CN1537968A - 一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法 - Google Patents

一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法，选用主要化学成分：C、Si、Mn、Nb、Ti、Als和Fe组配，其重量百分配比为：C 0.13－0.20，Si 0.2－0.5，Mn 1.30－1.70，Nb 0.01－0.02，Ti 0.005－0.01，Als 0.005－0.015，其余为Fe；控轧控冷工艺条件是：加热温度1200－1250℃，分两阶段轧制，轧后进行快速冷却，得到多边形铁素体、珠光体、针状铁素体和少量粒状贝氏体的复相组织，与目前普遍采用Nb－V复合微合金化屈服强度460MPa级低合金高强度钢板材相比，具有明显的优点，微合金化元素的用量大幅度降低，Nb+Ti含量低于0.03wt％，从而大幅度降低炼钢成本，同时减少了铸坯开裂现象发生，其钢材可广泛用于工程机械制造行业。

Description

一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法
技术领域
本发明涉及一种低合金高强度结构钢板材的制造方法，尤其是涉及用于制造各种工程机械设备的一种低合金高强度结构钢板材的制造方法。
背景技术
工程机械的制造自上世纪70年代以来，向高参数化、大型化和轻量化方向发展，从而促进了工程机械用钢的开发和生产。如制造大型矿山的采掘、装载和运输设备需用的高强度焊接结构钢。目前国际上早已有抗拉强度60公斤级(屈服强度460MPa级)的高强度钢板的生产。在我国宝钢和武钢的科研工作者，利用Nb-V复合微合金化和TMCP技术，相继开发了BHW60A和HG60等相当于屈服强度460MPa级的工程机械用钢。到目前为止，Q460C、D、E已经是一个成熟的牌号，国内一般中厚板厂都能生产。但是由于这种钢材中所用的Nb、V量较高，一般配比为Nb为0.03-0.06wt％，V为0.05-0.08wt％，所以炼钢成本很高，另外为了得到较好的冲击韧性，要求很低的终轧温度，既增大了轧机的负荷和能耗，生产效率也较低。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述技术存在的缺陷，大幅度降低屈服强度460Mpa级高强钢中合金元素用量，并研究出一种合适的TMCP工艺窗口，使此种钢的生产工艺简易、节能、高效。
实现本发明目的的技术方案是：主要选用化学成分为：C、Si、Mn、Nb、Ti、Als和Fe元素组配，其配比为C 0.13-0.20wt％，Si 0.2-0.5wt％，Mn 1.30-1.70wt％，Nb 0.01-0.02wt％，Ti 0.005-0.01wt％，Als 0.005-0.015wt％，其余为Fe；控轧控冷工艺条件是：加热温度1200-1250℃，I阶段开轧温度为1100-1150℃，终轧温度980-1020℃，II阶段开轧温度880-920℃，终轧温度780-820℃，轧后进行冷却，开冷温度760-800℃，终冷温度630-690℃，冷却速度为10-20℃/s。轧后冷却是采用层流，水幕或气雾冷却方式。经控轧控冷工艺后得到的是具有多边形铁素体、珠光体、针状铁素体和少量粒状贝氏体的复相组织。
本发明与已有技术相比，有如下的优点和特点：
1.微合金化元素的用量大幅度降低，Nb+Ti低于0.03wt％，从而大幅度降低了炼钢成本，同时减少了铸坯开裂现象的发生；
2.TMCP工艺易于实现，适合国内多数低强度中厚板轧机生产，与普通屈服强度345MPa的C、D级钢板生产节奏相当，不降低生产效率；
3.室温组织以多边形铁素体和珠光体为主；铁素体晶粒尺寸为5微米；无明显带状组织；
4.所发明高强度结构钢板材无明显厚度效应，适于厚规格钢板生产；脆性转变温度低于-40℃，应变时效强度弱化效应小；脆性裂纹止裂性能高。其余各项力学性能满足GB/T1591-94中Q460C、D、E级钢板的要求。
附图说明
图1是本发明低合金高强度结构钢板材金相组织照片。
具体实施方式
根据本发明化学成分，采用某企业工业转炉3个批次的连铸坯，制成厚100×宽90×长250mm方坯，在实验轧机上模拟实现控轧控冷工艺，分别轧制厚度规格为12mm、20mm和30mm的钢板，每种规格为一个实施例，试样编号分别为1、2、3，化学成分见下表1，控轧控冷工艺见表2，机械性能见表3，金相组织见图1。
                     表1 实施例钢坯的化学成分wt％
 试样编号     C     Si    Mn     P     S   Nb    Ti   Als
    1   0.130   0.285   1.45   0.015   0.025   0.019   0.005   0.01
    2   0.165   0.285   1.45   0.014   0.020   0.015   0.008   0.01
    3   0.180   0.285   1.45   0.015   0.018   0.012   0.005   0.01
                              表2 实施例的控轧控冷工艺制度
  试样编号   厚度规格mm   加热温度℃   I阶段开轧温度℃   I阶段终轧温度℃   II阶段开轧温度℃   终轧温度℃   开冷温度℃   终冷温度℃   冷却速度℃/s
  1   12   1250   1150   980   900   780   765   630   10
  2   20   1250   1100   1000   950   820   800   670   15
  3   30   1250   1130   1020   950   820   800   690   18
                                表3 实施例机械性能
 试样编号  厚度规格mm   σsMPa   σbMPa   δ5％   纵向-20℃Akv J  纵向-40℃Akv J
    1     12     490     590     26     82     82
    2     20     490     610     21     82     53
    3     30     475     595     26     70     52

Claims (3)

1.一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法，主要选用化学成分为C、Si、Mn、Nb、Ti、Als和Fe组配，其特征在于板材的化学成分配比为：C0.13-0.20wt％，Si 0.2-0.5wt％，Mn 1.30-1.70wt％，Nb 0.01-0.02wt％，Ti 0.005-0.01wt％，Als 0.005-0.015wt％，其余为Fe；控轧控冷工艺条件是：加热温度1200-1250℃，I阶段开轧温度为1100-1150℃，终轧温度980-1020℃，II阶段开轧温度880-920℃，终轧温度为780-820℃，轧后进行快速冷却，开冷温度760-800℃，终冷温度630-690℃，冷却速度为10-20℃/s。
2.按照权利要求1所述的一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法，其特征在于轧后冷却采用层流，水幕或气雾冷却方式。
3.按照权利要求1所述的一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法，其特征在于经控轧控冷工艺后得到的是具有多边形铁素体、珠光体、针状铁素体和少量粒状贝氏体的复相组织。
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