CN113462974A - 一种10~60mm厚度规格高强度高韧性叉车用钢及其制备方法 - Google Patents

一种10~60mm厚度规格高强度高韧性叉车用钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种10～60mm厚度规格高强度高韧性叉车用钢及其制备方法，所述高强度高韧性叉车用钢的化学成分按重量百分比为：0.16％≤C≤0.18％，0.15％≤Si≤0.30％，1.45％≤Mn≤1.55％，0≤S≤0.010％，0≤P≤0.018％，0.025％≤Nb≤0.045％，0.030％≤V≤0.050％，0.010％≤Ti≤0.020％，0.015％≤Als≤0.055％，其余为铁和不可避免的杂质，其中Als为酸溶铝，其中，所述的高强度是指上屈服强度≥460MPa，抗拉强度570～720MPa；所述的高韧性是指‑5℃时纵向V型冲击功值≥150J。

Description

一种10～60mm厚度规格高强度高韧性叉车用钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼领域，特别涉及一种10～60mm厚度规格高强度高韧性叉车用钢及其制备方法。
背景技术
叉车是一种工业搬运车辆，被广泛应用于港口、车站、机场、货场、工厂车间、仓库、流通中心和配送中心等，并可进入船舱、车厢和集装箱内进行托盘货物的装卸、搬运作业，在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军。而叉车门架主要采用热轧型钢，但随着国内叉车产品的不断升级和叉车产业的持续快速发展，对所用钢材提出高强度、高韧性和高精度等更高要求，故所用型钢强度级别已不能满足现有的要求，叉车大部分的配套部件需用钢板进行焊接来替代型钢，由此带动叉车用钢板的需求量急剧提升。
例如，现有叉车用钢的化学成分以及力学性能要求，如表1、表2所示。
表1化学成分(wt％)
C Si Mn P S
≤0.18 ≤0.55 ≤1.70 ≤0.020 ≤0.020
表2力学性能要求
Figure BDA0003138184510000011
其中，表2中，5号为板状试样，4号为棒状试样。
在实际应用中，往往因为使用条件和应用领域的不同，会提出各种附加要求，这就需要在用户给出的产品基础上，进一步改善产品性能。
目前鲜少有薄规格叉车用钢板的制备方法，从成分来看，合金元素添加较多，采用的是Nb、V、Ti成分体系，大多加入了贵金属如Ni、Cr等，增加了钢的生产成本。也有虽然不采用Ni、Cr成分体系，而使用控制轧制+控制冷却+正火工艺，但这种技术获得的产品性能合格率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种10～60mm厚度规格高强度高韧性叉车用钢及其制备方法，以解决上述问题。本发明提供了一种成本低廉、产品强度高、冲击韧性高且断后伸长率和冷弯性能等综合性能优良的高强度高韧性叉车用钢板，以及通过采用添加和控制各种合金元素，通过热机械轧制(TMCP)+回火工艺，生产成本低、性能合格率100％并且可以生产10mm至60mm厚度的高强度高韧性叉车用钢板，得到高强度高韧性叉车用钢。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种10～60mm厚度规格高强度高韧性叉车用钢，所述高强度高韧性叉车用钢的化学成分按重量百分比为：0.16％≤C≤0.18％，0.15％≤Si≤0.30％，1.45％≤Mn≤1.55％，0≤S≤0.010％，0≤P≤0.018％，0.025％≤Nb≤0.045％，0.030％≤V≤0.050％，0.010％≤Ti≤0.020％，0.015％≤Als≤0.055％，其余为铁和不可避免的杂质，Als为酸溶铝。其中，所述的高强度是指上屈服强度≥460MPa，抗拉强度570～720MPa；所述的高韧性是指-5℃时纵向V型冲击功值≥150J。
本发明还提供了一种10～60mm厚度规格高强度高韧性叉车用钢的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
1)预处理，将铁水脱硫；
2)冶炼，将预处理后的铁水进行冶炼；
3)精炼，分为LF精炼和RH精炼；
4)连铸，采用全程保护浇铸；
5)轧制，采用TMCP轧制；
6)冷却，采用层流冷却；
7)回火，采用高温回火。
本发明步骤1)中，将铁水中硫含量按质量百分比控制在0.010％以下，脱硫温度为1250℃-1320℃。
本发明步骤2)中，预处理后的铁水进入转炉进行冶炼，造渣料在铁水进入转炉的终点前1min-5min内加完，终渣碱度控制在R＝3.0-3.5，终点压枪时间65s-120s，采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量为2.0kg/t-3.5kg/t，钢水出至1/4～2/5时，分批加入低磷低碳锰硅、高碳锰铁、铌铁、钒铁，钢水出至3/5～3/4时加完。
低磷低碳锰硅为含重量百分比为0-0.06％的磷、0-0.20％的碳、68％-72％的锰和14％-18％的硅的铁合金，低磷低碳锰硅的加入量为10kg/t-13kg/t；
高碳锰铁为含重量百分比为0.7％-7％的碳和65％-80％的锰的铁合金，高碳锰铁的加入量为9kg/t-12kg/t；
铌铁为含重量百分比为60％-70％的铌的铁合金，铌铁的加入量为0.4kg/t-0.8kg/t；
钒铁为含重量百分比为48％-55％的钒的铁合金，钒铁的加入量为0.50kg/t-0.90kg/t。
本发明步骤3)中，LF精炼采用全程底吹氩搅拌，软吹氩气10min-15min，采用铝粒、碳化钙、铝渣调渣，黄白渣或白渣保持时间10min-30min，终渣碱度控制在R＝2.5-4.0；LF精炼的周期控制在45min-60min，所述LF精炼还包括，加入铝线和钛线，铝线的加入量为1.15m/t-2.31m/t，钛线的加入量为0.77m/t-1.54m/t；RH精炼过程中的真空度控制在10Pa-30Pa，真空时间为15min-25min，纯脱气时间≤5min，软吹时间≤12min，RH精炼的周期控制在40min-60min，所述RH精炼还包括，在RH精炼过程中加入铝粒和钛铁，铝粒的每炉加入量为0kg-17kg，钛铁的每炉加入量为0kg-5kg。
本发明步骤4)中，拉速稳定到0.80m/min-1.40m/min，浇铸过热度控制在20℃以下，控制中间包液面的高度，开浇时中间包液面的高度不低于600mm，正常浇注过程时液面高度在800mm-1000mm之间，铸坯矫直温度控制在900℃以上。
200断面：拉速稳定到1.2-1.4m/min，250断面：拉速稳定到1.1-1.3m/min，300断面：拉速稳定到0.8-0.9m/min。
本发明步骤5)中，钢坯出炉温度控制在1150℃-1250℃，粗轧开轧温度1130℃-1180℃、粗轧终轧温度1050℃-1130℃，粗轧总压缩比>50％，精轧开轧温度为840℃-1050℃、精轧终轧温度为805℃-850℃。
本发明步骤6)中，冷却开始温度为745℃-815℃，冷却结束温度为585℃-675℃，冷却速度为6℃/s-9℃/s。
本发明步骤7)中，回火温度控制在545℃-585℃，回火保温时间控制在4min-23min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)钢的化学成分设计基于C、Si、Mn、P、S元素，辅助添加Nb、V、Ti合金元素，不添加其它贵重元素，从而降低合金成本。
2)满足厚度规格为10mm～60mm，屈服强度≥500MPa、抗拉强度≥620MPa、断后伸长率≥28％，-5℃纵向V型冲击功值≥150J。
3)本发明钢板以回火状态交货，可有效消除残余应力，在切割后避免钢板变形。
4)该产品主要应用于叉车配套部件制造领域，经过机械加工后可代替部分型钢，进一步提高材料利用率和降低采购成本，产生了良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
根据本发明的实施例，提供了一种10～60mm厚度规格高强度耐低温叉车用钢及其制备方法。按重量百分比，叉车用钢包括如下成分：0.16％≤C≤0.18％，0.15％≤Si≤0.30％，1.45％≤Mn≤1.55％，0≤S≤0.010％，0≤P≤0.018％，0.025％≤Nb≤0.045％，0.030％≤V≤0.050％，0.010％≤Ti≤0.020％，0.015％≤Als≤0.055％，其余为铁和不可避免的杂质，Als为酸溶铝。在温度为-5℃时的冲击韧性的最小值≥150J。该叉车用钢钢成本低廉、低温冲击韧性优异且产品强度、断后伸长率和冷弯性能等综合性能优良。且采用低C+Nb、V、Ti微合金化成分设计，保证钢板具有易焊接性。
以下对本发明的高强度耐低温叉车用钢的成分含量控制及作用进行进一步的说明。
本发明合理设计了Nb、V、Ti和Al的含量。Nb：充分发挥Nb的细晶强化作用，保证钢板具有足够的强度；V：少量添加，可使钢晶粒细化，韧性增大；Ti：一方面消除钢中的自由氮，提高抗时效性能，另一方面细化晶粒，减少偏析降低带状组织级别，提高强韧性；Al：一方面可细化晶粒，提高强度，另一方面Al与N结合，可防止应变时效。
本发明还提供了一种上述的高强度耐低温叉车用钢的制备方法，制备方法包括如下步骤：预处理、冶炼、精炼、连铸、轧制、冷却、回火。
为保证叉车用钢的高强度耐低温要求，一方面在成分设计时充分考虑各合金元素的添加量，另一方面在轧制过程中采用TMCP轧制工艺，以满足对产品性能的需求。
预处理，是指铁水脱硫，铁水脱硫严格执行工艺规程，将铁水中硫含量按质量百分比控制在0.010％以下(比如0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％、0.010％)，脱硫温度为1250℃-1320℃(比如1250℃、1255℃、1258℃、1260℃、1263℃、1267℃、1270℃、1275℃、1280℃、1290℃、1300℃、1305℃、1310℃、1315℃、1320℃)，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。通常情况下，硫是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹，且对焊接性能不利。本发明在预处理时采用KR法脱硫控制脱硫温度，并有效降低铁水中硫含量至0.010％以下，脱硫彻底，保证钢质纯净度。
冶炼，预处理后的铁水进入转炉进行冶炼，造渣料在铁水进入转炉的终点前1min-5min内加完，终渣碱度控制在R＝3.0-3.5，终点压枪时间65s-120s(比如65s、70s、75s、80s、85s、90s、95s、100s、105s、110s、115s、120s及任意两个数值之间的范围)，终点压枪时间在65s-120s内，加入的合金成分在钢水内的化学反应正好完成，达到成分完全均匀化。时间如果短于65s，反应不能充分完成；时间如果长于120s，对成分没有任何作用反而影响生产效率。
采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量为2.0kg/t-3.5kg/t，钢水出至四分之一时，分批加入低磷低碳锰硅、高碳锰铁、铌铁、钒铁，钢水出至四分之三时加完。转炉冶炼控制的重点是尽量降低终点磷、硫含量，合理控制碳含量，保证钢质纯净度。
低磷低碳锰硅为含重量百分比为0-0.06％的磷、0-0.20％的碳、68％-72％的锰和14％-18％的硅的铁合金，低磷低碳锰硅的加入量为10kg/t-13kg/t；高碳锰铁为含重量百分比为0.7％-7％的碳和65％-80％的锰的铁合金，高碳锰铁的加入量为9kg/t-12kg/t；铌铁为含重量百分比为60％-70％的铌的铁合金，铌铁的加入量为0.4kg/t-0.8kg/t；钒铁为含重量百分比为48％-55％的钒的铁合金，钒铁的加入量为0.50kg/t-0.90kg/t。精炼，分为LF精炼和RH精炼。
其中，LF精炼采用全程底吹氩搅拌，软吹氩气10min-15min，加入石灰进行造渣，采用铝粒脱氧剂进行脱氧，黄白渣或白渣保持时间10min-30min(比如10min、12min、17min、19min、20min、22min、25min、27min、29min、30min)，黄白渣或白渣保持时间过短，终渣未化透；黄白渣或白渣保持时间过长，影响生产效率。终渣碱度控制在R＝2.5-4.0，采用铌铁、钒铁对成分进行微调，喂铝线增铝，喂钛线增钛。LF精炼可以进一步脱硫、脱氧、去夹杂，调整钢水成分和温度，获得良好的精炼效果。
RH精炼采用深处理模式，真空度控制在10Pa-30Pa，真空度越小，说明钢水中氮、氢、氧等气体夹杂物含量越小，即洁净钢冶炼。理想状态真空度的数值是0Pa，但要达到不太现实，本发明将真空度控制在10Pa-30Pa，说明钢水中氮、氢、氧等气体夹杂物含量很小，接近洁净钢冶炼。真空时间控制在15min-25min(比如15min、17min、19min、20min、22min、25min)，真空度保持时间过短，气体夹杂除不净；过长，不再起作用反而影响生产效率。纯脱气时间控制在≤5min，软吹时间≤12min。RH精炼的周期控制在40min-60min，铝粒的每炉加入量为0-17kg(当LF精炼时，铝粒加入量已足够达到脱氧效果时，RH精炼可以不再加入铝线)，钛铁的每炉加入量为0-5kg。RH精炼的主要目是进行真空脱气，降低钢中气体含量，减少钢板内部由气体带来的缺陷，改善钢水的纯净度及合金化和均匀化。
连铸，在板坯连铸过程中，采用全程保护浇铸，即大包至中间包采用长水口并进行氩封保护；中间包采用覆盖剂结合碳化稻壳进行覆盖，保证液面覆盖良好，使钢水与空气隔绝，避免二次氧化；中间包至结晶器采用浸入式水口并采用氩封保护；结晶器液面采用中碳钢保护渣，稳定拉速。按重量百分比，中碳钢保护渣的主要成分为21.5％≤SiO2≤31.5％、33％≤CaO≤43％、0≤MgO≤5％、6.5％≤Al2O3≤12.5％。
连铸过程中，开浇缓慢、均匀地提高拉速，提至目标拉速后，实行自动控制，同时密切观察结晶器液面波动情况，逐步使拉速稳定到0.80m/min-1.40m/min。根据断面的尺寸不同，拉速也不同，断面的尺寸是指铸坯的厚度规格。具体地，
200断面：拉速稳定到1.2-1.4m/min，
250断面：拉速稳定到1.1-1.3m/min，
300断面：拉速稳定到0.8-0.9m/min。
一般铸坯宽度为1800mm和2200mm，而2400mm为特殊宽度规格，轧制超宽规格钢板使用。其中2400mm宽度断面(铸坯的宽度)按1.0-1.1m/min控制。
在浇铸温度和过热度一定时，上述根据断面设定的速度可使液体凝固更充分，在液体中保留了较多的非均匀形核核心，提高了形核率，阻止柱状晶区的发展，从而获得了更多的等轴晶，达到了细化晶粒的效果。
拉速的确定取决于铸坯断面大小。根据提速曲线，台阶式进行提速，每30s速度提高0.05m，提高到一个数值后保持一定时间，具体操作是0.4m/min保持1分钟，0.6m/min保持2分钟，如此进行，最终提高到所需拉速。断面大拉速小，断面小拉速大，是根据浇铸周期和凝固定律确定，避免铸坯出现内部缺陷。若断面大拉速大，钢水未凝固直接拉钢会产生漏钢。
连铸过程主要通过对浇铸过热度的控制来减轻铸坯中心偏析程度以及通过对冷却水和矫直温度的合理控制，减少或避免连铸坯表面裂纹，从而提高铸坯表面和内部质量，为最终产品的质量提供有力保证。浇铸过热度是由中间包温度与液相线温度之差确定，目标控制在20℃以下。控制中间包液面的高度，开浇时中间包液面的高度不低于600mm，正常浇注过程液面高度在800mm-1000mm之间，严禁低液面浇铸，防止卷渣。一方面通过进行水冷，降低浇铸温度，获得细小的晶粒尺寸；一方面采用结晶器振动和动态轻压下，细化晶粒。铸坯矫直温度控制在900℃以上。轧制，在轧制过程中，宽厚板轧制采用热机械轧制即TMCP轧制，其分为粗轧和精轧，粗轧和精轧轧制采用四辊可逆式轧机。在轧制之前对钢坯进行加热处理，钢坯出炉温度控制在1150℃-1250℃(比如1150℃、1155℃、1160℃、1170℃、1175℃、1180℃、1190℃、1200℃、1205℃、1210℃、1215℃、1220℃、1225℃、1230℃、1235℃、1240℃、1245℃、1250℃及任意两数值之间的范围)，钢坯进行加热的目的是提高钢的塑性，降低变形抗力，改善金属内部组织和性能。一般将钢加热到奥氏体单相固溶体组织的温度范围内，并保证有较高的温度和足够的时间以均匀化组织及溶解碳化物，但温度不能过高。加热温度过高，一方面会引起钢的强烈氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷；也会导致与铸坯基体接触的氧化铁皮粘度增大，影响除鳞效果；另一方面，会导致原始奥氏体晶粒过于粗大，根据晶粒遗传原理，成品的晶粒也会较为粗大，不利于成品的性能。加热温度过低则会使终轧温度降低，轧制道次增多，轧制力增加，影响轧制节奏和最终成品板形的控制，降低钢的质量，甚至会导致废品。
钢坯出炉后粗轧前要进行高压水除鳞即除去铸坯表面的氧化铁皮，为后续获得高表面质量提供保证。因此，钢坯粗轧开轧温度相比于钢坯出炉温度会降低。钢坯粗轧开轧温度1130℃-1180℃(比如1130℃、1135℃、1140℃、1145℃、1150℃、1155℃、1160℃、1165℃、1170℃、1175℃、1180℃及任意两数值之间的范围)，粗轧终轧温度1050℃-1130℃(比如1050℃、1055℃、1060℃、1065℃、1070℃、1075℃、1080℃、1085℃、1090℃、1095℃、1000℃、1005℃、1010℃、1015℃、1020℃、1125℃、1130℃及任意两数值之间的范围)，较高的轧制温度可以为再结晶的发生提供良好的温度条件，并且可使轧制过程变形抗力降低，减少对轧机设备的损害，有利于高温低速大压下工艺的实施，进而有利于裂纹、疏松、孔隙等缺陷的消除及夹杂物的球化，有利于变形渗透到中心，使变形更均匀，提高了板坯的塑性，有利于轧制，以保证粗轧阶段的总压缩比。
粗轧总压缩比>50％；精轧开轧温度为840℃-1050℃(比如840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃、990℃、1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃及任意两数值之间的范围)，精轧终轧温度为805℃-850℃(比如805℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃及任意两数值之间的范围)。
冷却，在冷却过程中，采用ACC冷却，冷却开始温度为为745℃-815℃、冷却结束温度为585℃-675℃、冷却速度为6℃/s-9℃/s。
回火，采用高温回火，回火温度控制在545℃-585℃，回火保温时间控制在4min-23min。
上述生产过程中各参数的控制能够最大程度地细化组织晶粒及改善钢板心部的组织，可获得最终厚度、性能、表面质量都符合要求的钢板。
本发明采用的是热机械轧制(TMCP)，热机械轧制是指通过对钢坯加热温度、轧制温度、变形量、变形速率、终轧温度和轧后冷却工艺等诸参数的合理控制，以获得良好的组织从而明显提高材料强韧性的技术。
本发明采用的是高温回火，高温回火是指钢板在500℃-650℃范围内进行的回火，可有效降低或消除残余应力，避免钢板在切割过程中发生变形。
本发明工艺中未详细说明的工艺或参数为本领域叉车用钢的常规技术。
实施例1
按重量百分比，叉车用钢包括如下成分：C：0.165％、Si：0.20％、Mn：1.50％、P：0.015％、S：0.005％、Nb：0.040％、V：0.035％、Ti：0.015％，Als：0.025％，余量为铁和不可避免的杂质。
含有上述成分的叉车用钢的制造方法，生产工艺流程包括如下步骤：
1)预处理，铁水脱硫严格执行工艺规程，铁水硫控制在0.008％，温度1250℃，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。
2)冶炼，预处理后的铁水进入转炉进行冶炼，造渣料于终点前3min加完，终渣碱度控制在R＝3.0，终点压枪时间65s。采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量2.5kg/t。钢水出至四分之一时，分批加入低磷低碳锰硅、高碳锰铁、铌铁、钒铁，钢水出至四分之三时加完。
3)精炼，转炉冶炼后的钢水进入LF精炼炉，根据实际情况加入石灰进行造渣，黄白渣或白渣保持时间为13min，采用全程底吹氩搅拌，软吹氩气11min。
LF精炼后进入RH精炼炉，控制真空度10Pa，真空时间18min，纯脱气时间10min，软吹时间15min，RH精炼周期43min，钛线的加入量为0.8m/t。
4)连铸，采用全程保护浇注，保护渣采用包晶钢保护渣，采用200断面的铸坯，设定稳定期拉速为1.30m/min。
5)轧制，控制轧制温度，保证在规定的温度区间进行轧制，(1)钢坯出炉温度1180℃-1250℃；(2)钢坯粗轧开轧平均温度1130℃-1180℃，终轧平均温度≥1050℃，粗轧总压缩比>50％；(3)精轧开轧温度930℃-1050℃，终轧温度为830℃-850℃。
6)回火，回火温度545℃-555℃，回火保温时间4min-6min。
本实施例的钢板性能列于表3中，性能测试方法采用国际通用方法。
实施例2
按重量百分比，叉车用钢包括如下成分：C：0.166％、Si：0.21％、Mn：1.46％、P：0.017％、S：0.003％、Nb：0.029％、V：0.040％、Ti：0.018％，Als：0.026％，余量为铁和不可避免的杂质。
含有上述成分的叉车用钢的制造方法，生产工艺流程包括如下步骤：
1)预处理，铁水脱硫严格执行工艺规程，铁水硫控制在0.008％，温度1250℃，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。
2)冶炼，预处理后的铁水进入转炉进行冶炼，造渣料于终点前3min加完，终渣碱度控制在R＝3.5，终点压枪时间70s。采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量2.0kg/t。钢水出至四分之一时，分批加入低磷低碳锰硅、高碳锰铁、铌铁、钒铁，钢水出至四分之三时加完。
3)精炼，转炉冶炼后的钢水进入LF精炼炉，根据实际情况加入石灰进行造渣，黄白渣或白渣保持时间为15min，采用全程底吹氩搅拌，软吹氩气11min。
LF精炼后进入RH精炼炉，控制真空度10Pa，真空时间17min，纯脱气时间10min，软吹时间17min，RH精炼周期45min，钛线的加入量为1.0m/t。
4)连铸，采用全程保护浇注，保护渣采用包晶钢保护渣，采用250断面的铸坯，设定稳定期拉速为1.20m/min。
5)轧制，控制轧制温度，保证在规定的温度区间进行轧制，(1)钢坯出炉温度1150-1220℃；(2)钢坯粗轧开轧平均温度1130-1180℃，终轧平均温度≥1050℃，粗轧总压缩比>50％；(3)精轧开轧温度860℃-890℃，终轧温度为810℃-825℃。
6)冷却，冷却开始温度755℃-805℃，冷却结束温度585℃-635℃，冷却速率6℃/s-8℃/s。
7)回火，回火温度575℃-585℃，回火保温时间14min-16min。本实施例的钢板性能列于表3中，性能测试方法采用国际通用方法。
实施例3
按重量百分比，叉车用钢包括如下成分：C：0.175％、Si：0.30％、Mn：1.34％、P：0.013％、S：0.008％、Nb：0.037％、Ti：0.018％，Als：0.032％，余量为铁和不可避免的杂质。
含有上述成分的风电钢的制造方法，生产工艺流程包括如下步骤：
1)预处理，铁水脱硫严格执行工艺规程，铁水硫控制在0.005％，温度1290℃，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。
2)冶炼，预处理后的铁水进入转炉进行冶炼，造渣料于终点前3min加完，终渣碱度控制在R＝3.5，终点压枪时间100s。采用铝锰铁脱氧，铝锰铁加入量3.0kg/t。钢水出至四分之一时，分批加入低磷低碳锰硅、高碳锰铁、铌铁、钒铁，钢水出至四分之三时加完。
3)精炼，转炉冶炼后的钢水进入LF精炼炉，根据实际情况加入石灰进行造渣，黄白渣或白渣保持时间为13min，采用全程底吹氩搅拌，软吹氩气15min。采用铝粒脱氧剂进行脱氧。采用铌铁对成分进行微调，喂铝线增铝，喂钛线增钛。
LF精炼后进入RH精炼炉，控制真空度20Pa，真空时间25min，纯脱气时间15min，软吹时间20min，RH精炼周期60min，铝线的加入量为1.5m/t，钛线的加入量为2.0m/t。
4)连铸，采用全程保护浇注，保护渣采用包晶钢保护渣，采用300断面的铸坯，设定稳定期拉速为0.85m/min。
5)轧制，控制轧制温度，保证在规定的温度区间进行轧制，(1)钢坯出炉温度1150-1220℃；(2)钢坯粗轧开轧平均温度1130-1180℃，终轧平均温度≥1050℃，粗轧总压缩比>50％；(3)精轧开轧温度840-860℃，终轧温度为805℃-835℃。
6)冷却，冷却开始温度785℃-815℃，冷却结束温度585℃-635℃，冷却速率6℃/s-8℃/s。
7)回火，回火温度575℃-585℃，回火保温时间21min-23min。
本实施例的钢板性能列于表3中，性能测试方法采用国际通用方法。表3中，d为弯心直径，a为试样厚度。
表3：实施例1-3中钢板性能
Figure BDA0003138184510000101
本发明的示例性实施例通过调整钢的成分和制造工艺，实现对组织转变和各相比例的精确控制，最终得到特殊的力学性能的高强度高韧性叉车用钢，本发明提供了比较精确的C、S、P控制范围，并且给出了Mn、Nb、V、Ti的控制范围，炼钢生产成本较低，生产过程容易稳定控制，化学成分也容易稳定控制，通过LF精炼和RH精炼控制合金成分、采用TMCP+回火工艺可以生产满足高强度高韧性要求，钢板的其它综合性能(例如冷弯性、延伸率)优良。因此，本发明的示例性实施例能够在不使用昂贵的Ni、Cr的情况下提供一种高强度高韧性叉车用钢，因此能够显著地降低生产成本。
根据本发明的实施例，能够提供一种厚度为10mm至60mm的高强度高韧性叉车用钢。本发明是一种叉车用钢，适用于有TMCP+回火态和高强度高韧性要求的叉车各部件，在使用温度达到-5℃时，冲击韧性的最小值≥150J。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照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，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种10～60mm厚度规格高强度高韧性叉车用钢，其特征在于，所述高强度高韧性叉车用钢，化学成分按重量百分比计，为：0.16％≤C≤0.18％，0.15％≤Si≤0.30％，1.45％≤Mn≤1.55％，0≤S≤0.010％，0≤P≤0.018％，0.025％≤Nb≤0.045％，0.030％≤V≤0.050％，0.010％≤Ti≤0.020％，0.015％≤Als≤0.055％，其余为铁和不可避免的杂质，Als为酸溶铝。
2.根据权利要求1所述的叉车用钢，其特征在于，所述叉车用钢上屈服强度≥460MPa，抗拉强度570～720MPa，断后伸长率≥28％，-5℃时纵向V型冲击功值≥150J。
3.一种10～60mm厚度规格高强度高韧性叉车用钢的制备方法，包括如下步骤：
1)预处理：将铁水脱硫，铁水中硫含量按质量百分比控制在0.010％以下，脱硫温度为1250℃-1320℃；
2)冶炼：将预处理后的铁水进行冶炼，造渣料在铁水进入转炉的终点前1min-5min内加完，终渣碱度控制在R＝3.0-3.5；采用铝锰铁脱氧，钢水出至1/4～2/5时，分批加入低磷低碳锰硅、高碳锰铁、铌铁、钒铁，钢水出至3/5～3/4时加完；
3)精炼：分为LF精炼和RH精炼；LF精炼采用全程底吹氩搅拌，软吹氩气10min-15min，调渣；RH精炼过程中的真空度控制在10Pa-30Pa；
4)连铸：采用全程保护浇铸；拉速稳定到0.80m/min-1.40m/min；铸坯矫直温度控制在900℃以上；
5)轧制：采用热机械轧制；粗轧开轧温度1130℃-1180℃，粗轧终轧温度1050℃-1130℃；精轧开轧温度为840℃-1050℃，精轧终轧温度为805℃-850℃；
6)冷却：采用层流冷却；冷却开始温度为745℃-815℃，冷却结束温度为585℃-675℃；
7)回火：采用高温回火，回火温度控制在545℃-585℃，回火保温时间控制在4min-23min。
4.根据权利要求3所述的高强度高韧性叉车用钢的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中终点压枪时间65s-120s；铝锰铁加入量为2.0kg/t-3.5kg/t，低磷低碳锰硅为含重量百分比为0-0.06％的磷、0-0.20％的碳、68％-72％的锰和14％-18％的硅的铁合金，低磷低碳锰硅的加入量为10kg/t-13kg/t；
高碳锰铁为含重量百分比为0.7％-7％的碳和65％-80％的锰的铁合金，高碳锰铁的加入量为9kg/t-12kg/t；
铌铁为含重量百分比为60％-70％的铌的铁合金，铌铁的加入量为0.4kg/t-0.8kg/t；
钒铁为含重量百分比为48％-55％的钒的铁合金，钒铁的加入量为0.50kg/t-0.90kg/t。
5.根据权利要求3所述的高强度高韧性叉车用钢的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中黄白渣或白渣保持时间10min-30min，终渣碱度控制在R＝2.5-4.0；LF精炼的周期控制在45min-60min，所述LF精炼还包括，加入铝线和钛线，铝线的加入量为1.15m/t-2.31m/t，钛线的加入量为0.77m/t-1.54m/t；
RH精炼过程中真空时间为15min-25min；纯脱气时间≤5min，软吹时间≤12min；
RH精炼的周期控制在40min-60min，所述RH精炼还包括，在RH精炼过程中加入铝粒和钛铁，铝粒的每炉加入量为0kg-17kg，钛铁的每炉加入量为0kg-5kg。
6.根据权利要求3所述的高强度高韧性叉车用钢的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中全程保护浇铸为大包至中间包采用长水口并进行氩封保护；中间包采用覆盖剂结合碳化稻壳进行覆盖；中间包至结晶器采用浸入式水口并采用氩封保护；结晶器液面采用中碳钢保护渣；所述中碳钢保护渣的成分为21.5％≤SiO2≤31.5％、33％≤CaO≤43％、0≤MgO≤5％、6.5％≤Al2O3≤12.5％；浇铸过热度控制在20℃以下；控制中间包液面的高度，开浇时中间包液面的高度不低于600mm，正常浇注过程时液面高度在800mm-1000mm之间。
7.根据权利要求3所述的高强度高韧性叉车用钢的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中200断面：拉速稳定到1.2-1.4m/min，250断面：拉速稳定到1.1-1.3m/min，300断面：拉速稳定到0.8-0.9m/min。
8.根据权利要求3所述的高强度高韧性叉车用钢的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中钢坯出炉温度控制在1150℃-1250℃；粗轧总压缩比>50％。
9.根据权利要求3所述的高强度高韧性叉车用钢的制备方法，其特征在于，所述步骤6)中冷却速度为6℃/s-9℃/s。
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