CN109182929A - 应用于工程机械用车高强双相钢dp780及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780及其生产方法，化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.06～0.08%，Mn：1.55～1.65%，Nb：0.020～0.030%，Ti：0.010～0.025%，Cr：0.20～0.30%，B：0.0008～0.0016%，Als：0.015～0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序。本发明通过合理的成分设计，优化控温轧制及控制冷却工艺，产品力学性能满足GB/T 20887.3‑2010的要求，产品屈强比≤0.67，较好的满足了当前大型工程机械用车的需求。

Description

应用于工程机械用车高强双相钢DP780及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780及其生产方法。
背景技术
屈强比，是指钢材的屈服点即屈服强度与抗拉强度的比值。该指标是衡量钢材强度储备的重要系数。通常，钢铁材料的屈强比较高时，表明该种材料的抗变形能力较强，不易在外力作用下发生塑性变形，但材料抗外力冲击的能力较差，发生脆性破坏的风险也较大，材料的可靠性也较低。钢铁材料的屈强比较低时，表明该种材料的塑性较好，具有较高的加工硬化率，而且无不连续屈服现象，构件易于成形，回弹小，在工程机械用车减量化中发挥重要作用。
目前开发的低屈强比双相钢，基本均为卷板，厚度规格多小于6mm，生产规格适用于轿车结构件或加强件，但不适用于承载较大的工程机械用车。其中公开号为：CN104593677 A的专利公开了一种厚规格热轧双相钢DP600的生产工艺，具体公开了5mm-6.5mm厚度的热轧双相钢DP600的制造方法，通过采用分阶段冷却，保证了卷板力学性能良好匹配。但其抗拉强度控制在590MPa以上，强度级别偏低，且厚度偏薄，无法满足工程机械用车对16mm以上厚度规格的需求，且Cr含量达到0.7%上下，合金成本高，且不利于后续焊接性能。
钢材产品的力学性能主要取决于钢中的组织构成。通过分析可知，对于DP780而言，为确保该钢种超低屈强比及其他各项性能满足GB/T 20887.3-2010要求，就必须有效确保钢中的硬相和软相比例。DP780组织以贝氏体铁素体组织为主，混以部分马氏体或马氏体和残余奥氏体组织(以下简称：M/A岛)。
马氏体或M/A岛通常具有较高的力学强度，但脆性较大，贝氏体铁素体组织具有良好的韧性和塑性，但强度和硬度都很低，同时冷加工硬化缓慢，可以承受较大减面率的拉拔。因此，当钢中的马氏体或M/A岛含量较多时，且分布不均匀时，钢材主要体现出力学强度较大，但韧性较差的特点，屈强比偏高；反之，当钢中的铁素体含量较多时，钢材主要体现出力学强度较小。钢材产品较低的力学性能或是较高的屈强比，都无法满足用户对于钢材产品的要求。因此，只有合理控制钢中马氏体或M/A岛的数量和分布形态，才能确保DP780产品的力学性能和屈强比均能够满足GB/T 20887.3-2010和用户的要求。
贝氏体铁素体属于一种非平衡态相，其内部累积有大量位错和过固溶元素，如有效降低贝氏体铁素体内部位错和过固溶元素含量，可有效降低该相的强度，进而保证钢材获得优良的屈强比。
根据数值模拟、热模拟曲线及现场试验的结果表明：当DP780钢中获得细密马氏体或M/A岛均匀分布于低强度贝氏体铁素体基体上的两相组织，能够确保该钢种的力学强度满足GB/T 20887.3-2010要求的前提下，屈强比有效降低到0.7以下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780及其生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780，所述双相钢DP780化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.06～0.08%，Mn：1.55～1.65%，Nb：0.020～0.030%，Ti：0.010～0.025%，Cr：0.20～0.30%，B：0.0008～0.0016%，Als：0.015～0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述双相钢DP780厚度规格为16～30mm。
本发明所述双相钢DP780屈服强度：520～540MPa、抗拉强度：798～810MPa、屈强比≤0.67，延伸率：19.9～21.9%。
本发明还提供了一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序；所述加热工序，加热结束时板坯表面温度控制在1100～1200℃；所述控制轧制工序，开轧温度为930～1050℃；所述控制冷却工序，采用超快冷+加速冷却工艺，超快冷段冷速控制在20～40℃/s，加速冷却段冷速控制在≤8℃。
本发明所述加热工序，板坯在加热炉内的加热时间为4.5～5.5h。
本发明所述控制轧制工序，一阶段终轧温度≥950℃；二阶段开轧温度≤880℃，二阶段开轧时的待温厚度≥3倍成品钢板厚度，精轧累计压下率≥66%，终轧温度控制在800～850℃。
本发明所述控制冷却工序，钢板开冷温度为760～810℃，钢板终冷温度≤200℃。
本发明所述转炉冶炼工序，控制钢中O≤600ppm，控制出钢下渣量≤0.01%钢水量，确保钢水的洁净度。
本发明所述LF精炼工序，控制精炼时间≥35min，全程0～100Pa微正压操作防止钢水吸氮；采用5～10kg/t钢的石灰、1.1～1.4kg/t钢的铝线、0.5～1.0kg/t钢的铝粒造白渣脱硫，快速成渣，脱硫过程控制气量400～600L/min，严禁采用大气量搅拌；采用15～20kg/t钢的锰铁、2～4kg/t钢的硅铁、1.1～1.4kg/t钢的铝线、0.20～0.45kg/t钢的钛铁进行成分调整，在LF后期成白渣脱硫后进行Als调整，精炼结束前10～15min加入0.35～0.55kg/t钢的铌铁和0.20～0.45kg/t钢的钛铁合金进行微合金化，成分调整完成后取样前软吹时间≥3min；出站S≤0.010%，Ca≥25ppm，有效控制钢中夹杂物级别总和≤1.5级。
本发明所述连铸工序，控制钢水过热温度在15～35℃，拉速控制在0.80～0.95m/min；连铸坯断面180～260mm；铸坯下线堆垛缓冷处理，堆垛缓冷时间≥24h。
本发明工艺设计思路：加热、控制轧制、超快冷+加速冷却。
a.将板坯经加热炉加热后的表面温度控制在1100～1200℃可以降低加热过程中氧化铁皮的产生，便于除鳞箱除鳞；而且在此温度范围内，原始奥氏体晶粒尺寸不会急剧长大，便于细化晶粒；
b.第一阶段轧制温度控制在950℃以上是为了保证钢板的变形在奥氏体再结晶温区进行，通过反复的再结晶细化晶粒；二阶段的开轧温度控制在880℃以下是为了保证其变形是在未再结晶温区内进行，从而避开部分再结晶温区，减少混晶现象；控制钢板二阶段轧制时的厚度为成品厚度的3倍以上，可以获得累积压下率≥66%，以此是为了获得足够的相变形核点（位错）和驱动力（变形能）；终轧温度控制在800～850℃可以保证钢板在较低的温度下进行变形，减少高温阶段发生的回复等降低位错密度的现象，而且在此终轧温度条件下钢板进入超快冷+加速冷却设备进行控制冷却时的温度可以控制在760～810℃，此时钢板的组织主要仍为奥氏体，从而为确保双相钢DP780的冷却相变完成转变创造有利的条件。
C.钢板出加速冷却时的终冷温度控制在≤200℃。采用超低温终冷温度控制，其目的是防止终冷温度高时，钢板自身回火使过冷奥氏体提前分解和微合金的二次析出，造成屈服强度上升，屈强比超出标准要求，同时确保马氏体组织转变完全。而通过适当增加超快冷段冷速，冷速控制在20～40℃/s，使钢板快速穿过高温铁素体区，防止多边形铁素体析出，影响钢材最终强度，同时将加速冷却冷速控制在8℃/s以下，有效降低贝氏体铁素体内位错密度和过固溶元素含量，可获得预期的低强度贝氏体、铁素体和马氏体或M/A岛组织。
本发明应用于工程机械用车高强双相钢DP780产品标准参考GB/T 20887.3-2010；产品性能检测方法标准参考GB/T 228-2002。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明双相钢DP780通过合理的成分设计，在保证强度的前提下，采用纯净钢水、优化控温轧制及（超快冷+加速冷却）控制冷却工艺，得到均匀分布的岛状马氏体或M/A岛和低强度贝氏体、铁素体组织，且晶粒均匀细小，力学性能满足GB/T 20887.3-2010的要求，产品屈强比稳定控制在0.67以下，较好的满足了当前大型工程机械用车的需求。2、本发明所述双相钢DP780厚度规格为16～30mm；力学性能：屈服强度：520～540MPa、抗拉强度：798～810MPa、屈强比≤0.67、延伸率：19.9～21.9%。
附图说明
图1为实施例1双相钢DP780的显微组织图（5000×）；
图2为实施例2双相钢DP780的显微组织图（5000×）；
图3为实施例3双相钢DP780的显微组织图（5000×）；
图4为实施例4双相钢DP780的显微组织图（5000×）；
图5为实施例5双相钢DP780的显微组织图（5000×）。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例 对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：控制钢中O：600ppm，出钢下渣量为0.01%钢水量，确保钢水的洁净度；
（2）LF精炼工序：控制精炼时间35min，全程0Pa微正压操作防止钢水吸氮；采用6kg/t钢的石灰、1.4kg/t钢的铝线、1kg/t钢的铝粒造白渣脱硫，快速成渣，脱硫过程控制气量400L/min，严禁采用大气量搅拌；采用20kg/t钢的锰铁、4kg/t钢的硅铁、1.4kg/t钢的铝线、0.45kg/t钢的钛铁进行成分调整，在LF后期成白渣脱硫后进行Als调整，精炼结束前10min加入0.55kg/t钢的铌铁和0.45kg/t钢的钛铁合金进行微合金化，成分调整完成后取样前软吹时间3min；出站S：0.010%，Ca：25ppm，钢中夹杂物级别总和为1.5级；
（3）连铸工序：钢水过热温度在15℃，拉速0.80m/min；连铸坯断面260mm；铸坯下线堆垛缓冷处理，堆垛缓冷时间24h；
（4）加热工序：板坯在加热炉内的加热时间为4.5h，加热结束时表面温度为1200℃；
（5）控制轧制工序：开轧温度为930℃；一阶段终轧温度950℃；二阶段开轧温度880℃，二阶段开轧时的待温厚度为90mm，精轧累计压下率66%，终轧温度为800℃；
（6）控制冷却工序：采用超快冷+加速冷却工艺，钢板开冷温度为760℃，钢板终冷温度为90℃，超快冷段冷速为20℃/s，加速冷却段冷速为8℃。
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780的力学性能见表2；双相钢DP780的显微组织见图1。
实施例2
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：控制钢中O：550ppm，出钢下渣量为0.006%钢水量，确保钢水的洁净度；
（2）LF精炼工序：控制精炼时间40min，全程20Pa微正压操作防止钢水吸氮；采用5kg/t钢的石灰、1.3kg/t钢的铝线、0.8kg/t钢的铝粒造白渣脱硫，快速成渣，脱硫过程控制气量460L/min，严禁采用大气量搅拌；采用19kg/t钢的锰铁、3.1kg/t钢的硅铁、1.3kg/t钢的铝线、0.41kg/t钢的钛铁进行成分调整，在LF后期成白渣脱硫后进行Als调整，精炼结束前15min加入0.52kg/t钢的铌铁和0.43kg/t钢的钛铁合金进行微合金化，成分调整完成后取样前软吹时间5min；出站S：0.008%，Ca：30ppm，钢中夹杂物级别总和为1.0级；
（3）连铸工序：钢水过热温度在35℃，拉速0.95m/min；连铸坯断面260mm；铸坯下线堆垛缓冷处理，堆垛缓冷时间25h；
（4）加热工序：板坯在加热炉内的加热时间为5.5h，加热结束时表面温度为1180℃；
（5）控制轧制工序：开轧温度为1050℃；一阶段终轧温度970℃；二阶段开轧温度850℃，二阶段开轧时的待温厚度90mm，精轧累计压下率68%，终轧温度为820℃；
（6）控制冷却工序：采用超快冷+加速冷却工艺，钢板开冷温度为776℃，钢板终冷温度110℃，超快冷段冷速为27℃/s，加速冷却段冷速为6℃。
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780的力学性能见表2；双相钢DP780的显微组织见图2。
实施例3
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780厚度为25mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：控制钢中O：500ppm，出钢下渣量0.008%钢水量，确保钢水的洁净度；
（2）LF精炼工序：控制精炼时间38min，全程50Pa微正压操作防止钢水吸氮；采用10kg/t钢的石灰、1.1kg/t钢的铝线、0.7kg/t钢的铝粒造白渣脱硫，快速成渣，脱硫过程控制气量600L/min，严禁采用大气量搅拌；采用16kg/t钢的锰铁、2.5kg/t钢的硅铁、1.2kg/t钢的铝线、0.23kg/t钢的钛铁进行成分调整，在LF后期成白渣脱硫后进行Als调整，精炼结束前12min加入0.36kg/t钢的铌铁和0.29kg/t钢的钛铁合金进行微合金化，成分调整完成后取样前软吹时间7min；出站S：0.006%，Ca：35ppm，钢中夹杂物级别总和为1.5级；
（3）连铸工序：钢水过热温度在20℃，拉速0.85m/min；连铸坯断面260mm；铸坯下线堆垛缓冷处理，堆垛缓冷时间27h；
（4）加热工序：板坯在加热炉内的加热时间为5.0h，加热结束时表面温度为1165℃；
（5）控制轧制工序：开轧温度为990℃；一阶段终轧温度980℃；二阶段开轧温度870℃，二阶段开轧时的待温厚度75mm，精轧累计压下率70%，终轧温度为837℃；
（6）控制冷却工序：采用超快冷+加速冷却工艺，钢板开冷温度为788℃，钢板终冷温度130℃，超快冷段冷速为32℃/s，加速冷却段冷速为6℃。
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780的力学性能见表2；双相钢DP780的显微组织见图3。
实施例4
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：控制钢中O：450ppm，出钢下渣量0.005%钢水量；
（2）LF精炼工序：控制精炼时间50min，全程80Pa微正压操作防止钢水吸氮；采用9kg/t钢的石灰、1.2kg/t钢的铝线、0.6kg/t钢的铝粒造白渣脱硫，快速成渣，脱硫过程控制气量550L/min，严禁采用大气量搅拌；采用16kg/t钢的锰铁、2.7kg/t钢的硅铁、1.1kg/t钢的铝线、0.2kg/t钢的钛铁进行成分调整，在LF后期成白渣脱硫后进行Als调整，精炼结束前13min加入0.35kg/t钢的铌铁和0.20kg/t钢的钛铁合金进行微合金化，成分调整完成后取样前软吹时间6min；出站S：0.009%，Ca：40ppm，钢中夹杂物级别总和为1.5级；
（3）连铸工序：钢水过热温度在25℃，拉速0.85m/min；连铸坯断面260mm；铸坯下线堆垛缓冷处理，堆垛缓冷时间30h；
（4）加热工序：板坯在加热炉内的加热时间为5.2h，加热结束时表面温度为1130℃；
（5）控制轧制工序：开轧温度为1020℃；一阶段终轧温度955℃；二阶段开轧温度865℃，二阶段开轧时的待温厚度60mm，精轧累计压下率67%，终轧温度为842℃；
（6）控制冷却工序：采用超快冷+加速冷却工艺，钢板开冷温度为790℃，钢板终冷温度180℃，超快冷段冷速为35℃/s，加速冷却段冷速为5℃。
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780的力学性能见表2；双相钢DP780的显微组织见图4。
实施例5
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780厚度为16mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：控制钢中O：400ppm，出钢下渣量0.005%钢水量，确保钢水的洁净度；
（2）LF精炼工序：控制精炼时间55min，全程100Pa微正压操作防止钢水吸氮；采用10kg/t钢的石灰、1.1kg/t钢的铝线、0.5kg/t钢的铝粒造白渣脱硫，快速成渣，脱硫过程控制气量400L/min，严禁采用大气量搅拌；采用15kg/t钢的锰铁、2kg/t钢的硅铁、1.1kg/t钢的铝线、0.2kg/t钢的钛铁进行成分调整，在LF后期成白渣脱硫后进行Als调整，精炼结束前14min加入0.35kg/t钢的铌铁和0.20kg/t钢的钛铁合金进行微合金化，成分调整完成后取样前软吹时间4min；出站S：0.009%，Ca：60ppm，钢中夹杂物级别总和为1.0级；
（3）连铸工序：钢水过热温度在30℃，拉速0.90m/min；连铸坯断面180mm；铸坯下线堆垛缓冷处理，堆垛缓冷时间26h；
（4）加热工序：板坯在加热炉内的加热时间为4.8h，加热结束时表面温度为1100℃；
（5）控制轧制工序：开轧温度为1010℃；一阶段终轧温度965℃；二阶段开轧温度855℃，二阶段开轧时的待温厚度50mm，精轧累计压下率67.5%，终轧温度为850℃；
（6）控制冷却工序：采用超快冷+加速冷却工艺，钢板开冷温度为810℃，钢板终冷温度200℃，超快冷段冷速为40℃/s，加速冷却段冷速为5℃。
本实施例应用于工程机械用车高强双相钢DP780的力学性能见表2；双相钢DP780的显微组织见图5。
表1 实施例1-5双相钢DP780的化学成分组成及质量百分含量（%）
表1中成分余量为Fe和不可避免的杂质。
表2 实施例1-5双相钢DP780的力学性能
上述实施例1～5表明，本发明生产的双相钢DP780力学性能完全满足国标GB/T20887.3-2010的要求；由图1～图5可以看出，双相钢DP780显微组织均为细密贝氏体、铁素体和马氏体或M/A岛混合组织。
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)

1.一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780，其特征在于，所述双相钢DP780化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.06～0.08%，Mn：1.55～1.65%，Nb：0.020～0.030%，Ti：0.010～0.025%，Cr：0.20～0.30%，B：0.0008～0.0016%，Als：0.015～0.045%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780，其特征在于，所述双相钢DP780厚度规格为16～30mm。
3.根据权利要求1所述的一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780，其特征在于，所述双相钢DP780屈服强度：520～540MPa、抗拉强度：798～810MPa、屈强比≤0.67，延伸率：19.9～21.9%。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、控制轧制、控制冷却工序；所述加热工序，加热结束时板坯表面温度控制在1100～1200℃；所述控制轧制工序，开轧温度为930～1050℃；所述控制冷却工序，采用超快冷+加速冷却工艺，超快冷段冷速控制在20～40℃/s，加速冷却段冷速控制在≤8℃。
5.根据权利要求4所述的一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法，其特征在于，所述加热工序，板坯在加热炉内的加热时间为4.5～5.5h。
6.根据权利要求4所述的一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法，其特征在于，所述控制轧制工序，一阶段终轧温度≥950℃；二阶段开轧温度≤880℃，二阶段开轧时的待温厚度≥3倍成品钢板厚度，精轧累计压下率≥66%，终轧温度控制在800～850℃。
7.根据权利要求4所述的一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法，其特征在于，所述控制冷却工序，钢板开冷温度为760～810℃，钢板终冷温度≤200℃。
8.根据权利要求4-7任意一项所述的一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，控制钢中O≤600ppm，控制出钢下渣量≤0.01%钢水量，确保钢水的洁净度。
9.根据权利要求4-7任意一项所述的一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序，控制精炼时间≥35min，全程0～100Pa微正压操作防止钢水吸氮；采用5～10kg/t钢的石灰、1.1～1.4kg/t钢的铝线、0.5～1.0kg/t钢的铝粒造白渣脱硫，快速成渣，脱硫过程控制气量400～600L/min，严禁采用大气量搅拌；采用15～20kg/t钢的锰铁、2～4kg/t钢的硅铁、1.1～1.4kg/t钢的铝线、0.20～0.45kg/t钢的钛铁进行成分调整，在LF后期成白渣脱硫后进行Als调整，精炼结束前10～15min加入0.35～0.55kg/t钢的铌铁和0.20～0.45kg/t钢的钛铁合金进行微合金化，成分调整完成后取样前软吹时间≥3min；出站S≤0.010%，Ca≥25ppm，有效控制钢中夹杂物级别总和≤1.5级。
10.根据权利要求4-7任意一项所述的一种应用于工程机械用车高强双相钢DP780的生产方法，其特征在于，所述连铸工序，控制钢水过热温度在15～35℃，拉速控制在0.80～0.95m/min；连铸坯断面180～260mm；铸坯下线堆垛缓冷处理，堆垛缓冷时间≥24h。
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