CN113373376A - 一种抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于炼钢技术领域，具体提供一种抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢及其制造方法，工艺流程为：炼钢→加热→2300mm热连轧→控制冷却→卷取→退火→取样→机能检验→包装缴库→发货；所述2300mm热连轧步骤中，终轧温度为860℃‑880℃；采用3段冷却的方式进行，卷取温度设定为350℃‑380℃；退火温度设定为400℃‑450℃。本发明所述贝氏体非调质高强钢填补了国产此类钢种的空白，可替代进口同类产品，增加企业钢材品种，实现较高的成品质量和成品率，具有很好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，具体提供一种抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢及其制造方法。
背景技术
目前，在国外的经济发达国家在钢结构用钢材方面非常注重使用高强结构钢，其钢材的强度等级最低用到275MPa级，已大量使用420，460，490，550，590MPa级钢材，并配套相应的规范标准，世界主要工业国家都开发了各自的工程机械用钢系列。如瑞典的SSAB、日本的JFE等通过合理的微合金化成分设计及先进的生产工艺，开发出了强度等级为1100MPa的高强度钢板。我国工程机械行业所需960MPa及以上的钢板多进口使用该品牌，其价格十分昂贵。
近年来，我国也开展了超高强钢的研究工作，钢铁研究总院通过对微合金化技术的深入研究和新型热处理技术的发展，已开发出全新的微观组织控制技术，正在开展Q960MPa、Q1100MPa、Q1300MPa级工程机械用钢的研发工作，宝钢也开发出了960MPa级超高强钢生产线，但均未能实现稳定批量化生产。
基于以上情况，在我国开发出更为先进的960MPa级非调质先进超高强钢就显得尤为重要，一旦开发成功，一方面可满足国内市场对此级别先进超高强材料的需要，实现国产化，另一方面，这对我国在未来开发更高级别的钢种也具有重要的指导意义。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明提供了一种抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢及其制造方法，该方法仅通过热轧工序处理即可获得高的强度和高韧性，并通过冷却方式的控制来保持良好的板形，改善调质处理后板形不良和不易整形的缺陷。采用该方法可成功制备出符合技术要求的非调质960MPa贝氏体高强度热轧钢板。
本发明技术方案如下：
一种抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢的制造方法，工艺流程为：炼钢→加热→2300mm热连轧→控制冷却→卷取→退火→取样→机能检验→包装缴库→发货；其特征在于：
所述2300mm热连轧步骤中，终轧温度为860℃-880℃；
所述控制冷却步骤中，采用分段冷却的方式进行，具体工艺为：分段冷却主要是指3段冷却，首先在F7精轧出口进行超快冷到贝氏体转变区，再经卷取机前冷却至卷取温度以保证钢板在卷取后不发生相变，最后是卷取后在库内采用缓冷，以保证板型和强度；
卷取温度设定为350℃-380℃；
退火温度设定为400℃-450℃。
进一步地，所述加热步骤中，加热温度为1200℃-1250℃。
本发明所述炼钢的具体步骤如下：
1)、铁水预处理工序
预处理入炉S≤0.0030wt.％,P≤0.01wt.％，扒净渣；采用精料废钢；
2)、转炉工序
转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流；
3)、精炼工序
采用LF+RH双路径工序，其中LF处理控制增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造还原渣；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线500米，使夹杂物充分的球化；
4)、连铸工序
全程进行保护浇注，开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸N，控制增N≤5ppm；浇钢过程保持恒拉速；连铸过热度控制目标不大于25℃。
本发明所述钢的成分为(重量百分比)：C≤0.15％，Si≤0.30％，Mn≤1.6％，Cr≤1.00％，Mo≤0.3％，Ti≤0.15％，B≤0.003％，V≤0.1％，Fe余量。在成分设计上不添加Ni、Nb等贵合金元素，有效降低合金成本。
本发明所述方案具有以下有益效果：
(1)成分设计上，合金含量较低，节约成本。
(2)力学性能上，采用本发明所述方法制备得到的抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢热轧钢板各项指标达到要求，具有优异的力学性能和良好的切割、焊接等加工性能，用户实际使用达到降低车身重量的目的，完全满足用户的使用需求。
(3)本发明罩式退火工艺合理，生产工艺简化，且有利于开平和整形处理，减少能源消耗，降低成本，保护环境。
(4)合理的板厚4.0～8.0mm，保证非调质960MPa贝氏体高强度热轧钢板能同时实现轻量化和耐腐蚀作用。
(5)本发明所述非调质960MPa贝氏体高强度热轧钢板填补了国产此类钢种的空白，可替代进口同类产品，增加企业钢材品种，实现较高的成品质量和成品率，具有很好的经济效益。
附图说明
图1为实施例中制备的试验钢CCT曲线图；
图2为实施例中制备的试验钢金相组织图(15μm)；
图3为实施例中制备的试验钢金相组织图(15μm)。
具体实施方式
实施例
按照本发明所述方法制造抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢，试验钢化学成分及质量百分比如表1所示(其余为铁及不可避免的杂质)：
表1试验钢化学成分
| C | Mn | Si | P | S | Mo | Ti | Cr | V | B |
| 0.14 | 1.51 | 0.30 | ≤0.010 | ≤0.003 | 0.18 | 0.15 | 0.85 | 0.09 | 0.0020 |
一、炼钢
1、铁水预处理工序
预处理入炉S≤0.0030wt.％,P≤0.01wt.％，扒净渣；采用精料废钢。
2、转炉工序
转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流。
3、精炼工序
采用LF+RH双路径工序，对气体含量要求严格控制。要求LF处理过程保持微正压，严格控制LF增N，要求增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，尽量避免钢液裸露；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线500米，使夹杂物充分的球化，改善产品性能。
4、连铸工序
全程进行保护浇注。开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸N，控制增N≤5ppm；采用高碱度中包渣，以便钢中夹杂物的去除；浇钢过程投入轻压下功能；浇钢过程保持恒拉速；连铸过热度控制目标不大于25℃。板坯热过热装,剩余板坯放置在库内缓冷区。
二、热轧
1、加热炉部分
加热温度1150～1250℃，目标出炉温度1200～1250℃。控制加热炉炉膛气氛，减少铸坯氧化铁皮的生成，保证加热温度均匀。
2、轧制、卷取部分
荒轧道次选择3+3模式控制；做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；终轧温度：860～880℃；卷取温度：350～380℃，冷却模式采用第二组开冷，间断方式。保证终轧、卷取温度的精确控制，卷取温度对最终所获得的组织影响格外显著；优化调整机架间冷却水量的控制。分段冷却主要是指3段冷却，首先在F7精轧出口，进行超快冷到贝氏体转变区，再经如卷取机前冷却至卷取温度以保证钢板在卷取后不发生相变，最后是卷取后在库内采用缓冷，以保证板型和强度。
三、罩退
其目的主要是研究退火后钢中组织形态的转变。通常情况下，退火后钢中将析出部分合金元素的碳氮化物，而析出物的增加将影响钢的强度和塑性，研究一个合金体系在相同的轧制工艺下，进行不同的退火后，分析钢中组织和性能的变化，退火温度设定为400℃-450℃。
表2试验钢轧制工艺参数
| 奥氏体化温度/℃ | 1200～1250 |
| 粗坯厚度/mm | 60 |
| 道次数 | 7 |
| 目标厚度/mm | 6 |
| 终轧温度/℃ | 860～880 |
| 冷却速度/(℃/s) | ≥20～30 |
| 退火温度/℃ | 400～450 |
表3试样钢性能
7.1合金成分对比
本发明试样钢与首钢高强结构钢成分设计对比可知，两者成分基本相当，但首钢高强结构钢采用调质方式处理。
表4首钢、本发明试样钢高强结构钢成分对比
| 成分 | 本发明试样钢 | 首钢 |
| C | 0.14 | 0.112 |
| Si | 0.18 | 0.242 |
| Mn | 1.33 | 1.38 |
| P | 0.006 | 0.013 |
| S | 0.001 | 0.0009 |
| Cr | 0.46 | 0.448 |
| Mo | 0.39 | 0.389 |
| Nb | 0.031 | 0.028 |
| Ti | 0.023 | 0.017 |
| V | 0.090 | 0.098 |
| B | 0.0010 | 0.00098 |
| Als | 0.034 | 0.046 |
| Ca | 0.0020 | 0.0005 |
| N | 0.0040 | 0.0042 |
| O | 0.0020 | 0.016 |
7.2力学性能对比
对比本发明试样钢与首钢960MPa级高强结构钢性能，从对比发现，本发明试样钢强度明显优于首钢高强钢产品，本发明试样钢屈强比略低于首钢，有利于后续成型，本发明试样钢低温冲击韧性优于首钢，具体见表5。
表5本发明试样钢与首钢高强结构钢产品性能对比
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (5)
1.一种抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢的制造方法，工艺流程为：炼钢→加热→2300mm热连轧→控制冷却→卷取→退火→取样→机能检验→包装缴库→发货；其特征在于：
所述2300mm热连轧步骤中，终轧温度为860℃-880℃；
所述控制冷却步骤中，采用分段冷却的方式进行，具体工艺为：采用3段冷却方式，首先在F7精轧出口进行超快冷到贝氏体转变区，再经卷取机前冷却至卷取温度，最后是卷取后在库内采用缓冷；
卷取温度设定为350℃-380℃；
退火温度设定为400℃-450℃。
2.根据权利要求1所述抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢的制造方法，其特征在于：所述加热步骤中，加热温度为1200℃-1250℃。
3.根据权利要求1所述抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢的制造方法，其特征在于，所述炼钢的具体步骤如下：
1)、铁水预处理工序
预处理入炉S≤0.0030wt.％,P≤0.01wt.％，扒净渣；采用精料废钢；
2)、转炉工序
转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流；
3)、精炼工序
采用LF+RH双路径工序，其中LF处理控制增N量≤10ppm；LF采用活性石灰、萤石造还原渣；采用硅钙线钙处理，喂CaSi线500米，使夹杂物充分的球化；
4)、连铸工序
全程进行保护浇注，开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸N，控制增N≤5ppm；浇钢过程保持恒拉速；连铸过热度控制目标不大于25℃。
4.根据权利要求1所述抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢的制造方法，其特征在于，所述钢的成分为重量百分比：C≤0.15％，Si≤0.30％，Mn≤1.6％，Cr≤1.00％，Mo≤0.3％，Ti≤0.15％，B≤0.003％，V≤0.1％，Fe余量。
5.根据权利要求1-4任一所述方法制备的抗拉强度≥960MPa贝氏体非调质高强钢。
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