CN114480959B - 一种低压缩比特厚q690调质钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低圧缩比特厚Q690调质钢及其制造方法，低压缩比特厚Q690调质钢其化学成分组成及质量百分百：C：0.12~0.14%，Si：0.12~0.50%，Mn：1.30~1.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，Mo：0.10~0.60%，Cr：0.20~0.60%，Nb：0.015%~0.060%，Alt：0.010%~0.060%，Ti：0.008%~0.035%，B≤0.005%，N≤0.0070%，O≤0.0030%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明还提供了该调质钢的制造方法，所述钢板在3500mm炉卷‑热处理机组，利用150mm铸坯，采用控制轧制和调质处理工艺，实现了在压缩比为2.5的工艺条件下稳定生产60mm特厚690MPa级高强韧煤矿机械用钢，性能优良。

Description

一种低压缩比特厚Q690调质钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体是一种低压缩比特厚Q690调质钢及其制造方法。
背景技术
特厚板一般是指厚度≥60mm的钢板；压缩比，对于板材来讲是指坯料厚度和轧制成品钢板厚度之比。为充分保证钢板的内在冶金质量和心部性能，连铸坯与成品钢板间的最小压缩比要保持在6:1以上，由于板厚的原因，其厚度方向上的力学性能均匀性难以控制，心部质量较难保证。为保证厚度方向上力学性能均匀性，常采用调质处理。
中国发明专利申请号202010043684.9公开了低压缩比特厚Q690D调质高强钢板及其生产方法，通过转炉冶炼工序，确保N≤50ppm，CEV≤0.64；LF精炼时间35～50min，有效控制钢中夹杂物级别总和不超过1.0级。可生产出力学性能满足标准要求的特厚Q690D高强度钢板，但其采用的铸坯厚度为220-260mm，压缩比为3.67-4.34，而且其成分设计中添加了0.75wt％的Cr合金，增加了合金成本。
中国发明专利申请号201611138026.8公开了一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法，采用320mm坯料生产100mmQ690D其压缩比为3.2，而且其成分设计中添加了0.55wt％的Ni合金，增加了合金成本。
中国发明专利申请号202010120727.9公开了一种大厚度高韧性钢板及其生产方法，通过转炉冶炼工序，通过合理的成分设计，配合TMCP控轧控冷工艺，制得的460MPa级别钢板力学性能、焊接性能良好，其压缩比＜3，但其强度级别只有460MPa。
综上所述，现有Q690级高强调质钢，存在压缩比＞3，合金成本高等问题，采用上述专利不能制造出压缩比＜3，且韧塑性良好的Q690级调质钢，
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种低压缩比特厚Q690调质钢及其制造方法。本发明在3500mm炉卷-热处理机组，利用150mm铸坯，采用控制轧制和调质处理工艺，实现了在压缩比为2.5的工艺条件下稳定生产60mm特厚690MPa级高强韧煤矿机械用钢，性能优良。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种低压缩比特厚Q690调质钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.12～0.14％，Si：0.12～0.50％，Mn：1.30～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo：0.10～0.60％，Cr：0.20～0.60％，Nb：0.015％～0.060％，Alt：0.010％～0.060％，Ti：0.008％～0.035％，B≤0.005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明生产的低压缩比特厚Q690调质钢的总压缩比为2.5。
一种低压缩比特厚Q690调质钢的制造方法，包括以下步骤：
①板坯厚度150mm，再加热温度：1200～1250℃；
②再结晶区轧制温度区间：980～1150℃，再结晶区轧制总压下率≥30％；
③未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为870～930℃，未再结晶区轧制总压下率≥30％，终轧温度区间：760～850℃，总压缩比为2.5，轧后空冷。
④调质处理工艺包括淬火和回火工艺；淬火工艺，淬火加热温度为920±5℃，保证钢板充分奥氏体化，加热系数为1.4-1.5min/mm；回火工艺，回火温度为580～620℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温，回火后钢板显微组织为回火索氏体。
进一步，该制造方法生产60mm特厚690MPa级的钢板的屈服强度≥690MPa，抗拉强度770-940MPa，伸长率A≥14％，-20℃纵向冲击功≥100J。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明采用厚度为150mm的铸坯，生产出了厚度为60mm的特厚高强钢板Q690D，压缩比为2.5，突破了压缩比＞3生产高强钢板的技术难题；
(2)本发明仅添加少量Nb、Cr、Mo合金元素，不添加贵重金属Ni、V、Cu，合金成本低于其他企业的同强度级别同规格钢板；
(3)本发明通过控制轧制+调质处理工艺，厚度方向组织均匀，韧塑性良好。
附图说明
图1为实施例1所生产的60mm规格Q690D钢板的500×显微组织图；
图2为实施例2所生产的60mm规格Q690D钢板的500×显微组织图；
图3为实施例3所生产的60mm规格Q690D钢板的500×显微组织图；
图4为实施例4所生产的60mm规格Q690D钢板的500×显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
一种低压缩比特厚Q690调质钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.12～0.14％，Si：0.12～0.50％，Mn：1.30～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo：0.10～0.60％，Cr：0.20～0.60％，Nb：0.015％～0.060％，Alt：0.010％～0.060％，Ti：0.008％～0.035％，B≤0.005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种低压缩比特厚Q690调质钢的制造方法，包括以下步骤：
①板坯厚度150mm，再加热温度：1200～1250℃；
②再结晶区轧制温度区间：980～1150℃，再结晶区轧制总压下率≥30％；
③未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为870～930℃，未再结晶区轧制总压下率≥30％，终轧温度区间：760～850℃，总压缩比为2.5，轧后空冷。
④调质处理工艺包括淬火和回火工艺；淬火加热温度为920±5℃，保证钢板充分奥氏体化，加热系数为1.4-1.5min/mm，回火工艺，回火温度为580～620℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温，回火后钢板显微组织为回火索氏体，如图1-4所示。
本发明实施例1-4钢板的化学成分见表1。
各实施例的关键轧制、冷却、热处理工艺参数如表2所示。
各实施例的力学性能检测结果如表3所示，韧塑性良好。
表1实施例1-4钢板的化学成分％
C Si Mn P S Al Cr Mo Nb Ti N B
1 0.125 0.22 1.5 0.01 0.003 0.033 0.4 0.354 0.025 0.017 0.0054 0.0016
2 0.135 0.26 1.47 0.011 0.002 0.038 0.4 0.35 0.023 0.019 0.0047 0.0017
3 0.13 0.22 1.45 0.01 0.003 0.035 0.4 0.341 0.024 0.019 0.0035 0.0017
4 0.14 0.21 1.48 0.011 0.001 0.036 0.42 0.359 0.023 0.017 0.0041 0.0017
实施例1-4的CEV分别为0.55、0.53、0.54、0.55，Pcm分别为0.28、0.27、0.28、0.28。
实施例1-4的低压缩比特厚Q690调质钢的制造方法中键轧制、冷却、热处理工艺为：板坯再加热温度为1230～1250℃，加热时间130～140min，再结晶区开轧温度为1080-1100℃，再结晶区终轧温度为1030-1050℃，再结晶区轧制道次压下率≥15％(至少有一道次达到)，再结晶区总压下率为32-37％，未再结晶区开轧温度为870-900℃，未再结晶区轧制总压下率36-41％，终轧温度为780～810℃，总压缩比为2.5，轧后空冷。
调质处理工艺包括淬火和回火工艺，淬火工艺，淬火加热温度为920±5℃，保证钢板充分奥氏体化，加热系数为1.4-1.5min/mm；回火工艺，回火温度为580～620℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温，回火后钢板显微组织为回火索氏体。
表2实施例1-4生产工艺制度
Figure BDA0003430639520000031
Figure BDA0003430639520000041
按照本实施例的步骤生产的钢板，其性能指标见表3。
表3实施例1-4制造的钢板的性能指标
Figure BDA0003430639520000042
由表3可以看出，本实施例通过调控淬透性元素，采用厚度为150mm的铸坯，通过合理控制成分体系，添加少量Nb、Cr、Mo合金元素，不添加贵重金属Ni、V、Cu，通过控制轧制+调质处理工艺，生产出了厚度为60mm的特厚高强钢板Q690D，压缩比为2.5，突破了压缩比＞3生产高强钢板的技术难题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种在压缩比为2.5的工艺条件下稳定生产厚度方向组织均匀的60mm特厚690MPa级高强韧煤矿机械用钢的方法，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.125~0.14%，Si：0.21~0.26%，Mn：1.45~1.50%，P：0.010~0.011%，S：0.001~0.003%，Mo：0.341~0.359%，Cr：0.40~0.42%，Nb：0.023%~0.025%，Alt：0.033%~0.038%，Ti：0.017%~0.019%，B：0.0016~0.0017%，N：0.0035~0.0054%，O≤0.0030%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述方法在3500mm炉卷-热处理机组，利用150mm铸坯，采用控制轧制和调质处理工艺生产，具体包括以下步骤：
①板坯厚度150mm，再加热温度：1235~1250℃；
②再结晶区开轧温度：1080~1099℃，再结晶区终轧温度：1030~1050℃，再结晶区轧制道次压下率≥15%，再结晶区轧制总压下率32~37%；
③未再结晶区开轧温度为877~900℃，未再结晶区轧制总压下率：36~41%，未再结晶区终轧温度：780~807℃，轧后空冷；
④调质处理工艺包括淬火和回火工艺；淬火工艺，淬火加热温度为916~922℃，保证钢板充分奥氏体化，加热系数为1.4-1.5min/mm；回火工艺，回火温度为590~605℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温，回火后钢板显微组织为回火索氏体；
该方法生产的钢板屈服强度728~819MPa，抗拉强度806-903MPa，断后延伸率A：15.5~19%，-20℃纵向冲击功120~230J。
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