CN114134416A

CN114134416A - 一种低屈强比高强度中厚钢板及其短流程制造方法

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Publication number: CN114134416A
Application number: CN202111355823.2A
Authority: CN
Inventors: 侯东华; 胡淑娥; 刘坤; 丛林; 周兰聚; 焦广亮; 胡晓英; 乔松; 董苗翠; 李灿明; 张波; 毕永杰
Original assignee: SD Steel Rizhao Co Ltd
Current assignee: SD Steel Rizhao Co Ltd
Priority date: 2021-11-16
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2041-11-16
Also published as: CN114134416B

Abstract

本发明涉及黑色金属材料制造技术领域，具体涉及一种低屈强比高强度中厚钢板及其短流程制造方法。以重量百分比计，所述低屈强比高强度中厚钢板的化学成分为C：0.04％～0.06％，Si：0.20％～0.60％，Mn：1.00％～1.60％，P≤0.015％，S≤0.003％，Als：0.035％～0.060％，Nb：0.030％～0.080％，Ti≤0.020％，B：0.0012％～0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明在低碳成分设计基础上添加少量微合金化元素降低成本，同时通过轧制、水冷工艺开发，形成具有软硬亚结构的贝氏体组织，不再进行淬火、回火热处理，水冷直接交货，工艺流程简单。

Description

一种低屈强比高强度中厚钢板及其短流程制造方法

技术领域

本发明涉及黑色金属材料制造技术领域，具体涉及一种低屈强比高强度中厚钢板及其短流程制造方法。

背景技术

屈强比是反映工程应用安全性的一个重要指标，随着强度的提高，钢板的屈强比升高，屈强比越高，材料安全储备越低。屈服强度550MPa级高强钢在煤矿机械、工程机械领域大量应用，主要生产工艺以淬火+回火、TMCP、TMCP+回火等工艺生产。对于传统的淬火+回火、TMCP+回火工艺、TMCP工艺生产的屈服强度550MPa的高强钢屈强比均较高，这与生产制造工艺有关，上述制造工艺导致获得硬度较高的单相或者硬度接近的多相组织。

此外，淬火+回火工艺生产需要添加较多的合金以保证淬透性获得足够的强度，淬火+回火以及TMCP+回火工艺均需要热处理工序，能源消耗较大，TMCP工艺适应厚度规格范围小，厚规格也需要添加大量的合金元素，生产成本居高不下。

中国专利申请CN201810059519.5公开了“一种低成本Q550D高强钢板及其生产方法”，具体涉及一种TMCP+回火方法生产50-80mm厚规格Q550D高强钢板，其不足之处在于对于50-60mm的钢板需要进行回火，不利于节约生产成本。

中国专利申请CN201510363881.8公开了“一种超低碳当量的Q550D高强钢及其生产方法”，其不足之处在于添加了0.15％-0.20％的Cr，合金成本增加；另外，该专利申请仅以30mm钢板为例，未明确专利适用钢板厚度范围。

中国专利申请CN201110027518.0公开了“一种屈服强度550MPa级低合金高强度钢板及生产方法”，其不足之处在于添加了0.10％-0.16％的C和1.55％-1.90％的Mn，C、Mn含量较高，易造成铸坯偏析严重，同时添加了0.05％-0.10％的V，合金成本增加。

中国专利申请CN201010129753.4公开了“屈服强度550MPa易焊接高强韧钢板及其制造方法”，其不足之处在于Mn含量(1.65％-1.90％)过高，易造成铸坯偏析严重，同时添加了0.03％-0.07％的V，合金成本增加。

基于此，有必要提供一种合金成本低，工艺流程简单的低屈强比高强度中厚钢板的制造方法。

发明内容

针对低屈强比的屈服强度550MPa级的中厚钢板的现有制造工艺合金成本高或工艺流程复杂的技术问题，本发明提供一种低屈强比高强度中厚钢板及其短流程制造方法，在低碳成分设计基础上添加少量微合金化元素降低成本，同时通过轧制、水冷工艺开发，形成具有软硬亚结构的贝氏体组织，利用此组织本身的低屈强比、高强韧性特性实现钢板低屈强比性能，不再进行淬火、回火热处理，水冷直接交货，工艺流程简单。本发明实现了短流程制造方法生产可满足屈服强度550MPa级标准要求的中厚板钢板的目标。由于采用了少量的合金元素且短流程生产，本发明钢板具有成本低廉、强韧性好、厚度规格覆盖范围大的优点，尤其具有屈强比低的特点，非常适合适用于各类重点工程大型结构的制造，安全可靠。

第一方面，本发明提供一种低屈强比高强度中厚钢板，以重量百分比计，所述低屈强比高强度中厚钢板的化学成分为C：0.04％～0.06％，Si：0.20％～0.60％，Mn：1.00％～1.60％，P≤0.015％，S≤0.003％，Als：0.035％～0.060％，Nb：0.030％～0.080％，Ti≤0.020％，B：0.0012％～0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，所述化学成分满足碳当量要求Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.40％(其中，Mo、V、Cu、Ni均为残余元素)。

进一步的，所述低屈强比高强度中厚钢板的厚度为15～60mm。

进一步的，所述低屈强比高强度中厚钢板的屈服强度为580～680MPa、抗拉强度为700～820MPa、断后伸长率为16～23％、-40℃试验温度下纵向夏比冲击吸收功为80～260J、屈强比≤0.82。

第二方面，本发明提供一种上述低屈强比高强度中厚钢板的短流程制造方法，包括如下步骤：

(1)加热：铸坯在炉时间为8～12min/cm，铸坯出炉平均温度为1150～1250℃；

(2)除鳞；

(3)粗轧：中间坯厚度为成品厚度的2倍以上，粗轧终轧温度≥1050℃；

(4)精轧：精轧开轧温度为860～930℃，精轧终轧温度为840～880℃，轧后快速抛钢；

(5)轧后水冷：头部开冷温度>830℃，尾部开冷温度>810℃，开冷至450℃温度阶段，平均冷却速度15-30℃/s；钢板温度<450℃阶段，水冷区域辊道双向交替转动、钢板往复移动冷却，平均冷却速度5-12℃/s，终冷温度<50℃；水冷后矫直钢板，即得成品钢板。

进一步的，所述铸坯尺寸满足总压缩≥5倍、轧制母板长度≤30m。

进一步的，所述铸坯的厚度为150-300mm。

进一步的，所述步骤(2)的除鳞参数为高压水水压≥23MPa，除鳞率≥95％。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的低屈强比高强度中厚钢板及其短流程制造方法，通过较为低廉的成分设计，充分发挥两阶段轧制作用，尤其利用水冷工艺高温终轧、高温开冷、低温终冷，不刻意要求高冷却速度，其交货态组织为具有软硬亚结构的下贝氏体组织，具有高强韧性和低屈强比性能，不需要淬火或者回火热处理，工序简单，成本低廉，优势明显。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1中18mm钢板金相组织。

图2是实施例2中30mm钢板金相组织。

图3是实施例3中55mm钢板金相组织。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面利用3个代表厚度实施例并结合附图对本发明做更详细的描述。实施例1钢板厚度为18mm、实施例2钢板厚度为30mm、实施例3钢板厚度为55mm。3个实施例钢板均经过KR铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉外精炼、RH真空精炼、铸坯浇铸等工序冶炼获得符合要求的化学成分，并保证铸坯质量良好。3个实施例得到的铸坯熔炼化学成分见表1。

表1实施例熔炼化学成分(单位：wt/％)

元素	C	Si	Mn	P	S	Als	Nb	Ti	B	Ceq
											实施例1	0.04	0.25	1.52	0.009	0.003	0.038	0.035	0.008	0.0015	0.29
实施例2	0.05	0.27	1.55	0.011	0.003	0.043	0.047	0.012	0.0018	0.31
											实施例3	0.05	0.23	1.58	0.008	0.001	0.047	0.052	0.011	0.0023	0.31

各实施例钢板的制造方法及检验情况如下：

实施例1

以化学成分符合上述表1，尺寸满足总压缩≥5倍、轧制母板长度≤30m前提，且厚度为200mm的铸坯，采用短流程制造方法生产18mm钢板，具体步骤如下：

(1)加热：铸坯在炉时间为180min，铸坯出炉平均温度为1217℃；

(2)除鳞：高压水水压23.5MPa，除鳞率100％；

(3)粗轧：中间坯厚度为55mm，粗轧终轧温度为1079℃，轧后快速喷淋机架水3次后，送精轧；

(4)精轧：精轧开轧温度为920℃，精轧终轧温度为850℃，轧后快速抛钢；

(5)轧后水冷：预矫直后水冷，头部开冷温度为835℃，尾部开冷温度为813℃，开冷至450℃温度阶段，平均冷却速度25℃/s；钢板温度<450℃阶段，水冷区域辊道双向交替转动、钢板往复移动冷却，平均冷却速度11℃/s，终冷温度为室温(28℃)；

水冷后矫直钢板，精整喷号、取样检验及探伤，即得成品钢板。

按照GB/T2970一级探伤合格率达到100％。物理性能检测结果见表2。

表2实施例1钢板物理性能检测结果

实施例2

以化学成分符合上述表1，尺寸满足总压缩≥5倍、轧制母板长度≤30m前提，且厚度为300mm的铸坯，采用短流程制造方法生产30mm钢板，具体步骤如下：

(1)加热：铸坯在炉时间为270min，铸坯出炉平均温度为1222℃；

(2)除鳞：高压水水压23.6MPa，除鳞率100％；

(3)粗轧：中间坯厚度为75mm，粗轧终轧温度为1082℃，轧后快速喷淋机架水3次后，送精轧；

(4)精轧：精轧开轧温度为900℃，精轧终轧温度为860℃，轧后快速抛钢；

(5)轧后水冷：预矫直后水冷，头部开冷温度为842℃，尾部开冷温度为819℃，开冷至450℃温度阶段，平均冷却速度21℃/s；钢板温度<450℃阶段，水冷区域辊道双向交替转动、钢板往复移动冷却，平均冷却速度9℃/s，终冷温度为室温(30℃)；

按照GB/T2970一级探伤合格率达到100％。物理性能检测结果见表3。

表3实施例2钢板物理性能检测结果

实施例3

以化学成分符合上述表1，尺寸满足总压缩≥5倍、轧制母板长度≤30m前提，且厚度为300mm的铸坯，采用短流程制造方法生产55mm钢板，具体步骤如下：

(1)加热：铸坯在炉时间为275min，铸坯出炉平均温度为1219℃；

(2)除鳞：高压水水压23.4MPa，除鳞率100％；

(3)粗轧：中间坯厚度为120mm，粗轧终轧温度为1083℃，轧后快速喷淋机架水3次后，送精轧；

(4)精轧：精轧开轧温度为880℃，精轧终轧温度为865℃，轧后快速抛钢；

(5)轧后水冷：预矫直后水冷，头部开冷温度为840℃，尾部开冷温度为825℃，开冷至450℃温度阶段，平均冷却速度16℃/s；钢板温度<450℃阶段，水冷区域辊道双向交替转动、钢板往复移动冷却，平均冷却速度7℃/s，终冷温度为室温(26℃)；

按照GB/T2970一级探伤合格率达到100％。物理性能检测结果见表4。

表4实施例3钢板物理性能检测结果

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims

1.一种低屈强比高强度中厚钢板，其特征在于，以重量百分比计，所述低屈强比高强度中厚钢板的化学成分为C：0.04％～0.06％，Si：0.20％～0.60％，Mn：1.00％～1.60％，P≤0.015％，S≤0.003％，Als：0.035％～0.060％，Nb：0.030％～0.080％，Ti≤0.020％，B：0.0012％～0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的低屈强比高强度中厚钢板，其特征在于，所述化学成分满足Ceq≤0.40％。

3.如权利要求1所述的低屈强比高强度中厚钢板，其特征在于，所述低屈强比高强度中厚钢板的厚度为15～60mm。

4.如权利要求1所述的低屈强比高强度中厚钢板，其特征在于，所述低屈强比高强度中厚钢板的屈服强度为580～680MPa、抗拉强度为700～820MPa、断后伸长率为16～23％、-40℃试验温度下纵向夏比冲击吸收功为80～260J、屈强比≤0.82。

5.一种如权利要求1-4任一所述的低屈强比高强度中厚钢板的短流程制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

(2)除鳞；

6.如权利要求5所述的短流程制造方法，其特征在于，所述铸坯尺寸满足总压缩≥5倍、轧制母板长度≤30m。

7.如权利要求6所述的短流程制造方法，其特征在于，所述铸坯的厚度为150-300mm。

8.如权利要求5所述的短流程制造方法，其特征在于，所述步骤(2)的除鳞参数为高压水水压≥23MPa，除鳞率≥95％。