CN110846570A - 一种高韧性q460级高强度钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高韧性Q460级高强度钢板及其制造方法，涉及钢铁冶炼技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.07%～0.11%，Si：0.10%～0.40%，Mn：1.20%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.003%，Alt：0.010%～0.050%，Mo：0.08%～0.14%，Ni：0.10%～0.30%，V：0.030%～0.06%，Ti：0.006%～0.030%，Nb≤0.03%，Cr≤0.20%，Cu≤0.30%，B≤0.0008%，其余为Fe和不可避免的杂质。得到的高强钢屈服强度不低于460MPa，具有较高的‑60℃低温韧性，产品综合性能良好。

Description

一种高韧性Q460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，特别是涉及一种高韧性Q460级高强度钢板及其制造方法。
背景技术
高强度结构钢材(简称“高强钢”)一般是指屈服强度≥460MPa的结构钢材，其同时具有良好的韧性、可焊性、冷弯性等优点。由于钢材强度的提高，构件可以采用更小的截面尺寸，从而使结构的用钢量降低，结构自重变轻，达到轻量化的目的，具有良好的经济、社会和节能环保效益，广泛应用于大型工程结构、载荷大的轻型结构上。
普通的工程结构对钢板的低温韧性要求不高，但一些极地施工的低温项目对钢板的低温韧性要求很苛刻，要求-60℃低温韧性也能满足要求。目前，大多数专利涉及的是Q460C/D级高强钢及其制造方法，而对-60℃低温Q460级高强钢研究较少。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种高韧性Q460级高强度钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.07％～0.11％，Si：0.10％～0.40％，Mn：1.20％～1.50％，P≤0.015％，S≤0.003％，Alt：0.010％～0.050％，Mo：0.08％～0.14％，Ni：0.10％～0.30％，V：0.030％～0.06％，Ti：0.006％～0.030％，Nb≤0.03％，Cr≤0.20％，Cu≤0.30％，B≤0.0008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
技术效果：本发明采用的化学成分中合金元素含量较低，以低碳、中锰设计、较低的碳当量来保证良好的焊接性能，并且不含贵重元素或含量较少，在保证钢板有较好的综合性能的同时，还降低了生产成本，所得的钢板具有较高的低温韧性。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种高韧性Q460级高强度钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.12％，Si：0.30％，Mn：1.20％，P：0.015％，S：0.0015％，Al：0.035％，Mo：0.13％，Ni：0.28％，V：0.055％，Ti：0.022％，Nb≤0.03％，Cr≤0.20％，Cu≤0.30％，B≤0.0008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种高韧性Q460级高强度钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.09％，Si：0.25％，Mn：1.45％，P：0.010％，S：0.0020％，Al：0.025％，Mo：0.10％，Ni：0.22％，V：0.04％，Ti：0.015％，Nb≤0.03％，Cr≤0.20％，Cu≤0.30％，B≤0.0008％，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高韧性Q460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1200～1240℃之间；加热后6mm钢板采用常规轧制，终轧温度800～850℃，12mm及以上钢板采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1160～1200℃，粗轧每道次压下率10％～20％，粗轧成2.2～2.8倍成品厚度的中间坯，精轧开轧温度≤1000℃，精轧终轧温度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900～920℃，淬火保温时间10～30min；回火温度650～665℃，回火保温时间20～40min。
前所述的一种高韧性Q460级高强度钢板的制造方法，钢板的最终轧制厚度为6mm，坯料加热至1240℃的炉温，保温40min后出炉；采用常规轧制，终轧温度802℃，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中淬火温度905℃，淬火保温时间15min；回火温度665℃，回火保温时间20min。
前所述的一种高韧性Q460级高强度钢板的制造方法，钢板的最终轧制厚度为12mm，坯料加热至1230℃的炉温，保温45min后出炉；采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1180℃，粗轧每道次压下率10％～20％，粗轧成2.8倍厚度的中间坯，粗轧终轧温度1050℃，精轧开轧温度980℃，精轧终轧温度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910℃，淬火保温时间20min；回火温度655℃，回火保温时间25min。
前所述的一种高韧性Q460级高强度钢板的制造方法，钢板的最终轧制厚度为20mm，坯料加热至1220℃的炉温，保温50min后出炉；采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1170℃，粗轧每道次压下率10％～20％，粗轧成2.5倍厚度的中间坯，粗轧终轧温度1040℃，精轧开轧温度910℃，精轧终轧温度810℃，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25min；回火温度655℃，回火保温时间30min。
前所述的一种高韧性Q460级高强度钢板的制造方法，钢板的最终轧制厚度为30mm，坯料加热至1220℃的炉温，保温50min后出炉；采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1170℃，粗轧每道次压下率10％～20％，粗轧成2.2倍厚度的中间坯，粗轧终轧温度1030℃，精轧开轧温度870℃，精轧终轧温度815℃，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30min；回火温度655℃，回火保温时间40min。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所获得的钢板具有优良的强韧性匹配，尤其是具有较高的低温韧性，即-60℃纵向冲击功为60J以上；
(2)本发明采用控制轧制和离线热处理工艺，生产工艺简单，工艺参数可调范围较宽，产品综合性能良好；
(3)本发明所获得的Q460级高强度钢板截面组织主要为板条贝氏体组织，另外含有少量的粒状贝氏体组织，力学性能指标达到以下水平：屈服强度≥460MPa，抗拉强度550～720MPa，延伸率≥17％，-60℃纵向冲击功为60J以上；钢板碳当量Ceq≤0.42％，裂纹敏感性指数Pcm≤0.21％，钢板具有良好的焊接性能。
附图说明
图1为本发明中实施例1的高强度钢板截面金相组织图；
图2为本发明中实施例3的高强度钢板截面金相组织图。
具体实施方式
一种高韧性Q460级高强度钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.07％～0.11％，Si：0.10％～0.40％，Mn：1.20％～1.50％，P≤0.015％，S≤0.003％，Alt：0.010％～0.050％，Mo：0.08％～0.14％，Ni：0.10％～0.30％，V：0.030％～0.06％，Ti：0.006％～0.030％，Nb≤0.03％，Cr≤0.20％，Cu≤0.30％，B≤0.0008％，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，其特征在于：连铸坯厚度150mm，加热段温度在1200～1240℃之间；加热后6mm钢板采用常规轧制，终轧温度800～850℃，12mm及以上钢板采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1160～1200℃，粗轧每道次压下率10％～20％，粗轧成2.2～2.8倍成品厚度的中间坯，精轧开轧温度≤1000℃，精轧终轧温度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900～920℃，淬火保温时间10～30min；回火温度650～665℃，回火保温时间20～40min。
按上述方法，试制两炉试验钢作为实施例，连铸坯料厚度为150mm，具体的化学成分见表1：
表1各实施例的化学成分(wt％)
Figure BDA0002249298060000031
Q460级高强度钢板的生产，主要工艺要点如实施例1-4，其中实施例1、2生产炉号1，实施例3、4生产炉号2。
实施例1
钢板的最终轧制厚度为6mm，坯料加热至1240℃的炉温，保温40min后出炉；采用常规轧制，终轧温度802℃，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中淬火温度905℃，淬火保温时间15min；回火温度665℃，回火保温时间20min。
实施例2
钢板的最终轧制厚度为12mm，坯料加热至1230℃的炉温，保温45min后出炉；采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1180℃，粗轧每道次压下率10％～20％，粗轧成2.8倍厚度的中间坯，粗轧终轧温度1050℃，精轧开轧温度980℃，精轧终轧温度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910℃，淬火保温时间20min；回火温度655℃，回火保温时间25min。
实施例3
钢板的最终轧制厚度为20mm，坯料加热至1220℃的炉温，保温50min后出炉；采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1170℃，粗轧每道次压下率10％～20％，粗轧成2.5倍厚度的中间坯，粗轧终轧温度1040℃，精轧开轧温度910℃，精轧终轧温度810℃，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25min；回火温度655℃，回火保温时间30min。
实施例4
钢板的最终轧制厚度为30mm，坯料加热至1220℃的炉温，保温50min后出炉；采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1170℃，粗轧每道次压下率10％～20％，粗轧成2.2倍厚度的中间坯，粗轧终轧温度1030℃，精轧开轧温度870℃，精轧终轧温度815℃，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30min；回火温度655℃，回火保温时间40min。
对实施例1-4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2：
Figure BDA0002249298060000051
表2钢板的力学性能
注：实施例1为6mm钢板，采用5*10*55mm的小尺寸冲击试样，其他实施例均采用10*10*55mm的标准冲击试样。
图1、2为实施例1、实施例3回火后的截面金相组织，从图中的组织可以看出，高强钢板截面组织主要为板条贝氏体组织，另外含有少量的粒状贝氏体组织。结合表2可以看出，本发明制备的高强度钢板的力学性能指标达到以下水平：屈服强度大于460MPa，抗拉强度均在550～720Mpa的范围之内，延伸率≥17％，-60℃纵向冲击功为60J以上。可见本发明的高强钢板强韧性匹配良好，尤其具有较好的低温冲击韧性。
钢板的化学成分碳当量Ceq≤0.42％，裂纹敏感性指数Pcm≤0.21％，其中Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B，因此，钢板具有良好的焊接性能。
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 (8)

1.一种高韧性Q460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：0.07%～0.11%，Si：0.10%～0.40%，Mn：1.20%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.003%，Alt：0.010%～0.050%，Mo：0.08%～0.14%，Ni：0.10%～0.30%，V：0.030%～0.06%，Ti：0.006%～0.030%，Nb≤0.03%，Cr≤0.20%，Cu≤0.30%，B≤0.0008%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性Q460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：0.12%，Si：0.30%，Mn：1.20%，P：0.015%，S：0.0015%，Al：0.035%，Mo：0.13%，Ni：0.28%，V：0.055%，Ti：0.022%，Nb≤0.03%，Cr≤0.20%，Cu≤0.30%，B≤0.0008%，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性Q460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：0.09%，Si：0.25%，Mn：1.45%，P：0.010%，S：0.0020%，Al：0.025%，Mo：0.10%，Ni：0.22%，V：0.04%，Ti：0.015%，Nb≤0.03%，Cr≤0.20%，Cu≤0.30%，B≤0.0008%，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.一种应用于权利要求1所述的高韧性Q460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1200～1240℃之间；加热后6mm钢板采用常规轧制，终轧温度800～850℃，12mm及以上钢板采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1160～1200℃，粗轧每道次压下率10%～20%，粗轧成2.2～2.8倍成品厚度的中间坯，精轧开轧温度≤1000℃，精轧终轧温度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900～920℃，淬火保温时间10～30min；回火温度650～665℃，回火保温时间20～40min。
5.根据权利要求4所述的一种高韧性Q460级高强度钢板的制造方法，其特征在于：钢板的最终轧制厚度为6mm，坯料加热至1240℃的炉温，保温40min后出炉；采用常规轧制，终轧温度802℃，钢板轧后空冷至室温；轧后进行离线热处理，其中淬火温度905℃，淬火保温时间15min；回火温度665℃，回火保温时间20min。
6.根据权利要求4所述的一种高韧性Q460级高强度钢板的制造方法，其特征在于：钢板的最终轧制厚度为12mm，坯料加热至1230℃的炉温，保温45min后出炉；采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1180℃，粗轧每道次压下率10%～20%，粗轧成2.8倍厚度的中间坯，粗轧终轧温度1050℃，精轧开轧温度980℃，精轧终轧温度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910℃，淬火保温时间20min；回火温度655℃，回火保温时间25min。
7.根据权利要求4所述的一种高韧性Q460级高强度钢板的制造方法，其特征在于：钢板的最终轧制厚度为20mm，坯料加热至1220℃的炉温，保温50min后出炉；采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1170℃，粗轧每道次压下率10%～20%，粗轧成2.5倍厚度的中间坯，粗轧终轧温度1040℃，精轧开轧温度910℃，精轧终轧温度810℃，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25min；回火温度655℃，回火保温时间30min。
8.根据权利要求4所述的一种高韧性Q460级高强度钢板的制造方法，其特征在于：钢板的最终轧制厚度为30mm，坯料加热至1220℃的炉温，保温50min后出炉；采用两阶段控制轧制，粗轧开轧温度1170℃，粗轧每道次压下率10%～20%，粗轧成2.2倍厚度的中间坯，粗轧终轧温度1030℃，精轧开轧温度870℃，精轧终轧温度815℃，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30min；回火温度655℃，回火保温时间40min。
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