CN116590612A - 低成本的q690钢板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低成本的Q690钢板及其生产方法，所述Q690结构钢板化学成分含量百分比为：C：0.12～0.18％，Si≤0.45％，Mn：1.45～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Alt：0.02～0.040％，Nb：0.045～0.06％，Ti：0.015～0.025％，B：0.0025～0.0040％，N：0.0040～0.0065％，碳当量CEV≤0.44％，余量为Cu≤0.80％、Ni≤0.80％、As≤0.080％。所述低成本的Q690钢板表层组织的回火索氏体比例在85％以上，1/4处和中心部位组织为回火索氏体。本发明有效降低了Q690钢板的生产成本，能耗低、生产效率高。
Description
本发明是分案申请，母案申请号为：2022108435167，发明名称：一种低成本的Q690钢板及其生产方法，申请日：2022年07月18日。
技术领域
本发明涉及冶金领域，具体涉及Q690钢板及其生产方法，尤其是一种低成本的Q690钢板。
背景技术
目前，随着工程机械等行业的产品越来越轻量化、大型化，其所使用的Q690等高强度忠厚板产品越来越多，行业内高强度中厚板产品大多通过加入大量Ni、Cr、Mo、V等合金元素及调质处理来生产，成本较高且生产周期较长。
综上所述，现有技术中存在以下问题：Q690钢板生产成本较高且生产周期较长。
发明内容
本发明提供一种Q690钢板及其生产方法，尤其是一种低成本Q690钢板及其生产方法，以解决Q690钢板生产成本较高且生产周期较长的问题。
为此，本发明提出一种低成本Q690钢板的生产方法，所述低成本Q690钢板化学成分含量比为C：0.12～0.18％，Si≤0.45％，Mn：1.45～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Alt：0.02～0.040％，Nb：0.045～0.06％，Ti：0.015～0.025％，B：0.0025～0.0040％，N：0.0040～0.0065％，碳当量CEV≤0.44％，余量为Cu≤0.80％、Ni≤0.80％、As≤0.080％；
所述低成本的Q690钢板生产方法包括以下依次进行的工艺步骤：
加热炉加热、高压水除磷、粗轧、冷却、精轧、预矫直机矫直、电磁感应加热、淬火、热矫直、冷床、回火热处理。
其中，粗轧阶段，增加单道次压下率，最后2～3道次的压下率＞20％；精轧阶段，增加单道次压下率，道次压下率＞10％，钢板出精轧机组，通过预矫直机测量钢板表面温度形成温度曲线，根据钢板表面温度曲线调整加热的功率，控制表面温度均匀。
进一步地，钢板厚度为6～50mm。
进一步地，加热炉加热时间为230～250min，其中均热时间≥45min。
进一步地，粗轧控制开轧温度1100～1180℃，采用纵-横-纵轧制方式。
进一步地，所述冷却将钢板温度控制在960～1060℃开始精轧。
进一步地，精轧控制终轧温度为900～960℃，薄规格按上限控制，厚规格用下限控制。
进一步地，淬火温度控制为770～830℃，薄规格用上限控制，厚规格用下限控制。
进一步地，回火温度为690℃～700℃，回火时间为钢板厚度+50min。
本发明还提供一种低成本Q690钢板，所述低成本的Q690钢板化学成分含量比为C：0.12～0.18％，Si≤0.45％，Mn：1.45～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Alt：0.02～0.040％，Nb：0.045～0.06％，Ti：0.015～0.025％，B：0.0025～0.0040％，N：0.0040～0.0065％，碳当量CEV≤0.44％，余量为Cu≤0.80％、Ni≤0.80％、As≤0.080％。
进一步地，所述低成本Q690钢板厚度为6～50mm。
本发明的原理是：(1)采用廉价的合金元素代替昂贵的元素来提高淬透性及奥氏体再结晶温度；(2)轧制时采用高温精轧及轧后控温以满足在线淬火时的温度要求，减少离线升温淬火工序；(3)采用合理的热处理工艺实现钢板厚度6～50mm的Q690钢板的生产。措施包括待定成分设计、产线布置、合理轧钢工艺、热处理工艺。
基于上述原理，本发明“一种低成本的Q690钢板及其生产方法”，具体措施包括：
1.特定成分设计：使用低成本的B元素代替昂贵的Ni、Cr、Mo，从而提高淬透性，确定保钢板在轧后可完全淬透形成均匀的马氏体组织；将C含量设计在标准的中、上限，降低A3温度，降低了钢板轧后的淬火温度要求，促进马氏体组织形成，且可将低C设计时必须加入的低碳含量高纯合金(金属锰、低碳锰、硅铁等)换成低成本的硅锰合金，降低成本；加入Nb、Ti等微合金元素提高奥氏体再结晶温度，使钢坯在较高温度精轧时仍处于奥氏体再结晶区，Ti可固定住钢中的N形成氮化物，提高强度并避免N与B形成氮化物，降低B的提高淬透性作用，如表1和表2所示。
表1低成本Q690钢板化学成分(含量百分比：％)
表2低成本Q690钢板规定标准
(1)C含量：控制在标准的中上限，由于C元素影响钢的A3温度，C含量提高A3温度下降，而淬火需在A3温度以上进行；因此较高的C含量可保证钢板轧后在一个较宽的温度区间内淬火，放大了淬火前的工艺窗口区，降低了控制难度。
(2)Si、Mn：Si含量提高对强度有利，但对塑性不利，因此应控制在较低范围；Mn可提高钢的强度、塑性、淬透性，应控制在较高范围。
(3)P、S均是有害元素，应控制在较低水平。
(4)Alt是强脱氧元素，且可细化晶粒提高塑性，应控制在一定范围。
(5)Nb可提高奥氏体再结晶温度，使钢坯在较高温度精轧时仍处于奥氏体再结晶区，提高钢板轧后温度，确保钢板在轧后淬火时仍处于奥氏体区。Nb具有析出强化效果，并可细化晶粒，同时提高强度和塑性。
(6)Ti、N、B：Ti元素提高奥氏体再结晶温度，使钢坯在较高温度精轧时仍处于奥氏体再结晶区，Ti可固定住钢中的N形成氮化物提高强度并改善焊接性能；N含量过低与其匹配的Ti含量过高，则会形成粗大的TiN对塑性不利，N含量过高与其匹配的Ti含量过低，则固溶N增加对塑性不利且会降低B带来的淬透性提升，因此N含量应与Ti含量相匹配；B元素可提高淬透性，且Ti加入后固溶N减少，可避免N与B形成氮化物降低B的提高淬透性作用，轧制规格越厚B含量越高。
(7)Ni、Cr、Mo、V：Ni、Cr、Mo可提高淬透性、改善塑性，但价格昂贵，生产时不加入；V元素析出强化作用强、细晶强化作用弱，过强的析出强化使其对塑性不利且价格昂贵，因此不加入。
(8)生产组织：Q690在炼钢生产时可与Q345、Q355等同一中包生产，两个钢种的混合浇注部分可判定为Q345或Q355，减少混合浇注的损失，降低生产成本。
2.产线布置及生产过程
加热炉加热→高压水除鳞→粗轧机组→冷却装置→精轧机组→预矫直机→电磁感应加热→快速冷却装置(淬火)→热矫直→冷床→回火热处理。
电磁感应加热可以采用现有的板坯感应加热装置，在生产薄规格时(例如，6mm-10mm)，精轧机组完成后钢板表面温降较快，在淬火前的温度将低于Ar3温度，已进入两相区生成铁素体组织。因此在预矫直机后设置电磁感应加热装置，利用电磁感应的集肤效应加热钢板，使钢板处于奥低体区并可均匀温度，加热后温度控制为790～830℃。
以前，在精轧后，淬火前，无加热或升温工序。因此在生产薄规格时无法保证钢板处于奥低体区，薄规格钢板一般使用离线加热后再淬火工艺。
本发明将感应加热装置引入到轧钢生产线上，将以前淬火前离线加热，改为线上实时加热，避免了轧钢工艺的中断，可以实时连续的进行生产。
本发明将感应加热装置引入到轧钢生产线上，对相应的工艺进行了改进，例如，需要在感应加热装置前设置多点测温装置，测温数据传入电脑形成温度曲线，钢板在到达感应加热装置时，根据温度曲线由电脑动态调整感应加热装置功率，确保钢板表面温度在790～830℃，同时又不过度浪费。
粗轧机组与精轧机组间布置有冷却装置：在经过粗轧的奥氏体再结晶轧制后钢板仍处于奥氏体再结晶区，奥氏体晶粒会再次长大影响塑性，此时使用冷却装置马上将钢板温度冷却到奥氏体再结晶区，可控制奥氏体晶料长大，同时提高钢板成品的强度和塑性，并提高生产效率。
3.合理轧钢工艺
(1)加热要求：加热时间230～250min，其中均热时间≥45min。
(2)粗轧开轧温度1100～1180℃，采用纵-横-纵轧制方式，注意消除水冷黑印的同板差。
(3)采用两阶段轧制，粗轧阶段，增加单道次压下率，最后2～3道次的压下率＞20％；精轧阶段，增加单道次压下率，道次压下率＞10％。
(4)高温精轧：粗轧完成后马上控制其后的冷却装置将钢板温度控制在960～1060℃开始精轧，控制精轧的终轧温度为900～960℃，轧制较薄规格时钢板散热快，温度控制在上限，轧制较厚规格时钢板散热慢，温度控制在下限；轧制规格越厚温度越低。
4.轧后热处理
(1)淬火温度(开冷温度)：控制为770～830℃，薄规格按上限控制，厚规格按下限控制。钢板出精轧机组，再通过预矫直机后测量钢板表面温度并形成温度曲线，当低于设定温度时电磁感应加热装置启动升温，并根据钢板表面温度曲线调整加热的功率，均匀表面温度。冷却后钢板表面温度(返红温度)应小于100℃。
(2)回火：回火温度690℃～700℃，回火时间：钢板厚度+50min。
(3)回火后金相要求：表层组织的回火索氏体比例在85％以上，1/4处和中心部位组织应为回火索氏体，不得出现铁素体组织。
本发明的有益效果是：本发明避免了Ni、Cr、Mo、V等贵重合金元素的加入，Q690在炼钢生产时可与Q345、Q355等同一中包生产，两个钢种的混合浇注部分可直接判定为Q345或Q355，提高生产效率、降低成本；本发明利用精轧后的钢板余热直接淬火，减少离线升温淬火的升温工序，能耗低、生产效率高。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明。
1、本发明首先进行合理的成分设计：使用低成本的B元素来代替昂贵的Ni、Cr、Mo提高淬透性，将C含量设计在标准的中、上限，降低A3温度，降低了钢板轧后的淬火温度要求，同时将低成本的硅锰合金代替低碳含量高纯合金(金属锰、低碳锰、硅铁等)，降低成本，加入Nb、Ti等微合金元素提高奥氏体再结晶温度，Ti可固定住钢中的N形成氮化物提高强度并避免N与B形成氮化物，降低B的提高淬透性作用。表3是本发明各实施例钢板的化学成分(按含量百分比计)。如表3所示，本发明的成分控制如下：
表3:各实施例钢板化学成分(％)
2、生产厚度为6～50mm规格的Q690钢板具体工艺参数详见表4。
表4：各实施例具体的工艺参数
3、本发明实施例，金相组织均为回火索氏体，钢板屈服强度为740～820Mpa，抗拉强度为800～870Mpa，断后伸长率为12％～20％，冲击平均值为100～160J，详细力学性能见表5。
表5：各实施例热处理后具体力学性能
Claims (10)
1.一种低成本的Q690钢板，其特征在于，所述低成本的Q690钢板化学成分含量比为C：0.12～0.18％，Si≤0.45％，Mn：1.45～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Alt：0.02～0.040％，Nb：0.045～0.06％，Ti：0.015～0.025％，B：0.0025～0.0040％，N：0.0040～0.0065％，碳当量CEV≤0.44％，余量为Cu≤0.80％、Ni≤0.80％、As≤0.080％；所述低成本的Q690钢板采用低成本的Q690钢板生产方法，
所述低成本的Q690钢板生产方法包括以下依次进行的工艺步骤：
加热炉加热、高压水除磷、粗轧、冷却、精轧、预矫直机矫直、电磁感应加热、淬火、热矫直、冷床、回火热处理；
在预矫直机后设置电磁感应加热装置，利用电磁感应的集肤效应加热钢板，使钢板处于奥低体区并均匀温度，加热后温度控制为790～830℃；
将感应加热装置引入到轧钢生产线上，将以前淬火前离线加热，改为线上实时加热，
避免了轧钢工艺的中断，实时连续的进行生产；
轧制时采用高温精轧及轧后控温以满足在线淬火时的温度要求，减少离线升温淬火工序；
所述低成本的Q690钢板表层组织的回火索氏体比例在85％以上，1/4处和中心部位组织为回火索氏体，不得出现铁素体组织。
2.如权利要求1所述的一种低成本的Q690钢板，其特征在于，所述钢板厚度为6～50mm。
3.如权利要求1所述的一种低成本的Q690钢板，其特征在于，所述钢板厚度为6mm，屈服强度812Mpa，抗拉强度854Mpa。
4.如权利要求1所述的一种低成本的Q690钢板，其特征在于，所述钢板厚度为10mm，
屈服强度766Mpa，抗拉强度813Mpa。
5.如权利要求1所述的一种低成本的Q690钢板，其特征在于，所述钢板厚度为25mm，
屈服强度751Mpa，抗拉强度812Mpa。
6.如权利要求1所述的一种低成本的Q690钢板，其特征在于，所述钢板厚度为30mm，
屈服强度771Mpa，抗拉强度823Mpa。
7.如权利要求1所述的一种低成本的Q690钢板，其特征在于，所述钢板厚度为50mm，
屈服强度801Mpa，抗拉强度857Mpa。
8.如权利要求3所述的一种低成本的Q690钢板，其特征在于，所述低成本的Q690钢板表层组织的回火索氏体比例为90％。
9.如权利要求4所述的一种低成本的Q690钢板，其特征在于，所述低成本的Q690钢板表层组织的回火索氏体比例为92％。
10.如权利要求6所述的一种低成本的Q690钢板，其特征在于，所述低成本的Q690钢板表层组织的回火索氏体比例为95％。
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