CN110699601A - 一种q690级高强度钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Q690级高强度钢板及其制造方法，涉及钢铁冶炼领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%～0.19%，Si：0.20%～0.50%，Mn：1.00%～1.30%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb：0.02%～0.04%，Cr：0.10%～0.40%，Mo：0.20%～0.40%，Ti：0.010%～0.030%，V：0.030%～0.06%，B：0.0010%～0.0030%，Alt：0.020%～0.060%，N≤0.0050%，H≤0.0002%，其余为Fe和不可避免的杂质。钢板在回火温度不低于620℃的条件下，保证较高的强度和硬度，尤其是较高的芯部硬度。

Description

一种Q690级高强度钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种Q690级高强度钢板及其制造方法。
背景技术
屈服强度为690MPa的高强钢板有强度高、韧性好、耐磨、耐腐蚀，低温韧性、加工性能和焊接性能优良等特点，广泛应用于液压支架、港口机械、起重机、煤矿机械、挖掘机等工程机械设备，该类强度级别钢种的应用可显著提升整体构件的承载能力并降低其重量，因而在工业领域具有广泛的应用前景。一些工程机械设备要求钢板在高温回火温的条件下保证机械性能要求，从而保证使用性能的稳定性，还要求钢板具有较好的表面，抛丸、喷漆后无色差，同时钢板平整度要求高，防止切割变形现象的发生。
目前，大多数Q690级别高强钢的专利均未涉及钢板的硬度检测，尤其是芯部硬度，如：公开号为CN106756544A的专利公开了一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法，通过合理的生产工艺，开发的钢板具有良好的强度和韧性，但芯部显微组织为回火贝氏体组织，即芯部硬度较低。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种Q690级高强度钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15％～0.19％，Si：0.20％～0.50％，Mn：1.00％～1.30％，P≤0.020％，S≤0.005％，Nb：0.02％～0.04％，Cr：0.10％～0.40％，Mo：0.20％～0.40％，Ti：0.010％～0.030％，V：0.030％～0.06％，B：0.0010％～0.0030％，Alt：0.020％～0.060％，N≤0.0050％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
技术效果：本发明采用中碳低合金化的成分设计，通过碳、锰、铬、钼等合金元素以及铌、钒、钛等微合金元素的相互配合作用，通过合理的加热-轧制-离线热处理工艺，生产的60mm及以下厚度钢板具有较高的强度和硬度，同时具有良好的低温韧性，且钢板表面和板形良好，抛丸喷漆后无色差。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种Q690级高强度钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15％，Si：0.30％，Mn：1.20％，P：0.011％，S：0.001％，Nb：0.025％，Cr：0.38％，Mo：0.22％，Ti：0.018％，V：0.045％，B：0.0014％，Alt：0.041％，N≤0.0050％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种Q690级高强度钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.17％，Si：0.25％，Mn：1.10％，P：0.015％，S：0.002％，Nb：0.038％，Cr：0.25％，Mo：0.30％，Ti：0.020％，V：0.035％，B：0.0018％，Alt：0.038％，N≤0.0050％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种Q690级高强度钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.16％，Si：0.32％，Mn：1.25％，P：0.012％，S：0.001％，Nb：0.035％，Cr：0.20％，Mo：0.36％，Ti：0.015％，V：0.025％，B：0.0020％，Alt：0.044％，N≤0.0050％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种Q690级高强度钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.18％，Si：0.28％，Mn：1.00％，P：0.010％，S≤0.001％，Nb：0.020％，Cr：0.37％，Mo：0.25％，Ti：0.022％，V：0.055％，B：0.0022％，Alt：0.043％，N≤0.0050％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的另一目的在于提供一种Q690级高强度钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，连铸坯厚度150～260mm，加热段温度在1190～1230℃之间；加热后进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15％，第二阶段开轧温度≤960℃，终轧温度810～850℃，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度900～930℃，淬火保温时间10～30min，回火温度630～650℃，回火保温时间20～40min。
前所述的一种Q690级高强度钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，连铸坯厚度150mm，加热段温度在1190℃，保温155min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15％，第二阶段开轧温度950℃，终轧温度825℃，钢板的最终轧制厚度为20mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度910℃，淬火保温时间10min，回火温度650℃，回火保温时间20min。
前所述的一种Q690级高强度钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，连铸坯厚度220mm，加热段温度在1200℃，保温210min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15％，第二阶段开轧温度920℃，终轧温度830℃，钢板的最终轧制厚度为30mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度910℃，淬火保温时间15min，回火温度640℃，回火保温时间25min。
前所述的一种Q690级高强度钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，连铸坯厚度260mm，加热段温度在1210℃，保温240min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15％，第二阶段开轧温度910℃，终轧温度840℃，钢板的最终轧制厚度为40mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度920℃，淬火保温时间20min，回火温度630℃，回火保温时间30min。
前所述的一种Q690级高强度钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，连铸坯厚度260mm，加热段温度在1210℃，保温250min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15％，第二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃，钢板的最终轧制厚度为60mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度930℃，淬火保温时间30min，回火温度620℃，回火保温时间40min。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中回火温度不低于620℃，获得的钢板具有较高的回火稳定性；
(2)本发明获得的钢板得到的组织为回火马氏体组织，主要通过回火马氏体来保证强度和硬度，满足屈服强度大于690MPa，表面布氏硬度大于229HB，芯部洛氏硬度大于22HRC；
(3)本发明得到的高强钢板表面质量良好，抛丸喷漆后无色差，钢板平整度达到4mm/m；
(4)本发明采用控轧和离线热处理的方式生产，生产工艺简单。
附图说明
图1-3为本发明中实施例4回火后的截面金相组织图。
具体实施方式
一种Q690级高强度钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15％～0.19％，Si：0.20％～0.50％，Mn：1.00％～1.30％，P≤0.020％，S≤0.005％，Nb：0.02％～0.04％，Cr：0.10％～0.40％，Mo：0.20％～0.40％，Ti：0.010％～0.030％，V：0.030％～0.06％，B：0.0010％～0.0030％，Alt：0.020％～0.060％，N≤0.0050％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
上述钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，连铸坯厚度150～260mm，加热段温度在1190～1230℃之间；加热后进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15％，第二阶段开轧温度≤960℃，终轧温度810～850℃，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度900～930℃，淬火保温时间10～30min，回火温度630～650℃，回火保温时间20～40min。
实施例1
本实施例提供的一种Q690级高强度钢板，规格≤60mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15％，Si：0.30％，Mn：1.20％，P：0.011％，S：0.001％，Nb：0.025％，Cr：0.38％，Mo：0.22％，Ti：0.018％，V：0.045％，B：0.0014％，Alt：0.041％，N≤0.0050％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括：铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，连铸坯厚度150mm，加热段温度在1190℃，保温155min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15％，第二阶段开轧温度950℃，终轧温度825℃，钢板的最终轧制厚度为20mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度910℃，淬火保温时间10min，回火温度650℃，回火保温时间20min。
实施例2
本实施例提供的一种Q690级高强度钢板，规格≤60mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.17％，Si：0.25％，Mn：1.10％，P：0.015％，S：0.002％，Nb：0.038％，Cr：0.25％，Mo：0.30％，Ti：0.020％，V：0.035％，B：0.0018％，Alt：0.038％，N≤0.0050％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括：铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，连铸坯厚度220mm，加热段温度在1200℃，保温210min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15％，第二阶段开轧温度920℃，终轧温度830℃，钢板的最终轧制厚度为30mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度910℃，淬火保温时间15min，回火温度640℃，回火保温时间25min。
实施例3
本实施例提供的一种Q690级高强度钢板，规格≤60mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.16％，Si：0.32％，Mn：1.25％，P：0.012％，S：0.001％，Nb：0.035％，Cr：0.20％，Mo：0.36％，Ti：0.015％，V：0.025％，B：0.0020％，Alt：0.044％，N≤0.0050％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括：铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，连铸坯厚度260mm，加热段温度在1210℃，保温240min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15％，第二阶段开轧温度910℃，终轧温度840℃，钢板的最终轧制厚度为40mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度920℃，淬火保温时间20min，回火温度630℃，回火保温时间30min。
实施例4
本实施例提供的一种Q690级高强度钢板，规格≤60mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.18％，Si：0.28％，Mn：1.00％，P：0.010％，S：0.001％，Nb：0.020％，Cr：0.37％，Mo：0.25％，Ti：0.022％，V：0.055％，B：0.0022％，Alt：0.043％，N≤0.0050％，H≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括：铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，连铸坯厚度260mm，加热段温度在1210℃，保温250min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15％，第二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃，钢板的最终轧制厚度为60mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度930℃，淬火保温时间30min，回火温度620℃，回火保温时间40min。
对实施例1-4中的钢板的力学性能进行测试，强度按照GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法进行，冲击按照金属夏比V型缺口冲击试验方法测定，硬度按照GB/T231.1-2009方法测定，性能检测结果见表1。
表1 实施例1-4钢板力学性能
Figure BDA0002249295500000051
由表1可以看出，本发明的高强度钢板的屈服强度大于690MPa，抗拉强度大于800MPa，延伸率≥16％，表面布氏硬度大于250HB，芯部洛氏硬度大于22HRC，-20℃纵向冲击功为150J以上，可见本发明设计的高强钢具有良好的回火稳定性，同时也具有较好的低温冲击韧性。
图1-3为实施例4回火后的截面金相组织，从图中的组织可以看出，从表面到芯部的组织均为回火马氏体组织。
实施例1-4所获得的钢板表面质量高，钢板实际平整度为2-3mm/m，经客户下料-抛丸-喷漆后无色差，满足高表面工程机械使用需求。
综上，本发明提供的一种Q690级高强度钢板及其制造方法，该生产方法简单易行，生产工序流程短，生产出的Q690级高强度钢板断面从表层到中心显微组织为回火马氏体组织，钢板在回火温度不低于620℃的条件下，力学性能指标达到以下水平：屈服强度大于690MPa，抗拉强度大于800MPa，延伸率≥16％，表面布氏硬度大于229HB，芯部洛氏硬度大于22HRC，-20℃纵向冲击功为100J以上。
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Q690级高强度钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%～0.19%，Si：0.20%～0.50%，Mn：1.00%～1.30%，P≤0.020%，S≤0.005%，Nb：0.02%～0.04%，Cr：0.10%～0.40%，Mo：0.20%～0.40%，Ti：0.010%～0.030%，V：0.030%～0.06%，B：0.0010%～0.0030%，Alt：0.020%～0.060%，N≤0.0050%，H≤0.0002%，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Q690级高强度钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%，Si：0.30%，Mn：1.20%，P：0.011%，S：0.001%，Nb：0.025%，Cr：0.38%，Mo：0.22%，Ti：0.018%，V：0.045%，B：0.0014%，Alt：0.041%，N≤0.0050%，H≤0.0002%，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Q690级高强度钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.17%，Si：0.25%，Mn：1.10%，P：0.015%，S：0.002%，Nb：0.038%，Cr：0.25%，Mo：0.30%，Ti：0.020%，V：0.035%，B：0.0018%，Alt：0.038%，N≤0.0050%，H≤0.0002%，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Q690级高强度钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.16%，Si：0.32%，Mn：1.25%，P：0.012%，S：0.001%，Nb：0.035%，Cr：0.20%，Mo：0.36%，Ti：0.015%，V：0.025%，B：0.0020%，Alt：0.044%，N≤0.0050%，H≤0.0002%，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Q690级高强度钢板，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.18%，Si：0.28%，Mn：1.00%，P：0.010%，S：0.001%，Nb：0.020%，Cr：0.37%，Mo：0.25%，Ti：0.022%，V：0.055%，B：0.0022%，Alt：0.043%，N≤0.0050%，H≤0.0002%，其余为Fe和不可避免的杂质。
6.一种应用于权利要求1所述的Q690级高强度钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，其特征在于：连铸坯厚度150～260mm，加热段温度在1190～1230℃之间；加热后进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15%，第二阶段开轧温度≤960℃，终轧温度810～850℃，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度900～930℃，淬火保温时间10～30min，回火温度630～650℃，回火保温时间20～40min。
7.一种应用于权利要求2所述的Q690级高强度钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，其特征在于：连铸坯厚度150mm，加热段温度在1190℃，保温155min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15%，第二阶段开轧温度950℃，终轧温度825℃，钢板的最终轧制厚度为20mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度910℃，淬火保温时间10min，回火温度650℃，回火保温时间20min。
8.一种应用于权利要求3所述的Q690级高强度钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，其特征在于：连铸坯厚度220mm，加热段温度在1200℃，保温210min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15%，第二阶段开轧温度920℃，终轧温度830℃，钢板的最终轧制厚度为30mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度910℃，淬火保温时间15min，回火温度640℃，回火保温时间25min。
9.一种应用于权利要求4所述的Q690级高强度钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，其特征在于：连铸坯厚度260mm，加热段温度在1210℃，保温240min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15%，第二阶段开轧温度910℃，终轧温度840℃，钢板的最终轧制厚度为40mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度920℃，淬火保温时间20min，回火温度630℃，回火保温时间30min。
10.一种应用于权利要求5所述的Q690级高强度钢板的制造方法，包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯检验-铸坯加热-除鳞-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-切割、取样-喷印标识-检验-入库，其特征在于：连铸坯厚度260mm，加热段温度在1210℃，保温250min后出炉；进行两阶段控制轧制，第一阶段轧制最后三道次压下率≥15%，第二阶段开轧温度890℃，终轧温度830℃，钢板的最终轧制厚度为60mm，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中，淬火温度930℃，淬火保温时间30min，回火温度620℃，回火保温时间40min。
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