CN114959509A - 690MPa级高韧性钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种690MPa级高韧性钢板及其生产方法，涉及合金技术领域，本发明通过成分优化，利用低碳、微合金及Cu、Cr、Mo、Ni的复合设计，将钢板碳当量CE控制为≤0.58，冷裂敏感指数Pcm控制为≤0.24，在环境温度≥0℃时，钢板焊前无需预热，焊后无需保温或热处理，具有良好的焊接工艺性。在成分优化的基础上，通过控制轧制和调质工艺，最终获得包括70~80%的回火马氏体、15~25%贝氏体、5~8%残余奥氏体的钢板，利用析出和硬相组织强化基体，提高抗拉强度，利用残余奥氏体组织吸收变形能、获得合理屈服强度，钢板屈服强度≥690MPa且屈强比≤0.83，具有良好的抗震性能。
Description
技术领域
本发明涉及合金技术领域，具体地涉及一种690MPa级高韧性钢板及其生产方法。
背景技术
目前我国钢结构建筑占比不到10%，远远落后于发达国家。在碳达峰碳中和的时代背景下，大力发展钢结构建筑已逐渐成为社会共识。高层建筑用钢是建筑钢结构的主要材料，为保证产品的安全性、轻量化及高效生产的需求，产品要求具备较高的负载能力、抗震、易焊接等特点。目前我国建筑用钢主要采用Q460MPa级以下，已经广泛应用于鸟巢等建筑物上。随着高层建筑物的不断增加，国内屈服强度为460MPa级的高层建筑用钢已经不能满足要求，在20层的建筑中，屈服强度提升至690MPa可节省钢材20%。
目前现有技术方案中的Q690MPa级高强建筑钢，尤其是具有高强、抗震及焊接性能钢综合性能优异的建筑用钢较少。而少量的690MPa级高强建筑钢屈强比较高，且焊接性能较差。比如，专利CN112853225A公开了一种高层建筑用钢690MPa大线能量焊接用钢板及其制备方法，其采用了包晶钢的成分设计，大大增加了炼钢连铸的难度及板坯出现裂纹的可能性，该钢板的屈强比在0.90左右，不能满足高抗震性性能；专利CN114032459A公开了一种屈服强度690MPa级高强韧性低屈强比中厚板的制备方法，其同样采用了包晶钢的成分设计，且其碳当量CEV达到了0.65%，不能满足焊接高效率的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种690MPa级高韧性钢板及其生产方法。
本发明提供一种690MPa级高韧性钢板生产方法，其特征在于：
所述钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.06~0.08%、Si:0.2~0.3%、Mn:1.3~1.5%、Cr:0.4~0.5%、Ni:1.2~1.4%、Mo:0.4~0.5%、Cu:0.4~0.5%、Nb:0.04~0.06%、Al:0.02~0.04%、Ti:0.02~0.03%、Mg:0.0005~0.0020%，其余为Fe和不可避免的杂质，所述杂质包括H≤0.00015%、P≤0.01%、S≤0.005%、O≤0.0025%、N≤0.005%；
并且，所述钢板的碳当量CE≤0.58，冷裂纹敏感指数Pcm≤0.58，其中，碳当量CE的计算公式为：
CE=(%C)+(%Mn)/6+(%Cr+%Mo+%V)/5+(%Ni+%Cu)/15，
冷裂纹敏感指数Pcm的计算公式为：
Pcm=(%C)+(%Si)/30+(%Mn+%Cu+%Cr)/20+(%Ni)/60+(%Mo)/15+(%V)/10+5(%B)≤0.24，
其中，括号内元素符号为相应元素的质量百分数，%元素符号表示相应元素的质量百分数乘以100；
所述生产方法包括步骤：
按照上述化学成分配比，冶炼得到铸坯；
将所述铸坯加热后依次通过第一阶段奥氏体再结晶区轧制、第二阶段奥氏体未再结晶区轧制获得所述钢板，并对轧制后所述钢板进行控制冷却处理，其中，在所述奥氏体再结晶区轧制过程中，将总压下量控制为≥50%，且终轧温度控制为≥1020℃，在所述奥氏体未再结晶区轧制过程中，终轧温度控制为780℃~810℃；
将所述钢板依次淬火和回火形成回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体的复相组织。
作为本发明的进一步改进，所述将所述铸坯加热后依次通过第一阶段奥氏体再结晶区轧制、第二阶段奥氏体未再结晶区轧制获得所述钢板，具体包括：
对所述铸坯进行所述第一阶段奥氏体再结晶区轧制，在轧制过程中，终轧温度控制为≥1020℃，将总压下量控制为≥50%，并至少将两道次的压下率控制为≥18%，且中间坯厚度控制为不小于2倍所述钢板板厚；
对所述铸坯进行所述第二阶段奥氏体未再结晶区轧制，在轧制过程中，将开轧温度控制为≤870℃，并将终轧温度控制为780℃~810℃。
作为本发明的进一步改进，还包括：
将所述铸坯加热后依次通过奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未再结晶区轧制获得厚度为10~60mm的所述钢板。
作为本发明的进一步改进，所述对轧制后所述钢板进行控制冷却处理，具体包括：
将轧制后所述钢板空冷15~25秒后进行水冷，冷却速度控制为8~15℃/s，终冷温度控制为≤300℃。
作为本发明的进一步改进，所述将所述钢板依次淬火和回火形成回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体的复相组织，具体包括：
将所述钢板加热至温度为720~750℃，并保温0.8~2h后进入淬火机冷却至室温进行淬火形成马氏体、回转奥氏体和铁素体的复相组织；
将淬火后所述钢板加热至350~420℃，保温0.5~1.5h后，进行空冷，使钢板形成回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体的复相组织。
本发明还提供一种690MPa级高韧性钢板，其采用上述的690MPa级高韧性钢板生产方法制造得到。
作为本发明的进一步改进，所述钢板金相组织包括回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体，其中，以体积百分比计，所述回火马氏体含量为70~80%，所述贝氏体含量为15~25%，所述残余奥氏体含量为5~8%。
作为本发明的进一步改进，所述钢板的屈服强度≥690MPa、屈强比≤0.83、所述钢板的-40℃冲击吸收能量KV2≥200J。
作为本发明的进一步改进，在环境温度≥0℃时，所述钢板焊前无需预热，焊后无需保温或热处理，所述钢板在100kJ/cm以内的热输入条件下焊接时，其焊后热影响区-40℃冲击吸收能量KV2≥80J。
本发明还提供一种690MPa级高韧性钢板，所述钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.06~0.08%、Si:0.2~0.3%、Mn:1.3~1.5%、Cr:0.4~0.5%、Ni:1.2~1.4%、Mo:0.4~0.5%、Cu:0.4~0.5%、Nb:0.04~0.06%、Al:0.02~0.04%、Ti:0.02~0.03%、Mg:0.0005~0.0020%，其余为Fe和不可避免的杂质，所述杂质包括H≤0.00015%、P≤0.01%、S≤0.005%、O≤0.0025%、N≤0.005%；
并且，所述钢板的碳当量CE≤0.58，冷裂纹敏感指数Pcm≤0.58，其中，碳当量CE的计算公式为：
CE=(%C)+(%Mn)/6+(%Cr+%Mo+%V)/5+(%Ni+%Cu)/15，
冷裂纹敏感指数Pcm的计算公式为：
Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B≤0.24，
其中，括号内元素符号为相应元素的质量百分数，%元素符号表示相应元素的质量百分数乘以100；
所述钢板的屈服强度≥690MPa、屈强比≤0.83、-40℃冲击吸收能量KV2≥200J。
作为本发明的进一步改进，所述钢板金相组织包括回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体，其中，以体积百分比计，所述回火马氏体含量为70~80%，所述贝氏体含量为15~25%，所述残余奥氏体含量为5~8%。
作为本发明的进一步改进，在环境温度≥0℃时，所述钢板焊前无需预热，焊后无需保温或热处理，所述钢板在100kJ/cm以内的热输入条件下焊接时，其焊后热影响区-40℃冲击吸收能量KV2≥80J。
作为本发明的进一步改进，所述钢板厚度为10~60mm。
本发明的有益效果是：本发明通过成分优化，利用低碳、微合金及Cu、Cr、Mo、Ni的复合设计，将碳当量CE控制为≤0.58，将冷裂敏感指数Pcm控制为≤0.24，在环境温度≥0℃时，钢板焊前无需预热，焊后无需保温或热处理，具有良好的焊接工艺性。在成分优化的基础上，通过控制轧制和调质工艺，最终获得包括70~80%回火马氏体、15~25%贝氏体、5~8%残余奥氏体的钢板，利用析出强化和硬相组织强化基体，提高抗拉强度，利用残余奥氏体组织吸收变形能、获得合理屈服强度，钢板屈服强度≥690MPa且屈强比≤0.83，具有良好的抗震性能。
附图说明
图1是本发明一实施方式中690MPa级高韧性钢板生产方法的流程示意图。
图2是本发明一实施方式中690MPa级高韧性钢板生产方法中轧制和控制冷却的流程示意图。
图3 是实施例9轧制态扫描电镜图片。
图4 是实施例9淬火后微观组织形貌。
图5 是实施例9回火后微观组织形貌。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本实施方式提供一种690MPa级高韧性钢板及其生产方法，其特别适用于作为钢结构建筑用钢板，其相比于现有的690MPa级高强建筑钢，其屈强比低，能够满足抗震性要求，且其焊接工艺性好，大线能量焊接后热影响区低温冲击值低，综合性能优良，能够满足高层建筑钢结构件的使用要求。
本实施方式提供的钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.06~0.08%、Si:0.2~0.3%、Mn:1.3~1.5%、Cr:0.4~0.5%、Ni:1.2~1.4%、Mo:0.4~0.5%、Cu:0.4~0.5%、Nb:0.04~0.06%、Al:0.02~0.04%、Ti:0.02~0.03%、Mg:0.0005~0.0020%，其余为Fe和不可避免的杂质，杂质包括H≤0.00015%、P≤0.01%、S≤0.005%、O≤0.0025%、N≤0.005%.
本发明中钢板的化学成分的设计，其核心思想是利用低碳、微合金及Cu、Cr、Mo、Ni的复合设计，保证钢板强度的同时，控制其屈强比，并优化其焊接性能。
具体地，钢板的化学成分的设计原理说明如下：
C：其为强化元素，C含量的多少能显著影响钢材的组织结构，从而可以有效地保证钢板的强度，同时，C含量对提高残余奥氏体的含量及钢板的淬透性、降低钢板屈强比都有重要的作用，但是过高的C含量会显著恶化钢板焊接接头的性能，且会降低钢板的韧性。因此，在本实施方式中，将C含量控制为0.06~0.08%。
Si：其作为脱氧元素，通过固溶强化提高材料的强度，Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度。但Si会降低钢的焊接性能，由于Si与O的亲合力大于Fe与O的亲和力，在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔化金属的流动性，引起喷溅现象，破坏焊缝质量。为保证钢板具有良好的焊接性能，因此，在本实施方式中，将Si含量控制为0.2~0.3%。
Mn：Mn为固溶强化元素，可以提高钢板的淬透性，从而提高其强度，且不对钢板的低温韧性造成影响。同时Mn也是良好的脱氧剂和脱硫剂，其可以与有害元素S结合以降低钢板的热脆性。但过多的Mn会加剧P、Sb、Sn等元素的偏析，与MnS结合，劣化钢板心部低温韧性和焊接性能，在轧制过程中的延展会导致钢板探伤不合。因此，在本发明中，将Mn含量控制为1.15~1.25%。
Cr：其可以有效提高钢材的淬透性，扩展回火的工艺窗口，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能。并且，Cr在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。Cr低于0.4%时，对材料淬透性效果不明显，但当Cr含量过高时，会使钢材具有回火脆性，在焊接时易产生裂纹，降低焊接热影响区的韧性，因此，在本实施方式中，将Cr含量控制为0.4~0.5%。
Ni：在钢材裂纹尖端处会产生以P、Ni合金为主的沉积行为，在裂纹尖端尾部裂纹面上产生化学沉积，NiP沉积物诱导裂纹闭合和在裂尖附近产生残余压应力，有效地降低疲劳裂纹的扩展速率，通过裂纹尖端的应力释放，提高材料的低温韧性。同时，Ni能够有效改善钢材的淬透性，且对钢板表面Cu致微裂纹有明显的抑制作用，Ni一般与Cu搭配使用，且将两者的含量控制为Ni/Cu>2，但添加过多的Ni会造成合金成本较高，因此，在本实施方式中，将Ni含量控制为1.2~1.4%。
Cu：其通过析出强化能够有效提升大厚度钢板中心处的强度，提高钢板厚度方向强度的均匀性，但当Cu含量超过0.5%时，在高温下钢材易发生选择性氧化，造成铜富集，由于晶界处晶格错配度高，富集的铜易于沿晶界分布并扩散，富铜层晶界在高温下会熔化导致铜脆，明显降低材料的塑性，因此，在本实施方式中，将Cu含量控制为0.4~0.5%。
Mo：与Mn和Cr类似，其可以提高材料的淬透性，同时对碳化物的稳定性也有积极的影响，Mo可以吸附P形成化合物，从而减少P在晶界处的偏聚，降低钢的回火脆性。但Mo又是较强的碳化物形成元素，当Mo含量过高时，在长期时效过程中会形成富Mo碳化物，其比Mo-P化合物稳定，增加回火脆化，损害钢板的低温韧性，同时Mo对焊接也有不良影响，因此，在本实施方式中，将Mo含量控制为0.4~0.5%。
Ti、Nb、Mg、Al：其为微量元素，具有固N、脱氧、细化晶粒及作为形核质点等作用，将上述四种元素通过搭配使用，可以在加热过程中有效的抑制奥氏体长大，并在轧制后能够起到细化晶粒的作用，在焊接过程中能够促进针状铁素体生成。Ti和Nb和C的析出物TiC、NbC作为氢陷阱，配合对原料氢含量和对原料的Pcm进行控制，能够降低产品的裂纹敏感性。MgAlTi复合氧化物在焊接过程中能够细化奥氏体晶粒，提高了焊缝热影响区的低温韧性。但是Nb、Ti含量过高时，对屈强比的控制具有不利作用，Al含量过高容易生成夹杂。因此，在本实施方式中，将Nb含量控制为0.04~0.06%、Al含量控制为0.02~0.04%、Ti含量控制为0.02~0.03%、Mg含量控制为0.0005~0.0020%。
进一步的，钢板的碳当量CE控制为≤0.58，以确保钢板具有良好的焊接性，根据B/T1591-2018标准，碳当量CE的计算公式为：
CE=(%C)+(%Mn)/6+(%Cr+%Mo+%V)/5+(%Ni+%Cu)/15，
其中，括号内元素符号为相应元素的质量百分数，%元素符号表示相应元素的质量百分数乘以100。
进一步的，钢板的冷裂纹敏感指数Pcm控制为≤0.58，以降低钢在焊接时产生裂纹的倾向，保证其焊接性。根据B/T1591-2018标准，冷裂纹敏感指数Pcm的计算公式为：
Pcm=(%C)+(%Si)/30+(%Mn+%Cu+%Cr)/20+(%Ni)/60+(%Mo)/15+(%V)/10+5(%B)≤0.24，
其中，括号内元素符号为相应元素的质量百分数，%元素符号表示相应元素的质量百分数乘以100。
如图1所示，690MPa级高韧性钢板生产方法，包括以下工序：
S1：按照上述化学成分配比，冶炼得到铸坯。
S2：将铸坯加热后依次通过奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未再结晶区轧制获得钢板，并对轧制后钢板进行控制冷却处理，其中，在奥氏体再结晶区轧制过程中，终轧温度控制为≥1020℃，在奥氏体未再结晶区轧制过程中，终轧温度控制为780℃~810℃。
S3：将钢板依次淬火和回火形成回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体的复相组织。
具体的，在步骤S1中，其依次包括以下工序：
铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH真空精炼、喂合金线和连铸加热。
在铁水预脱硫工序中，对铁水进行KR脱硫，控制铁水中硫含量，在扒除脱硫渣后将铁水兑入转炉进行转炉冶炼。
在转炉冶炼中，使用预脱硫后的铁水和废钢等为原料进行转炉冶炼得到钢水，在冶炼过程中，在钢水中依次加入硅铁合金、金属锰和碳粉等对钢水进行脱氧合金化。
将钢水精炼至满足预定要求后抽真空进行循环脱气处理。
将精炼后钢水抽真空进行循环脱气处理，去除夹杂物，进行进一步精炼。
精炼后钢水喂入合金线实现合金化后，将钢液浇铸成铸坯，并对铸坯进行加热及均热保温，准备进行轧制处理。
在步骤S2中，其具体包括：
S21：对铸坯进行第一阶段奥氏体再结晶区轧制，在轧制过程中，终轧温度控制为≥1020℃，将总压下量控制为≥50%，并至少将两道次的压下率控制为≥18%，且中间坯厚度控制为不小于2倍钢板板厚；
S22：对铸坯进行第二阶段奥氏体未再结晶区轧制，在轧制过程中，将开轧温度控制为≤870℃，并将终轧温度控制为780℃~810℃；
S23：将轧制后钢板空冷15~25秒后进行水冷，冷却速度控制为8~15℃/s，终冷温度控制为≤300℃，最终获得厚度为10~60mm的钢板。
采用两阶段控制轧制，包括第一阶段奥氏体再结晶区轧制和第二阶段奥氏体未再结晶区轧制。
在第一阶段轧制通过反复交错进行形变、再结晶使原奥氏体晶粒充分再结晶。
第二阶段轧制在再结晶温度以下进行大压下量轧制，促进微合金元素的应变诱导析出并实现奥氏体晶粒的细化和加工硬化，奥氏体晶粒被拉长的同时产生了变形带和大量位错，使奥氏体晶粒内积累足够的形变能，为相变提供更多的形核位置，以利于后续的连续冷却相变，从而细化晶粒，提高钢板的力学性能。奥氏体未再结晶区轧制终轧温度控制780℃~810℃，此时由于Nb、Ti等合金元素在变形的基体内的偏聚与析出使再结晶难以进行，变形奥氏体内产生大量畸变积累，位错密度很快升高。通过在该阶段内多次的变形及道次之间的停留，在终轧后，变形晶体内已存在大量的变形位错、形变带及各种尺寸的微合金元素析出物。在空气中冷却15~25s后，变形晶体发生回复及多边形化，变形位错将重新排列或消失，形成大量的胞状亚结构，并使Nb、Ti产生变形诱导析出，使得板条组织更细、更短，进一步细化组织。
在步骤S3中，其具体包括：
将钢板加热至温度为720~750℃，并保温0.8~2h后进入淬火机冷却至室温进行淬火形成马氏体、回转奥氏体和铁素体的复相组织；
将淬火后钢板加热至350~420℃，保温0.5~1.5h后，进行空冷，使钢板形成回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体的复相组织。
在步骤S2中，对轧制的温度和变形量进行控制，在步骤S3中，对淬火和回火工艺的温度及保温时间进行控制，将冷却后的钢板加热至720~750℃进行保温，使碳化物回溶，形成部分回转奥氏体，然后立即淬火，约5~8%的奥氏体保留形成残余奥氏体，另一部分转变成马氏体。通过回火，使组织均匀化，最终获得的钢板微观金相组织以体积百分比计包括70~80%回火马氏体，15~25%贝氏体，5~8%残余奥氏体。
回火马氏体为淬火时形成的片状马氏体于回火第一阶段过饱和碳脱溶后分解形成的复相组织，其固溶体基体内弥散分布着极其细小的过渡碳化物薄片，回火马氏体具有高的硬度，其能够提高钢板强度。残余奥氏体为在淬火和回火后部分未转变的奥氏体，少量的残余奥氏体以薄膜状存在，能够缓解应力集中防止裂纹源的产生、扩展，吸收变形能，使钢板获得所需的屈服强度，提高钢的整体强度韧性并降低屈强比。最终钢板中以回火马氏体为主的硬相组织结合析出相对钢材基体进行强化，提高抗拉强度，并利用少量残余奥氏体组织来吸收变形能、调整钢材屈服强度。
本实施方式还提供一种690MPa级高韧性钢板，其可通过上述生产方法生产得到。
钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.06~0.08%、Si:0.2~0.3%、Mn:1.3~1.5%、Cr:0.4~0.5%、Ni:1.2~1.4%、Mo:0.4~0.5%、Cu:0.4~0.5%、Nb:0.04~0.06%、Al:0.02~0.04%、Ti:0.02~0.03%、Mg:0.0005~0.0020%，其余为Fe和不可避免的杂质，杂质包括H≤0.00015%、P≤0.01%、S≤0.005%、O≤0.0025%、N≤0.005%；
并且，钢板的碳当量CE≤0.58，冷裂纹敏感指数Pcm≤0.58，其中，碳当量CE的计算公式为：
CE=(%C)+(%Mn)/6+(%Cr+%Mo+%V)/5+(%Ni+%Cu)/15，
冷裂纹敏感指数Pcm的计算公式为：
Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B≤0.24，
其中，括号内元素符号为相应元素的质量百分数，%元素符号表示相应元素的质量百分数乘以100。
所述钢板的屈服强度≥690MPa、屈强比≤0.83、-40℃冲击吸收能量KV2≥200J。
在环境温度≥0℃时，所述钢板焊前无需预热，焊后无需保温或热处理，所述钢板在100kJ/cm以内的热输入条件下焊接时，其焊后热影响区-40℃冲击吸收能量KV2≥80J。
综上所述，本实施方式通过成分优化，利用低碳、微合金及Cu、Cr、Mo、Ni的复合设计，将碳当量CE控制为≤0.58，将冷裂敏感指数Pcm控制为≤0.24，在环境温度≥0℃时，钢板焊前无需预热，焊后无需保温或热处理，具有良好的焊接工艺性。在成分优化的基础上，通过控制轧制和调质工艺，最终获得包括70~80%回火马氏体、15~25%贝氏体、5~8%残余奥氏体的钢板，利用析出强化和硬相组织强化基体，提高抗拉强度，利用残余奥氏体组织吸收变形能、获得合理屈服强度，钢板屈服强度≥690MPa且屈强比≤0.83，具有良好的抗震性能。
以下通过9个实施例进一步对本发明的具体实施方式予以介绍。
实施例1~9均公开了一种易焊接的690MPa级高韧性建筑用钢板，实施例1~9分别通过3炉钢冶炼轧制得到。
实施例1~9采用的工艺路线为：铁水预脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH真空精炼、喂合金线和连铸加热，转炉冶炼按照本发明的成分配比进行冶炼，连铸坯厚度为320mm，终点成分如表1所示。连铸坯装入加热炉进行加热，加热温度控制在1150~1200℃，保温时间控制在5~6h。
连铸坯加热后在四辊可逆轧机上进行两阶段轧制，粗轧（即奥氏体再结晶区轧制）开轧温度与终轧温度、精轧（即奥氏体未再结晶区轧制）开轧温度与终轧温度及中间坯厚度详见表2，图3是实施例9轧制态扫描电镜图片。
将冷却后的钢板加热至720~750℃进行保温，然后立即淬火。将淬火后钢板加热至350~420℃，保温0.5~1.5h后，进行空冷，实施回火。图4 是实施例9淬火后微观组织形貌，图5 是实施例9回火后微观组织形貌。
钢板的力学性能详见表3。对实施例1~9所得钢板进行焊接性能测试，热出入量100kJ/cm，环境温度0℃，热影响区在-40℃条件下，冲击功KV2均大于80J。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种690MPa级高韧性钢板生产方法，其特征在于：
所述钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.06~0.08%、Si:0.2~0.3%、Mn:1.3~1.5%、Cr:0.4~0.5%、Ni:1.2~1.4%、Mo:0.4~0.5%、Cu:0.4~0.5%、Nb:0.04~0.06%、Al:0.02~0.04%、Ti:0.02~0.03%、Mg:0.0005~0.0020%，其余为Fe和不可避免的杂质，所述杂质包括H≤0.00015%、P≤0.01%、S≤0.005%、O≤0.0025%、N≤0.005%；
并且，所述钢板的碳当量CE≤0.58，冷裂纹敏感指数Pcm≤0.58，其中，碳当量CE的计算公式为：
CE=(%C)+(%Mn)/6+(%Cr+%Mo+%V)/5+(%Ni+%Cu)/15，
冷裂纹敏感指数Pcm的计算公式为：
Pcm=(%C)+(%Si)/30+(%Mn+%Cu+%Cr)/20+(%Ni)/60+(%Mo)/15+(%V)/10+5(%B)≤0.24，
其中，括号内元素符号为相应元素的质量百分数，%元素符号表示相应元素的质量百分数乘以100；
所述生产方法包括步骤：
按照上述化学成分配比，冶炼得到铸坯；
将所述铸坯加热后依次通过第一阶段奥氏体再结晶区轧制、第二阶段奥氏体未再结晶区轧制获得所述钢板，并对轧制后所述钢板进行控制冷却处理，其中，在所述奥氏体再结晶区轧制过程中，将总压下量控制为≥50%，且终轧温度控制为≥1020℃，在所述奥氏体未再结晶区轧制过程中，终轧温度控制为780℃~810℃；
将所述钢板依次淬火和回火形成回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体的复相组织。
2.根据权利要求1所述的690MPa级高韧性钢板生产方法，其特征在于，所述将所述铸坯加热后依次通过第一阶段奥氏体再结晶区轧制、第二阶段奥氏体未再结晶区轧制获得所述钢板，具体包括：
对所述铸坯进行所述第一阶段奥氏体再结晶区轧制，在轧制过程中，终轧温度控制为≥1020℃，将总压下量控制为≥50%，并至少将两道次的压下率控制为≥18%，且中间坯厚度控制为不小于2倍所述钢板板厚；
对所述铸坯进行所述第二阶段奥氏体未再结晶区轧制，在轧制过程中，将开轧温度控制为≤870℃，并将终轧温度控制为780℃~810℃。
3.根据权利要求2所述的690MPa级高韧性钢板生产方法，其特征在于，还包括：
将所述铸坯加热后依次通过奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未再结晶区轧制获得厚度为10~60mm的所述钢板。
4.根据权利要求2所述的690MPa级高韧性钢板生产方法，其特征在于，所述对轧制后所述钢板进行控制冷却处理，具体包括：
将轧制后所述钢板空冷15~25秒后进行水冷，冷却速度控制为8~15℃/s，终冷温度控制为≤300℃。
5.根据权利要求4所述的690MPa级高韧性钢板生产方法，其特征在于，所述将所述钢板依次淬火和回火形成回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体的复相组织，具体包括：
将所述钢板加热至温度为720~750℃，并保温0.8~2h后进入淬火机冷却至室温进行淬火形成马氏体、回转奥氏体和铁素体的复相组织；
将淬火后的所述钢板加热至350~420℃，保温0.5~1.5h后，进行空冷，使钢板形成回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体的复相组织。
6.一种690MPa级高韧性钢板，其特征在于，采用权利要求1~5中任一项所述的690MPa级高韧性钢板生产方法制造得到。
7.根据权利要求6所述的690MPa级高韧性钢板，其特征在于，所述钢板金相组织包括回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体，其中，以体积百分比计，所述回火马氏体含量为70~80%，所述贝氏体含量为15~25%，所述残余奥氏体含量为5~8%。
8.根据权利要求6所述的690MPa级高韧性钢板，其特征在于，所述钢板的屈服强度≥690MPa、屈强比≤0.83、所述钢板的-40℃冲击吸收能量KV2≥200J。
9.根据权利要求6所述的690MPa级高韧性钢板，其特征在于，在环境温度≥0℃时，所述钢板焊前无需预热，焊后无需保温或热处理，所述钢板在100kJ/cm以内的热输入条件下焊接时，其焊后热影响区-40℃冲击吸收能量KV2≥80J。
10.一种690MPa级高韧性钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分以质量百分比计包括：C:0.06~0.08%、Si:0.2~0.3%、Mn:1.3~1.5%、Cr:0.4~0.5%、Ni:1.2~1.4%、Mo:0.4~0.5%、Cu:0.4~0.5%、Nb:0.04~0.06%、Al:0.02~0.04%、Ti:0.02~0.03%、Mg:0.0005~0.0020%，其余为Fe和不可避免的杂质，所述杂质包括H≤0.00015%、P≤0.01%、S≤0.005%、O≤0.0025%、N≤0.005%；
并且，所述钢板的碳当量CE≤0.58，冷裂纹敏感指数Pcm≤0.58，其中，碳当量CE的计算公式为：
CE=(%C)+(%Mn)/6+(%Cr+%Mo+%V)/5+(%Ni+%Cu)/15，
冷裂纹敏感指数Pcm的计算公式为：
Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B≤0.24，
其中，括号内元素符号为相应元素的质量百分数，%元素符号表示相应元素的质量百分数乘以100；
所述钢板的屈服强度≥690MPa、屈强比≤0.83、-40℃冲击吸收能量KV2≥200J。
11.根据权利要求10所述的690MPa级高韧性钢板，其特征在于，所述钢板金相组织包括回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体，其中，以体积百分比计，所述回火马氏体含量为70~80%，所述贝氏体含量为15~25%，所述残余奥氏体含量为5~8%。
12.根据权利要求10所述的690MPa级高韧性钢板，其特征在于，在环境温度≥0℃时，所述钢板焊前无需预热，焊后无需保温或热处理，所述钢板在100kJ/cm以内的热输入条件下焊接时，其焊后热影响区-40℃冲击吸收能量KV2≥80J。
13.根据权利要求10所述的690MPa级高韧性钢板，其特征在于，所述钢板厚度为10~60mm。
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