CN115074643A - 一种多工艺适配的q690中厚钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种多工艺适配的Q690中厚钢板及其生产方法，钢的化学组成质量百分比为C=0.06％~0.08%，Si=0.10~％0.40%，Mn=1.50~％1.70%，P≤0.015%，S≤0.003%，Nb=0.035％~0.050%，V=0.03~0.05%，Ti=0.012％~0.025%，Als=0.020％~0.05%，Cr=0.20％~0.50%，Mo=0.12~0.30%，Ni=0~0.30%，B=0.0008％~0.0020%，CEV≤0.45%，Pcm≤0.23%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产钢板厚度规格20~50mm，宽度1500‑3500mm，可通过在线控制冷却+回火工艺TMCP+T工艺满足GB/T1591交货要求，且可通过离线淬火+回火工艺QT满足GB/T16270交货要求。
Description
技术领域
本发明属于工程机械用钢制造技术领域，涉及一种多工艺适配的Q690中厚钢板的生产方法。
背景技术
随着工程机械制造行业的不断进步，相同强度级别的钢种应用越来越广泛。屈服强度690MPa级的钢板在工程机械制造各领域也获得广泛的应用。由于存在交货标准的区别，GB/T1591和GB/T16270对Q690级中厚板的化学成分、交货状态及机械性能的规定存在差异，通常情况下生产制造企业对两种交货标准的钢板采取不同的成分体系以保证质量的稳定，这在应对零碎订单较多、交货周期较长的生产中存在较多矛盾。为此有必要开发出一种工艺适配性良好的中厚钢板的生产方法。
发明内容
本发明旨在提供一种多工艺适配的Q690中厚钢板及其生产方法，生产钢板厚度规格20~50mm，宽度1500-3500mm，可通过在线控制冷却+回火工艺（TMCP+T）工艺满足GB/T1591交货要求，且可通过离线淬火+回火工艺（QT）满足GB/T16270交货要求。
本发明的技术方案：
一种多工艺适配的Q690中厚钢板，生产工艺路线为：铁水预处理→转炉冶炼→LF炉外精炼→VD/RH真空处理→连铸→坯料加热→控制轧制→热处理→精整→性能检验。钢的化学组成质量百分比为C=0.06％~0.08%，Si=0.10%~％0.40%，Mn=1.50％~1.70%，P≤0.015%，S≤0.003%，Nb=0.035％~0.050%，V=0.03%~0.05%，Ti=0.012％~0.025%，Als=0.020％~0.05%，Cr=0.20％~0.50%，Mo=0.12%~0.30%，Ni=0~0.30%，B=0.0008％~0.0020%，CEV≤0.45%，Pcm≤0.23%，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种多工艺适配的Q690中厚钢板的生产方法：
关键工艺步骤控制轧制：对GB/T1591交货要求钢板，板坯加热出炉温度1180~1220℃，均热时间30~50分钟；粗轧末3道次压下率≥18%；中间坯设置≥2.2倍板厚，精轧开轧温度880℃~980℃，轧制5~7道次，轧制后在利用在线超快冷装置对钢板进行快速冷却，并保证整板入水温度≥740℃，返红温度控制在≤350℃；轧制结束后利用在线热矫对钢板进行矫直。
关键工艺步骤控制轧制：对GB/T16270交货要求钢板，板坯加热出炉温度1180-1220℃，均热时间30~50分钟；粗轧末3道次平均压下率≥18%；中间坯设置≥2.2倍板厚，精轧开轧温度880℃~980℃，轧制结束后利用在线热矫对钢板进行矫直。
关键工艺步骤热处理采用在线控制冷却→矫直→回火：对GB/T1591交货要求钢板，轧制后钢板直接进行回火，回火温度设定620℃~680℃，回火时间为板厚mm×（2.5~3.5）min/mm。
关键工艺步骤热处理采用矫直→离线淬火→回火：对GB/T16270交货要求钢板，轧制后钢板进行离线淬火+回火热处理，淬火加热温度为900~930℃，加热时间为板厚mm×（1.6~2.2）min/mm；回火温度520~630℃，回火时间为板厚mm×（2.5~3.5）min/mm
发明原理：
本发明中化学成分设计综合考虑了GB/T1591和GB/T16270中对Q690级钢种的化学成分要求。
1）C：C作为固溶强化方式是提高马氏体、贝氏体钢强度级别的最有效手段，但在TMCP+回火工艺中≥0.10%的碳含量对塑韧性造成恶劣的影响，并对焊接造成不利影响；综合两个标准，本发明成分体系控制C含量为0.06~0.08%。
2）Mn：Mn元素可提高钢的强度、硬度和淬透性，钢中C含量采取低碳成分设计时，一般采取较高的Mn含量以保证淬透性。本发明成分体系控制Mn含量为1.50~1.70%。
3）Cr：Cr元素典型的提高淬透性元素，同时是碳化物形成元素，在钢中的主要作用是提高强度。对低碳高锰成分体系，为保证两种工艺下获得足够的强度，必须添加一定量的Cr，本发明成分体系控制Cr含量为0.20~0.50%。
4）Mo：Mo元素显著提高淬透性，同时Mo与Nb复合添加可有效细化NbC析出颗粒，稳定钢板热处理后的强度。本发明成分体系控制Mo元素添加量0.12~0.30%。
5）Ni：提高淬透性元素，且对马氏体/贝氏体钢，随着强度的不断提高，Ni元素对钢的低温韧性改善明显。但Ni 合金成本较高，对Q690D级别中厚板来讲，为控制成本，一般控制不添加，对Q690E级钢板，可少量添加0.10~0.30%以稳定低温冲击韧性。
6）微Ti-B处理；钢中添加0.001~0.002%的B可有效提高淬透性，但B含量超过0.003%时会在晶界形成碳化物恶化韧性及淬透性，故设计B含量为0.0008~0.002%。同时为保证B元素在钢中保持足够的酸溶B形态，成分体系设计添加0.012~0.025%的Ti以保证有效B含量。
7）Nb：为获得足够的低温韧性，成分设计中添加微合金Nb控制淬火过程中奥氏体晶粒，细化淬火后基体组织；在TMCP精轧过程中，添加一定含量的Nb元素可显著细化轧制后的晶粒，改善塑韧性。本发明成分体系控制Nb含量0.035~0.050%。
8）V：添加适量V微合金元素可一定程度提高淬透性，且在回火过程中析出VC第二相粒子，可保证热处理后钢板获得足够的强度。本发明成分体系控制V添加量为0.03~0.06%。
本发明优点：成分设计采用低碳当量设计，通过Mn、Cr、B、V等元素提高淬透性，限制Ni、Mo等合计元素的加入，Pcm≤0.23%。保证成分体系同时满足GB/T1591、GB/T16270要求，同时控制合金成本。本发明成分设计可通过在线控制冷却+回火工艺TMCP/DQ+T满足GB/T1591交货要求，且可通过离线淬火+回火工艺QT满足GB/T16270交货要求。通过不同工艺生产的钢板综合力学性能良好，满足国标要求；本发明成分设计覆盖钢种牌号范围广，大幅度优化了排产，可满足订单的快速排产和交付。
附图说明
图1为在线淬火+回火生产的30mm规格Q690基体金相组织。
图2为淬火+回火生产的30mm规格Q690基体金相组织。
具体实施方式
下面结合一组实施例进一步说明本发明的内容。
实施例：一种多工艺适配的Q690中厚钢板的生产
钢的生产工艺路线为：铁水预处理→转炉冶炼→LF炉外精炼→VD/RH真空处理→连铸→坯料加热→控制轧制→①（在线控制冷却→矫直→回火），②（矫直→离线淬火→回火）→精整→性能检验，铸坯厚度规格选择220~300mm，钢的冶炼化学成分见表1。
根据GB/T1591、GB/T16270交货标准的差异，实施例具体轧制、热处理工艺见表2。
不同工艺下获得的机械性能见表3。根据表3性能结果可知，采用相同的化学成分，不同的工艺路径，获得产品力学性能可良好适配GB/T1591、GB/T16270交货标准需求。
表1 实施例化学成分控制（wt%）
表2 实施例轧制、热处理控制参数
表3 实施例力学性能
Claims (5)
1.一种多工艺适配的Q690中厚钢板，生产工艺路线为铁水预处理→转炉冶炼→LF炉外精炼→VD/RH真空处理→连铸→坯料加热→控制轧制→热处理→精整→性能检验；其特征在于：钢的化学组成质量百分比为C=0.06％~0.08%，Si=0.10％~0.40%，Mn=1.50％~1.70%，P≤0.015%，S≤0.003%，Nb=0.035％~0.050%，V=0.03%~0.05%，Ti=0.012％~0.025%，Als=0.020％~0.05%，Cr=0.20％~0.50%，Mo=0.12%~0.30%，Ni=0~0.30%，B=0.0008％~0.0020%，CEV≤0.45%，Pcm≤0.23%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种多工艺适配的Q690中厚钢板的生产方法，其特征在于关键工艺步骤控制轧制：对GB/T1591交货要求钢板，板坯加热出炉温度1180-1220℃，均热时间30~50分钟；粗轧末3道次压下率≥18%；中间坯设置≥2.2倍板厚，精轧开轧温度880℃~980℃，轧制5~7道次，轧制后在利用在线超快冷装置对钢板进行快速冷却，并保证整板入水温度≥740℃，返红温度控制在≤350℃；轧制结束后利用在线热矫对钢板进行矫直。
3.根据权利要求1所述的一种多工艺适配的Q690中厚钢板的生产方法，其特征在于关键工艺步骤控制轧制：对GB/T16270交货要求钢板，板坯加热出炉温度1180-1220℃，均热时间30~50分钟；粗轧末3道次平均压下率≥18%；中间坯设置≥2.2倍板厚，精轧开轧温度880℃~980℃，轧制结束后利用在线热矫对钢板进行矫直。
4.根据权利要求1所述的一种多工艺适配的Q690中厚钢板的生产方法，其特征在于关键工艺步骤热处理：对GB/T1591交货要求钢板，轧制后钢板直接进行回火，回火温度设定620℃~680℃，回火时间为板厚mm×（2.5~3.5）min/mm。
5.根据权利要求1所述的一种多工艺适配的Q690中厚钢板的生产方法，其特征在于关键工艺步骤热处理：对GB/T16270交货要求钢板，轧制后钢板进行离线淬火+回火热处理，淬火加热温度为900~930℃，加热时间为板厚mm×（1.6~2.2）min/mm；回火温度520~630℃，回火时间为板厚mm×（2.5~3.5）min/mm。
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