CN112126848A - 一种高韧性调质型q960钢板及其生产方法 - Google Patents

一种高韧性调质型q960钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

一种高韧性调质型Q960钢板及其生产方法，属于冶金技术领域。所述钢板的化学成分及质量百分含量为C：0.16～0.18%，Si：0.2～0.4%，Mn：1.3～1.4%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.25～0.32%，Mo：0.40～0.45%，Nb：0.02～0.03%，Ti：0.015～0.025%，B：0.0012～0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。其生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、淬火、回火工序。本发明不添加Ni、V元素，生产成本低；强化控轧工艺，采用两相区的淬火工艺，保证钢板的强韧性满足要求。

Description

一种高韧性调质型Q960钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高韧性调质型Q960钢板及其生产方法。
背景技术
Q960强度级别的调质钢作为调质钢的主流品种，在钢铁企业中大量生产，此钢种执行国标GB/T16270，其性能典型特点是强度高，韧性差，标准要求屈服强度≥960mpa，抗拉强度980-1150mpa，延伸率≥10％，-40℃纵向冲击≥27J。
随着市场对钢板综合性能要求的日益提高，已不再仅仅要求能够稳定保证钢板强度性能指标，在钢板的韧性指标上也提出了更高的质量要求。延伸率在现有标准基础上提升2％，冲击性能值由现在的27J提高到40J，冲击方向由只保证纵向冲击提高了纵横向冲击全面保证。因此，如何在较低的生产成本下生产出更高质量水平的Q960钢板，是目前行业亟需解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种高韧性调质型Q960钢板及其生产方法。本发明采用如下技术方案：
一种高韧性调质型Q960钢板，所述钢板的化学成分及质量百分含量为C：0.16～0.18％，Si：0.20～0.40％，Mn：1.30～1.40％，P≤0.015％，S≤0.005％，Cr：0.25～0.32％，Mo：0.40～0.45％，Nb：0.020～0.030％，Ti：0.015～0.025％，B：0.0012～0.0020％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述钢板厚度为8.0～30.0mm，钢板屈服强度≥960MPa，抗拉强度1000～1200MPa，延伸率≥12％，-40℃纵向冲击功≥60J，-40℃横向冲击功≥30J。
上述高韧性调质型Q960钢板的生产方法，包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序。
所述冶炼工序，钢包烘烤温度900～950℃，不允许出钢见渣，出钢温度1600～1700℃，出钢钢水中[C]0.09～0.10％。
所述LF精炼工序，全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间30～45min，总精炼时间55～65min，铝线用量6～8m/t钢，石灰用量17～20kg/t钢，脱氧剂用量2～3kg/t钢，过程铝含量≥0.015％，扒渣铝≥0.020％，精炼结束保证钢水中S≤0.005％。
所述真空处理工序，真空度≤66Pa，真空保持时间20～30min，真空前加入Ca-Si块150～180kg/t或Ca-Fe线250～270m/t，真空后不允许补喂Al线。
所述加热工序，最高加热温度1250℃，均热段温度1220～1240℃，均热段保温时间60～80min，加热时间系数11～13min/mm。
所述轧制工序，所述轧制工序，采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度880～890℃，开轧厚度为(2～3)h+(20～30)mm，轧后不浇水；所述h为成品钢板的厚度。
所述热处理工序，采用淬火+回火工艺，淬火温度860±5℃，加热时间PLC+12～15min；回火温度540±5℃，加热时间系数4.2～4.5min/mm。
本发明钢板厚度在8-30mm，因钢板厚度较薄可实现充分的淬透性，因此，在成分设计环节，考虑到钢板薄的淬透性，取消有利于低温冲击性能的Ni元素的添加，取消有利于强度性能的V元素的添加，从而实现生产成本的降低。在生产工艺方面，破除调质钢不需要控轧的工艺理念，强化控轧工艺的执行，为热处理工序提供细化组织的基础；在热处理工艺上采用两相区的淬火工艺技术，有效的实现了钢板的强韧性要求。
本发明通过大量的生产试验对比，最终实现了成分与工艺的最优匹配，同时在传统纵向冲击的基础上增加了横向冲击性能的要求，并且钢板延伸率进一步提高。本发明钢板屈服强度≥960MPa，抗拉强度1000～1200MPa，延伸率≥12％，-40℃纵向冲击功≥60J，-40℃横向冲击功≥30J。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例高韧性调质型Q960钢板的厚度为8mm，其化学成分组成及质量百分含量见表10。其生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序。具体步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢包烘烤温度900℃，不允许出钢见渣，出钢温度1600℃，出钢钢水中[C]含量0.091％；
(2)LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间35min，总精炼时间58min，铝线用量7.8m/t钢，石灰用量18kg/t钢，脱氧剂用量2.9kg/t钢，过程铝含量0.015％，精炼结束保证钢水中S含量为0.004％；
(3)真空处理工序：真空度65Pa，真空保持时间20min，真空前加入Ca-Si块150kg；
(4)加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1223℃，均热段保温时间60min，加热时间系数11.3min/mm；
(5)轧制工序：采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度880℃，开轧厚度50mm，轧后不浇水；
(6)热处理工序：采用淬火+回火工艺，淬火温度855℃，加热时间PLC+12min；回火温度540℃，加热时间系数4.2min/mm。
本实施例钢板性能见表1。
表1.实施例1钢板力学性能
Figure BDA0002642364060000031
Figure BDA0002642364060000041
实施例2
本实施例高韧性调质型Q960钢板的厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量见表10。其生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序。具体步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢包烘烤温度909℃，不允许出钢见渣，出钢温度1620℃，出钢钢水中[C]含量0.09％；
(2)LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间30min，总精炼时间55min，铝线用量6.1m/t钢，石灰用量17kg/t钢，脱氧剂用量2.2kg/t钢，过程铝含量0.015％，精炼结束保证钢水中S含量为0.005％；
(3)真空处理工序：真空度65Pa，真空保持时间22min，真空前加入Ca-Si块160kg；
(4)加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1230℃，均热段保温时间72min，加热时间系数11.3min/mm；
(5)轧制工序：采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度885℃，开轧厚度90mm，轧后不浇水；
(6)热处理工序：采用淬火+回火工艺，淬火温度860℃，加热时间PLC+13min；回火温度535℃，加热时间系数4.3min/mm。
表2.实施例2钢板力学性能
Figure BDA0002642364060000042
实施例3
本实施例高韧性调质型Q960钢板的厚度为15mm，其化学成分组成及质量百分含量见表10。其生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序。具体步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢包烘烤温度922℃，不允许出钢见渣，出钢温度1650℃，出钢钢水中[C]含量0.098％；
(2)LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间40min，总精炼时间59min，铝线用量8m/t钢，石灰用量19kg/t钢，脱氧剂用量2.3kg/t钢，过程铝含量0.015％，精炼结束保证钢水中S含量为0.002％；
(3)真空处理工序：真空度65Pa，真空保持时间24min，真空前加入Ca-Fe线270m；
(4)加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1240℃，均热段保温时间80min，加热时间系数11min/mm；
(5)轧制工序：采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度882℃，开轧厚度70mm，轧后不浇水；
(6)热处理工序：采用淬火+回火工艺，淬火温度865℃，加热时间PLC+14min；回火温度545℃，加热时间系数4.4min/mm。
表3.实施例3钢板力学性能
Figure BDA0002642364060000051
实施例4
本实施例高韧性调质型Q960钢板的厚度为25mm，其化学成分组成及质量百分含量见表10。其生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序。具体步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢包烘烤温度930℃，不允许出钢见渣，出钢温度1670℃，出钢钢水中[C]含量0.10％；
(2)LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间45min，总精炼时间60min，铝线用量8m/t钢，石灰用量20kg/t钢，脱氧剂用量3kg/t钢，过程铝含量0.015％，精炼结束保证钢水中S含量为0.005％；
(3)真空处理工序：真空度65Pa，真空保持时间23min，真空前加入Ca-Si块180kg；
(4)加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1238℃，均热段保温时间80min，加热时间系数11.2min/mm；
(5)轧制工序：采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度890℃，开轧厚度80mm，轧后不浇水；
(6)热处理工序：采用淬火+回火工艺，淬火温度862℃，加热时间PLC+15min；回火温度542℃，加热时间系数4.5min/mm。
表4.实施例4钢板力学性能
Figure BDA0002642364060000061
实施例5
本实施例高韧性调质型Q960钢板的厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量见表10。其生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序。具体步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢包烘烤温度941℃，不允许出钢见渣，出钢温度1680℃，出钢钢水中[C]含量0.09％；
(2)LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间42min，总精炼时间57min，铝线用量7m/t钢，石灰用量18kg/t钢，脱氧剂用量3kg/t钢，过程铝含量0.015％，精炼结束保证钢水中S含量为0.003％；
(3)真空处理工序：真空度65Pa，真空保持时间25min，真空前加入Ca-Fe线258m；
(4)加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1220℃，均热段保温时间70min，加热时间系数11min/mm；
(5)轧制工序：采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度883℃，开轧厚度70mm，轧后不浇水；
(6)热处理工序：采用淬火+回火工艺，淬火温度864℃，加热时间PLC+14min；回火温度538℃，加热时间系数4.3min/mm。
表5.实施例5钢板力学性能
Figure BDA0002642364060000071
实施例6
本实施例高韧性调质型Q960钢板的厚度为12mm，其化学成分组成及质量百分含量见表10。其生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序。具体步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢包烘烤温度950℃，不允许出钢见渣，出钢温度1700℃，出钢钢水中[C]含量0.10％；
(2)LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间38min，总精炼时间56min，铝线用量6m/t钢，石灰用量17.2kg/t钢，脱氧剂用量2kg/t钢，过程铝含量0.015％，精炼结束保证钢水中S含量为0.005％；
(3)真空处理工序：真空度65Pa，真空保持时间21min，真空前加入Ca-Fe线250m；
(4)加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1231℃，均热段保温时间60min，加热时间系数11.7min/mm；
(5)轧制工序：采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度888℃，开轧厚度60mm，轧后不浇水；
(6)热处理工序：采用淬火+回火工艺，淬火温度858℃，加热时间PLC+13min；回火温度541℃，加热时间系数4.4min/mm。
表6.实施例6钢板力学性能
Figure BDA0002642364060000081
实施例7
本实施例高韧性调质型Q960钢板的厚度为10mm，其化学成分组成及质量百分含量见表10。其生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序。具体步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢包烘烤温度914℃，不允许出钢见渣，出钢温度1692℃，出钢钢水中[C]含量0.094％；
(2)LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间43min，总精炼时间65min，铝线用量7.3m/t钢，石灰用量18.7kg/t钢，脱氧剂用量2.5kg/t钢，过程铝含量0.020％，精炼结束保证钢水中S含量0.002％；
(3)真空处理工序：真空度66Pa，真空保持时间28min，真空前加入Ca-Si块150kg，真空后不允许补喂Al线；
(4)加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1227℃，均热段保温时间76min，加热时间系数13min/mm；
(5)轧制工序：采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度886℃，开轧厚度43mm，轧后不浇水；
(6)热处理工序：采用淬火+回火工艺，淬火温度863℃，加热时间PLC+12.5min；回火温度544℃，加热时间系数4.2min/mm。
本实施例钢板性能见表7。
表7.实施例7钢板力学性能
Figure BDA0002642364060000091
实施例8
本实施例高韧性调质型Q960钢板的厚度为28mm，其化学成分组成及质量百分含量见表10。其生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序。具体步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢包烘烤温度947℃，不允许出钢见渣，出钢温度1608℃，出钢钢水中[C]含量0.097％；
(2)LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间32min，总精炼时间61min，铝线用量6.7m/t钢，石灰用量18.3kg/t钢，脱氧剂用量2.8kg/t钢，过程铝含量0.017％，精炼结束保证钢水中S含量0.003％；
(3)真空处理工序：真空度62Pa，真空保持时间27min，真空前加入Ca-Si块172kg，真空后不允许补喂Al线；
(4)连铸工序：连铸坯厚度为210mm，液相线温度Tl＝1510℃；
(5)加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1225℃，均热段保温时间64min，加热时间系数12.6min/mm；
(6)轧制工序：采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度887℃，开轧厚度80mm，轧后不浇水；
(7)热处理工序：采用淬火+回火工艺，淬火温度860℃，加热时间PLC+13min；回火温度539℃，加热时间系数4.3min/mm。
本实施例钢板性能见表8。
表8.实施例8钢板力学性能
Figure BDA0002642364060000101
实施例9
本实施例高韧性调质型Q960钢板的厚度为24mm，其化学成分组成及质量百分含量见表10。其生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序。具体步骤如下所述：
(1)冶炼工序：钢包烘烤温度935℃，不允许出钢见渣，出钢温度1633℃，出钢钢水中[C]含量0.093％；
(2)LF精炼工序：全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间36min，总精炼时间64min，铝线用量6.5m/t钢，石灰用量19.6kg/t钢，脱氧剂用量2.6kg/t钢，过程铝含量0.019％，精炼结束保证钢水中S含量0.004％；
(3)真空处理工序：真空度61Pa，真空保持时间30min，真空前加入Ca-Fe线267m，真空后不允许补喂Al线；
(4)加热工序：最高加热温度1250℃，均热段温度1225℃，均热段保温时间64min，加热时间系数12.6min/mm；
(5)轧制工序：采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度887℃，开轧厚度100mm，轧后不浇水；
(6)热处理工序：采用淬火+回火工艺，淬火温度856℃，加热时间PLC+14.5min；回火温度536℃，加热时间系数4.5min/mm。
本实施例钢板性能见表9。
表9.实施例9钢板力学性能
Figure BDA0002642364060000111
表10.各实施例钢板化学成分及质量百分含量(％)
实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9
C 0.17 0.16 0.164 0.177 0.168 0.18 0.173 0.175 0.171
Si 0.30 0.34 0.22 0.40 0.20 0.39 0.27 0.35 0.32
Mn 1.35 1.33 1.36 1.31 1.34 1.30 1.40 1.38 1.39
P 0.009 0.014 0.015 0.011 0.007 0.013 0.006 0.005 0.010
S 0.0023 0.0019 0.0031 0.0050 0.0044 0.0026 0.0039 0.0046 0.0041
Cr 0.30 0.28 0.31 0.26 0.32 0.27 0.25 0.34 0.29
Mo 0.42 0.42 0.44 0.43 0.44 0.41 0.41 0.45 0.40
Nb 0.023 0.022 0.030 0.026 0.029 0.025 0.028 0.020 0.027
Ti 0.025 0.015 0.018 0.016 0.020 0.017 0.021 0.023 0.025
B 0.0015 0.0014 0.0019 0.0012 0.0017 0.0020 0.0018 0.0012 0.0013
。

Claims (9)

1.一种高韧性调质型Q960钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分及质量百分含量为C：0.16～0.18%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.30～1.40%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.25～0.32%，Mo：0.40～0.45%，Nb：0.020～0.030%，Ti：0.015～0.025%，B：0.0012～0.0020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高韧性调质型Q960钢板，其特征在于，所述钢板厚度为8.0～30.0mm，钢板屈服强度≥960MPa，抗拉强度1000～1200MPa，延伸率≥12%，-40℃纵向冲击功≥60J，-40℃横向冲击功≥30J。
3. 基于权利要求1或2所述的高韧性调质型Q960钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、LF精炼、真空处理、连铸、加热、轧制、热处理工序；所述热处理工序，采用淬火+回火工艺，淬火温度860±5℃，加热时间 PLC+12～15min。
4.根据权利要求3所述的高韧性调质型Q960钢板的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，钢包烘烤温度900～950℃，不允许出钢见渣，出钢温度1600～1700℃，出钢钢水中[C]0.09～0.10%。
5.根据权利要求4所述的高韧性调质型Q960钢板的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序，全程保证吹氩良好，精炼白渣保持时间30～45min，总精炼时间55～65min，铝线用量6～8m/t钢，石灰用量17～20kg/t钢，脱氧剂用量2～3kg/t钢，过程铝含量≥0.015%，扒渣铝≥0.020%，精炼结束保证钢水中S≤0.005%。
6.根据权利要求5所述的高韧性调质型Q960钢板的生产方法，其特征在于，所述真空处理工序，真空度≤66Pa，真空保持时间20～30min，真空前加入Ca-Si块150～180kg/t或Ca-Fe线250～270m/t，真空后不允许补喂Al线。
7.根据权利要求6所述的高韧性调质型Q960钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，最高加热温度1250℃，均热段温度1220～1240℃，均热段保温时间60～80min，加热时间系数11～13min/mm。
8.根据权利要求3-7任一项所述的高韧性调质型Q960钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，采用二阶段控制工艺，Ⅱ阶段开轧温度880～890℃，开轧厚度为（2～3）h+（20～30）mm，轧后不浇水；所述h为成品钢板的厚度。
9.根据权利要求8所述的高韧性调质型Q960钢板的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，回火温度540±5℃，加热时间系数4.2～4.5min/mm。
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