率在40％以上，开轧温度915℃，终轧温度为890℃，钢板的最终轧制厚度为90mm，轧后空冷至室温，然后进行淬火和回火处理，淬火温度为930℃，回火温度为590℃。
对实施例1、实施例2、实施例3中的钢板的力学性能进行测试，其中强度按照GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法进行，低温冲击韧性按GB/T 229-2007金属夏比V型缺口冲击试验方法测定，硬度按照GB/T231.1-2009方法测定，得到的结果见表1所示。
表1 实施例1～实施例3中钢板的力学性能
由表1可知，本发明所得的超高强钢的性能指标屈服强度大于960MPa，抗拉强度为980Mpa～1100Mpa，断后延伸率大于13％，-40℃低温冲击韧性在34J以上，可见本发明设计的高强钢具有超高的强度和良好的延伸性，同时具有较好的低温冲击韧性，且采用热轧和离线热处理方式生产，工艺简单，可以应用到大型吊车底座上。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种超高钢Q960E厚板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C:0.15%～0.18%，Si:0.20%～0.50%，Mn:0.80%～1.30%，P≤0.010%，S≤0.003%，Cr:0.30%～0.50%，Mo:0.40%～0.60%，Ni:0.80%～1.0%，Ti:0.008%～0.030%，Nb:0.015%～0.050%，B:0.0008%～0.0025%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种超高钢Q960E厚板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C:0.16%，Si:0.24%，Mn:1.13%，P≤0.010%，S≤0.003%，Cr:0.45%，Mo:0.50%，Ni:0.91%，Ti:0.008%～0.030%，Nb:0.015%～0.050%，B:0.0008%～0.0025%，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种超高钢Q960E厚板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C:0.17%，Si:0.28%，Mn:1.24%，P≤0.010%，S≤0.003%，Cr:0.43%，Mo:0.48%，Ni:0.95%，Ti:0.008%～0.030%，Nb:0.015%～0.050%，B:0.0008%～0.0025%，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种超高钢Q960E厚板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C:0.16%，Si:0.25%，Mn:1.10%，P≤0.010%，S≤0.003%，Cr:0.44%，Mo:0.50%，Ni:0.92%，Ti:0.008%～0.030%，Nb:0.015%～0.050%，B:0.0008%～0.0025%，其余为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种超高钢Q960E厚板，其特征在于：钢板厚度为90mm。
6.一种超高钢Q960E厚板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-坯料缓冷-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-矫直-切割-取样-喷印标识-检验-入库，其中，钢水经真空脱气处理后进行连铸或模铸，铸坯或钢坯于1180℃～1240℃加热后在奥氏体再结晶区和未再结晶区分别进行轧制。
7.根据权利要求6所述的一种超高钢Q960E厚板的制造方法，其特征在于：连铸的铸坯厚度为320mm。
8.根据权利要求7所述的一种超高钢Q960E厚板的制造方法，其特征在于：再结晶区轧制要求道次压下率在12%以上，终轧温度在980℃以上；未再结晶区轧制要求累积压下率在40%以上，开轧温度在950℃以下，终轧温度在850℃以上。
9.根据权利要求8所述的一种超高钢Q960E厚板的制造方法，其特征在于：轧后控冷或空冷至室温。
10.根据权利要求9所述的一种超高钢Q960E厚板的制造方法，其特征在于：轧后空冷至室温后进行离线热处理，其中，淬火温度为880℃～930℃，回火温度为550℃～600℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181218 |