本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种经济型低碳当量高强高韧性Q690F钢板及其生产方法。
背景技术：
屈服强度690MPa以上级别调质型高强钢Q690F主要用于挖掘机械、铲土运输机械、工程起重机械、矿山机械、叉车及工业车辆等主要位置的制造。随着工程机械向高参数化、大型化、轻量化发展，以及市场竞争的日趋激烈，对工程机械构件材料的强韧性、焊接性和成本提出更高的要求。传统调制工艺生产的Q690F高强钢一般通过加入Ni、Nb、Cr、V等贵重金属来提高钢板的强度和韧性。近年来, 随着TMCP技术的进一步发展，采用TMCP工艺生产出的Q690F钢板具有更低碳当量（Ceq）和成本，此类钢板的厚度一般均在50mm以下，50mm以上厚度的Q690F仍然采用调质工艺生产且调质型Q690F质量稳定性和钢板均匀性均优。因此，在大型工程机械关键部位生产中，调质型Q690F仍不可替代，但其合金元素含量高，导致钢板的成本、碳当量（Ceq）较高，从而制约了调质型Q690F钢板的进一步发展。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种经济型、低碳当量、强韧性优良、低温冲击韧性良好的调质型钢板；本发明还提供了一种经济型低碳当量高强高韧性调质钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，一种经济型低碳当量高强高韧性Q690F钢板，所述钢板其由以下重量百分含量的组分组成：C：0.13%～0.15%，Si：0.20%～0.40%，Mn：0.90%～1.10%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0. 20%～0.40%，Mo：0.15%～0.35%，V：0.020%～0.050%，Nb：0.015%～0.035%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：0.020%～0.040%，Al：0.020%～0.050%，B：0.0008%～0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述Ceq≤0.53，Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15。
本发明所述钢板厚度为60-80mm。
本发明板厚1/2处屈服强度≥690MPa，板厚1/2抗拉强度770-930MPa，板厚1/2延伸率A50%≥14%；板厚1/2-60℃纵向、横向冲击功≥34焦耳。
本发明还提供一种上述经济型低碳当量高强高韧性Q690F钢板的生产方法，所述生产方法包括冶炼连铸工序、加热工序、轧制工序和热处理工序；所述冶炼连铸工序所得连铸坯由以下重量百分含量的组分组成：C：0.13%～0.15%，Si：0.20%～0.40%，Mn：0.90%～1.10%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.20%～0.40%，Mo：0.15%～0.35%，V：0.020%～0.050%，Nb：0.015%～0.035%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：0.020%～0.040%，Al：0.020%～0.050%，B：0.0008%～0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述加热工序：最高加热温度1250℃，均热温度1220～1240℃，加热系数≥11min/cm，均热时间≥60min。
本发明所述轧制工序：轧制采用控制轧制工艺，一阶段开轧温度1050℃～1100℃，低速大压下量轧制，二阶段开轧温度≤850℃，晾钢厚度为≥2h,h为成品钢板毫米厚度。
本发明所述轧制工序：轧后进行在线冷却，返红温度为600℃～700℃,得到钢板粗品。
本发明所述热处理工序采用淬火+回火工艺，淬火介质为水。
本发明所述热处理工序采用淬火+回火工艺，淬火温度为910±10℃，回火温度为570±20℃，保温时间（4-4.5）*t，t为成品钢板毫米厚度，保温后空冷制得成品钢板。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明的生产方法实现了较低的碳当量化学成分设计，降低了Nb、Ni、Cr等贵重合金，采用二阶段控轧工艺即II型控轧，解决了晶粒粗大不均等问题，通过淬火＋回火工艺，最终得到了具有均匀细小的组织结构和优良的综合力学性能，生产的钢板各项力学性能指标均符合技术要求，产成本显著降低。经检测本发明的钢板板厚1/2处力学性能达到表1要求。
表1本发明钢板力学性能指标
。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种经济型低碳当量高强高韧性Q690F钢板及其生产方法如下所述。
本钢板的厚度为80mm，由以下重量百分含量的组分组成：C：0.15%，Si： 0.38%，Mn：1.09%，P：0.014%，S：0.005%，Cr：0.38%，Mo：0.34%，V：0.048，Nb：0.32%，Ti：0.019%，Ni：0.38%，Al：0.047%，B：0.0018%，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq=0.51。
本钢板的生产方法包含冶炼连铸工序、加热工序、轧制工序、热处理工序，各工序步骤如下：
（1）钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，深度脱氧、脱硫，按照要求调整钢水成。钢水温度达到（1620±10）℃后转入VD炉真空脱气处理。之后经过连铸操作铸出坯料，得到厚度为300mm的连铸坯。
（2）加热工序：加热温度1250℃，均热温度1240℃，总加热时间350min，加热系数11.6min/cm，保温时间60min。
（3）轧制：轧制采用高温再结晶控制轧制工艺，开轧温度1080℃，二阶段开轧温度845℃，晾钢厚度为168mm，轧后在线冷却，返红温度为680℃。
（4）热处理工序：钢板钢板经过淬火＋回火处理，制得所述的调质高强钢板；其中，淬火温度为910℃，加速冷却介质为水；回火温度为590℃，保温时间为352min，出炉空冷。
本调质高强钢板厚度1/2处的力学性能为：Rp0.2：780MPa、Rm：870MPa、A5017.0%、-60℃时纵向Akv173J、-60℃时横向Akv108J。
实施例2
一种经济型低碳当量高强高韧性Q690F钢板及其生产方法如下所述。
本钢板的厚度为80mm，由以下重量百分含量的组分组成：C：0.15%，Si： 0.38%，Mn：1.09%，P：0.014%，S：0.005%，Cr：0.38%，Mo：0.34%，V：0.048，Nb：0.32%，Ti：0.019%，Ni：0.38%，Al：0.047%，B：0.0018%，余量为Fe和不可避免的杂质，Ceq=0.51。
本钢板的生产方法包含冶炼连铸工序、加热工序、轧制工序、热处理工序，各工序步骤如下：
（1）钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，深度脱氧、脱硫，按照要求调整钢水成分，钢水温度达到（1620±10）℃后转入VD炉真空脱气处理。之后经过连铸操作铸出坯料，得到厚度为300mm的连铸坯。
（2）加热工序：加热温度1240℃，均热温度1230℃，总加热时间370min，加热系数12.3min/cm，保温时间70min。
（3）轧制：轧制采用高温再结晶控制轧制工艺，开轧温度1060℃，二阶段开轧温度825℃，晾钢厚度为163mm，轧后在线冷却，返红温度为630℃。
（4）热处理工序：钢板钢板经过淬火＋回火处理，制得所述的调质高强钢板；其中，淬火温度为905℃，加速冷却介质为水；回火温度为550℃，保温时间为330min，出炉空冷。
本调质高强钢板厚度1/2处的力学性能为：Rp0.2：740MPa、Rm：820MPa、A5015.0%、-60℃时纵向Akv148J、-60℃时横向Akv109J。
实施例3
一种经济型低碳当量高强高韧性Q690F钢板及其生产方法如下所述。
本钢板的厚度为60mm，由以下重量百分含量的组分组成C：0.13%，Si：0.20%，Mn：1.10%，P：0.015%，S：0.003%，Cr：0.20%，Mo：0.35%，V：0.020%，Nb：0.015%，Ti：0.008%，Ni：0.020%，Al：0.050%，B：0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本钢板的生产方法包含冶炼连铸工序、加热工序、轧制工序、热处理工序，各工序步骤如下：
（1）钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，深度脱氧、脱硫，按照要求调整钢水成。钢水温度达到（1620±10）℃后转入VD炉真空脱气处理。之后经过连铸操作铸出坯料，得到厚度为300mm的连铸坯。
（2）加热工序：加热温度1250℃，均热温度1220℃，总加热时间330min，加热系数11min/cm，保温时间65min。
（3）轧制：轧制采用高温再结晶控制轧制工艺，开轧温度1050℃，二阶段开轧温度850℃，晾钢厚度为120mm，轧后在线冷却，返红温度为600℃。
（4）热处理工序：钢板钢板经过淬火＋回火处理，制得所述的调质高强钢板；其中，淬火温度为920℃，加速冷却介质为水；回火温度为570℃，保温时间为270min，出炉空冷。
本调质高强钢板厚度1/2处的力学性能为：Rp0.2：799 MPa、Rm：860 MPa、A5015.5%、-60℃时纵向Akv188J、-60℃时横向Akv109J。
实施例4
一种经济型低碳当量高强高韧性Q690F钢板及其生产方法如下所述。
本钢板的厚度为70mm，由以下重量百分含量的组分组成：C：0.14%，Si：0.40%，Mn：0.90%，P：0.005%，S≤0.004%，Cr：0.40%，Mo：0.15%，V：0.050%，Nb：0.035%，Ti：0.020%，Ni：0.040%，Al：0.020%，B：0.0008%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本钢板的生产方法包含冶炼连铸工序、加热工序、轧制工序、热处理工序，各工序步骤如下：
（1）钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，深度脱氧、脱硫，按照要求调整钢水成分，钢水温度达到（1620±10）℃后转入VD炉真空脱气处理。之后经过连铸操作铸出坯料，得到厚度为300mm的连铸坯。
（2）加热工序：加热温度1245℃，均热温度1235℃，总加热时间360 min，加热系数12min/cm，保温时间80min。
（3）轧制：轧制采用高温再结晶控制轧制工艺，开轧温度1100℃，二阶段开轧温度835℃，晾钢厚度为145mm，轧后在线冷却，返红温度为700℃。
（4）热处理工序：钢板钢板经过淬火＋回火处理，制得所述的调质高强钢板；其中，淬火温度为900℃，加速冷却介质为水；回火温度为580℃，保温时间为280min，出炉空冷。
本调质高强钢板厚度1/2处的力学性能为：Rp0.2：815MPa、Rm：845MPa、A5016.5%、-60℃时纵向Akv146J、-60℃时横向Akv85J。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。