CN115896618A - 一种新型高强度hy690md钢板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高强度HY690MD钢板的生产方法，所述钢板的厚度为16～40mm，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.06～0.16、Si：0.15～0.40、Mn：1.20～1.80、P：≤0.020、S：≤0.010、Cr：0.40～1.0，Mo：0.10～0.30，Ti：0.020～0.050，B≤0.0020，Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素；上述钢板的生产方法通过铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、连浇注、加热、轧制、ACC层流冷却，钢板缓冷及精整检验等步骤完成；其中轧制工艺过程采用三阶段均温轧制：第一阶段为奥氏体再结晶区域轧制，道次压下量不低于40mm。与现有技术相比，本发明采用TMCP+堆冷(钢板缓冷)的方式，达到了替代传统的热处理工艺和对设备要求严格的限制，适用性更广，更适合批量化生产。
Description
技术领域
本发明属于中厚板生产领域，具体涉及到一种新型高强度HY690MD钢板的生产方法。
背景技术
HY690MD属于高强度焊接结构钢，多用于煤矿机械、塔吊、工程机械，如液压支架、港口起重机、平板运输车等，近年来随着工程机械高强度、轻量化的趋势日益明显，其市场需求不断增加，但目前各钢铁企业及相关单位，基本均采用淬火+回火(调质)方式生产，少部分钢厂利用新兴的在线淬火设备实现了在线淬火+离线回火工艺生产，此工艺对设备提出了新的要求，需要增加大量的设备投资或技改升级。淬火+回火(调质)，由于钢板经过正火和回火两道热处理工序，不仅工艺流程复杂且对设备要求严格，另一方面更是增加了生产制造成本，不符合目前国家节能环保、绿色低碳的理念。
公开号为：CN201310560500.6，一种调质高强钢Q690D特厚钢板的生产方法，所述钢板需经过在线淬火+离线调质，生产工艺采用两级淬火工艺，增加了生产工序，淬火工艺比较繁琐。
公开号为：CN109338225A，一种超快冷工艺生产Q690D厚板及制造方法，所述钢板轧制后，在线淬火完毕，还必须进行离线回火处理，增加了生产工序，使热处理工艺变得繁琐。
公开号为：CN107058898A一种Q690D低碳贝氏体钢及其生产方法，所述钢板轧制工艺采用的是常规的两阶段轧制、返红温度150-300℃且组织为贝氏体，对设备要求严格，无形中增加了供应设备的成本。
发明内容
针对上述问题，经过试验摸索，本发明的目的是提供一种新型高强度HY690MD钢板的生产方法，采用TMCP+堆冷(钢板缓冷)的方式，达到了替代传统的热处理工艺和对设备要求严格的限制，适用性更广，更适合批量化生产。经检测，采用本发明生产的钢板内部组织和机械性与传统方式生产得到的Q690D钢板内部组织和机械性能接近，且焊接性能良好。
与传统工艺相比，本发明采用优化后的三阶段均温轧制工艺，尤其是钢板轧制后在进行ACC冷却之前的均温，一方面解决了钢板轧制过程因高压水反复除磷局部温度不均、钢板表层和芯部温度不均匀的问题，另一方面缓解了因温度不均钢板经ACC层流冷却后整体应力不均匀造成钢板瓢曲的难题，降低了高强钢板矫直难度，提高了板型合格率和TMCP生产高强板机械性能与板型的匹配，第三方面减少了传统工艺的正火和回火或调质过程，降低了生产成本，缩短了工艺流程。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种新型高强度HY690MD钢板的生产方法，所述钢板的厚度为16～40mm，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.06～0.16、Si：0.15～0.40、Mn：1.20～1.80、P：≤0.020、S：≤0.010、Cr：0.40～1.0，Mo：0.10～0.30，Ti：0.020～0.050，B≤0.0020，Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素；
上述钢板的生产方法包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、连浇注、加热、轧制、ACC层流冷却，钢板缓冷及精整检验，其中轧制工艺过程采用三阶段均温轧制：第一阶段为奥氏体再结晶区域轧制，道次压下量不低于40mm，第二阶段仍为奥氏体再结晶区轧制，轧制温度控制在980～1000℃，道次压下量按10-30mm控制；当中间坯厚度达到成品厚度的2.5～3.5倍时第二阶段轧制结束，中间坯停轧10-25s，待中间坯表层与芯部温度趋于均匀后开始第三阶段轧制；当中间坯温度为840～920℃时，开始进行第三阶段的奥氏体未再结晶区轧制，阶段累计压下率≥65％，终轧温度800～850℃；
钢板轧制结束后，再次进行均温操作，即钢板等待5～8秒，以减轻因轧制过程中轧机高压水除鳞和冷却水导致的钢板局部温差过大和表层芯部温差过大的问题，均温结束后钢板进入ACC冷却，冷速控制在5～20℃/S，返红温度控制在520～580℃之间。
进一步地，通过上述方法获得钢板的金相组织为75％～90％贝氏体+10％～25％铁素体。
通过上述方法获得钢板的屈服强度平均值为730MPa，抗拉强度平均为832MPa，伸长率平均值为17％，平均冲击功为164J。
通过合理的化学成分设计，LF+VD工艺来保证钢质的洁净度，并通过加热、轧制及缓冷等工艺有效实施，成功地研制出了新型高强度HY690MD钢板，其屈服强度平均值为730MPa，比标准相富余40MPa；
本发明仅通过先进的均温轧制+堆冷工艺，无需经过两级淬火和回火工艺，更先进、环保。
本发明通过先进的三阶段均温轧制工艺，结合ACC层流冷却即可，无需任何热处理工艺。
本发明采用的是先进的三阶段均温轧制工艺，返红温度520-580℃，组织为贝氏体+铁素体，相对来说对设备的冷却能力和投资要求更低，且返红温度较高大幅降低了矫直难度，大幅提高了板型合格率。
具体实施方式
本发明在实施例时，采用转炉冶炼、连铸浇注，宽厚板轧机轧制的方法生产厚度16～40mm的新型高强度HY690MD钢板。其工艺流程为：优质铁水、铁水预处理、顶底复吹转炉、LF炉精炼、真空脱气处理、连铸、钢坯堆冷24—60小时、加热、轧制、ACC层流冷却、矫直、堆垛缓冷、精整、检验、入库。
本发明采取的技术方案中厚度16～40mm的新型高强度HY690MD钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.06～0.16、Si：0.15～0.40、Mn：1.20～1.80、P：≤0.020、S：≤0.010、Cr：0.40～1.0，Mo：0.10～0.30，Ti：0.020～0.050，B≤0.0020，Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素。
实施例1
20mm厚高强度HY690MD钢板钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.15％、Si：0.24％、Mn：1.45％、P：≤0.016％、S：≤0.008％、Cr：0.56％，Mo：0.13％，Ti：0.026％，B：0.0018％，Als：0.023％，其它为Fe和残留元素。
实施例2
30mm厚高强度HY690MD钢板钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.10％、Si：0.17％、Mn：1.55％、P：≤0.013％、S：≤0.005％、Cr：0.70％，Mo：0.15％，Ti：0.023％，B：0.0016％，Als：0.028％，其它为Fe和残留元素。
实施例3
40mm厚高强度HY690MD钢板钢板包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.08％、Si：0.20％、Mn：1.60％、P：≤0.013％、S：≤0.005％、Cr：0.80％，Mo：0.18％，Ti：0.021％，B：0.0019％，Als：0.035％，其它为Fe和残留元素。
上述实施例通过以下步骤来实现
铁水预处理工艺：铁水扒渣处理，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.005％，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃。
转炉冶炼工艺：入炉铁水S≤0.010％、P≤0.010％，废钢采用优质废钢，过程严格控制，出钢目标P≤0.015％、C≥0.05％、S≤0.012％，出钢过程中向钢包内添加脱氧剂硅铝钡钙块及铝线进行脱氧。挡渣出钢，出钢过程中全程吹氩。
LF精炼工艺：精炼过程中全程吹氩，吹氩强度根据不同环节需要进行调节。加入精炼渣料，碱度控制在2.5-3.0之间。加热过程根据节奏富余和温度情况选择适当电流进行加热，加热过程要求根据造渣情况，补加铝线等，离站前加入100-200m钙线进行钙化处理，加硅钙线前关闭氩气，钢水离站温度控制在1530-1625℃。
VD精炼工艺：VD高真空度保压≥15min，破真空后软吹。离站前，覆盖剂保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1515-1595℃。
连铸工艺：中包过热度15±5℃，恒定拉速，采用电磁搅拌，连铸浇钢要求全程保护浇铸。浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面稳定。铸坯下线后要求堆冷≥36h。
加热工艺：预热段温度850-1000℃，加热段温度1240-1260℃，保温段温度1220-1240℃，保温段时间＞40min，整体加热时间按10-12min/cm控制；
轧制工艺：第一阶段为奥氏体再结晶区域轧制，采用“高温、低速、大压下”工艺，道次压下量不低于40mm，使轧制力达到钢坯芯部，一方面促使铸坯芯部再结晶，为芯部晶粒细化奠定基础，另一方面促使钢坯芯部变形，铸坯芯部偏析及缺陷得到大幅改善；第二阶段仍为奥氏体再结晶区轧制，轧制温度控制在980～1000℃，道次压下量按10-30mm控制，使轧制力达到铸坯1/4厚度位置，促使1/4位置变形，最终达到铸坯1/4位置发生再结晶和为晶粒细化创造条件的目的，当中间坯厚度达到成品厚度的2.5～3.5倍时第二阶段轧制结束，中间坯停轧10-25s，待中间坯表层与芯部温度趋于均匀后开始第三阶段轧制；当中间坯温度为840～920℃时，开始进行第三阶段的奥氏体未再结晶区轧制，阶段累计压下率≥65％，终轧温度800～850℃，以增加奥氏体晶界有效面积，为奥氏体发生转变提供更多的形核点，达到细化晶粒的效果。钢板轧制结束后，再次进行均温操作(钢板等待5～8秒)，以减轻因轧制过程中轧机高压水除鳞和冷却水导致的钢板局部温差过大和表层芯部温差过大的问题，均温结束后钢板进入ACC冷却，冷速控制在5～20℃/S，返红温度控制在520～580℃之间。
堆冷工艺：钢板出ACC后，快速吊入缓冷坑，下面铺5-10块温度＞400℃钢板，上面再覆盖5-10块温度＞400℃钢板，堆冷时间≥24h。
对上述实施例进行机械力学性能分析
成份及机械力学性能按GB/T1591-2018，机械性能平均值具体见下表。
本次分别试生产20mm、30mm、40mm厚度HY690MD各20批，通过合理的化学成分设计及生产工艺控制，成功地研制出新型合金结构钢HY690MD钢板。屈服强度平均值为730MPa，比标准相富余40MPa；抗拉强度平均为832MPa，比标准富余62MPa，伸长率平均值为17％，比标准富余3％；平均冲击功为164J。
所研制的钢板外检，正品率100％；按JB/T 47030进行探伤，合一级率为80％，合三级率为100％，达到了预期效果。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种新型高强度HY690MD钢板的生产方法，其特征在于：所述钢板的厚度为16～40mm，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.06～0.16、Si：0.15～0.40、Mn：1.20～1.80、P：≤0.020、S：≤0.010、Cr：0.40～1.0，Mo：0.10～0.30，Ti：0.020～0.050，B≤0.0020，Als：≤0.050，其它为Fe和残留元素；
上述钢板的生产方法包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空精炼、连浇注、加热、轧制、ACC层流冷却，钢板缓冷及精整检验，其中轧制工艺过程采用三阶段均温轧制：第一阶段为奥氏体再结晶区域轧制，道次压下量不低于40mm，第二阶段仍为奥氏体再结晶区轧制，轧制温度控制在980～1000℃，道次压下量按10-30mm控制；当中间坯厚度达到成品厚度的2.5～3.5倍时第二阶段轧制结束，中间坯停轧10-25s，待中间坯表层与芯部温度趋于均匀后开始第三阶段轧制；当中间坯温度为840～920℃时，开始进行第三阶段的奥氏体未再结晶区轧制，阶段累计压下率≥65％，终轧温度800～850℃；
钢板轧制结束后，再次进行均温操作，即钢板等待5～8秒，以减轻因轧制过程中轧机高压水除鳞和冷却水导致的钢板局部温差过大和表层芯部温差过大的问题，均温结束后钢板进入ACC冷却，冷速控制在5～20℃/S，返红温度控制在520～580℃之间。
2.根据权利要求1所述的新型高强度HY690MD钢板的生产方法，其特征在于：通过上述方法获得钢板的金相组织为75％～90％贝氏体+10％～25％铁素体。
3.根据权利要求1所述的新型高强度HY690MD钢板的生产方法，其特征在于：通过上述方法获得钢板的屈服强度平均值为730MPa，抗拉强度平均为832MPa，伸长率平均值为17％，平均冲击功为164J。
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2022
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