一种690MPa级别调质高强度钢板及其生产方法与流程

文档序号:15265144发布日期:2018-08-24 23:09阅读:194来源:国知局

本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种690mpa级别调质高强度钢板及其生产方法。



背景技术:

国内工程机械行业用70kg级高强钢大多来自进口如日本welten70c、sumiten70、瑞典sumtin690、美国a514gr.b及德国dillinger钢铁公司生产的dillmax690钢板,德国dillinger钢铁公司生产的dillmax690钢板内c(0.18%)含量较高、cr(1.50%)、ni(1.80%)合金含量较高,钢板成本价格上升。上述几种进口钢价格普遍很高。

随着高强钢在国内制造行业中用量逐渐增大,国内无法满足日益增长的市场需求。为了缓解我国海洋采油平台用高强度钢板的供应紧张问题,彻底扭转海洋采油平台用高强度钢板长期依赖进口的不利局面,同时也为了振兴我国的民族工业,舞钢利用设备优势,研制开发了大厚度海洋采油平台用690mpa级别调质高强钢,由于该钢的技术含量高、开发难度大,在国内生产尚属首次,开发该钢种具有以产顶进实现国产化的效应,而且具有良好的市场前景。该钢材的主要特点在于:(1)-20℃横向冲击功大于80j;(2)钢板耐磨性良好,满足表面钢板硬度大于360hb要求;(3)强度级别高,达到690mpa级别,保证钢结构的支撑能力。(4)由于没有加入贵重的nb、mo、ni、cr等合金生产成本低。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是提供一种690mpa级别调质高强度钢板及其生产方法;钢板具有良好的强韧性匹配,实现机械性能、加工性能良好,满足平台工程装备制造工厂施工工艺条件的要求。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种690mpa级别调质高强度钢板,所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为:c:0.18~0.22%、si:0.20~0.40%、p≤0.025%、s≤0.015%、mn:1.7~2.2%、n:0.0060~0.0120%、v:0.090~0.12%、b:0.003~0.005%,其余为fe和不可避免的杂质元素。

本发明所述钢板厚度为10~50mm,钢板组织类型为:回火索氏体+回火马氏体。

本发明所述钢板力学性能:屈服强度rp0.2≥670mpa,抗拉强度rm≥730mpa,a50≥20%,-20℃横向冲击功≥80j,表面硬度hb≥360。

本发明还提供了一种690mpa级别调质高强度钢板的生产方法,所述生产方法包括冶炼、加热、轧制、冷却、缓冷、调质热处理工序;所述调质热处理工序,采用淬火+回火工艺,淬火温度为800~850℃,回火温度为610~630℃。

本发明所述冶炼工序,钢水先经电炉冶炼,送入lf精炼炉精炼,喂al线≥3m/t钢,白渣保持时间≥55min;石灰用量≥19kg/t钢,过程及扒渣[al]≥0.018%;总精炼时间≥65min,精炼完毕后吊包vd炉真空处理,真空前加入vn合金,真空度≤66pa,真空保持时间≥20min时破坏真空,最大限度减少钢中非金属夹杂物、有害元素含量,保证钢水的纯净度。

本发明所述加热工序,为了避免低合金高强度钢锭表面出现炸裂,钢坯温送、温清、温装,装钢前晾炉≥30min,焖钢1h;低温慢速加热,最高加热温度≤1220℃,保证钢坯透烧均匀。

本发明所述轧制工序,采用ⅱ型控轧工艺,第一阶段为奥氏体再结晶阶段,轧制温度950~1100℃,此阶段道次压下量为10~25%,累计压下率≥70%,使奥氏体发生完全再结晶,以细化奥氏体晶粒;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段,开轧温度≤900℃,终轧温度≤820℃,累计压下率≥30%。

本发明所述冷却工序,轧后钢板入acc快速冷却,返红温度650~750℃。

本发明所述缓冷工序,钢板轧后堆垛缓冷,堆放时钢板头部或肩部尽可能对齐,堆垛时间≥48h。

本发明所述调质热处理工序,淬火保温时间30~90min,淬火的冷却介质为水;回火总加热时间5min/mm(即按钢板厚度的毫米数,每毫米加热5分钟计算)。

本发明设计思路:

本发明690mpa级别的调质高强钢采用b-n-v系微合金元素复合强化,经过合理的热处理工艺,获得良好的强韧性匹配。本发明中碳含量在0.18~0.22%,高强钢的发展是逐步降低碳含量的过程,碳含量的降低,利于提高钢的韧性;si含量在0.20-0.40%,si主要以固溶强化形式提高钢的强度,但不可含量过高,以免降低钢的韧性;适量的v-n-b能显著增加钢的淬透性,推迟过冷奥氏体向珠光体转变,并形成纳米级颗粒在晶界内析出,细化组织晶粒度,钢板轧后再经过acc快速冷却,基本可以消除钢中铁素体和珠光体的生成;单独的v经过ⅱ型控轧后,v的c、n化物析出,强烈提高钢板的强度,杂质元素p、s等含量下限不做限制,在工艺设备能力下尽可能降低,以达到钢质纯净,力学性能均匀的目的。

本发明690mpa级别调质高强度钢板标准参考gb/t1591;钢板性能检测方法标准参考gb/t228,gb/t229。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于:1、本发明690mpa级别的调质高强钢采用b-n-v系微合金元素复合强化,经过合理的热处理工艺,获得良好的强韧性匹配。2、本发明钢采用电炉冶炼,p、s含量低,钢质纯净,深受广大用户欢迎。3、本发明钢加入的贵重金属含量少,成本低,具有强大的市场竞争力。4、本发明的方法生产的钢板板型良好,不平度达到≤4mm/m,可减少制作方的制作钢板矫平费用80元/吨。5、由于本发明钢有优良的综合性能,目前用于海洋平台工程上,强度和冲击韧性有相当大的富裕量,也可广泛推广应用于电站、工程支架及其它行业,具有很好的应用前景。6、本发明钢种其轧制工艺简单,调质工艺范围广,易于操作,适合于有淬火机的钢铁厂生产。7、采用本发明钢替代进口钢,进口钢价按每吨15000元,如按平均生产成本9600元/吨,本发明的钢比进口节约5400元/吨。8、制造厂如制造工程机械采用调质高强钢和采用低合金钢相比,可减轻自重10~50%,并可提高设备性能和使用寿命,同时节约了能源,因此会给制造和使用部门带来更大效益。9、本发明钢板厚度为10~50mm,钢板组织类型为:回火索氏体+回火马氏体。10、本发明钢板力学性能:屈服强度rp0.2≥670mpa,抗拉强度rm≥730mpa,a50≥20%,-20℃横向冲击功≥80j,表面硬度hb≥360。

附图说明

图1为实施例1钢板的金相500x微观组织图;

图2为实施例1钢板的金相100x微观组织图;

图3为实施例2钢板的金相500x微观组织图;

图4为实施例2钢板的金相100x微观组织图;

图5为实施例3钢板的金相500x微观组织图;

图6为实施例3钢板的金相100x微观组织图;

图7为实施例4钢板的金相500x微观组织图;

图8为实施例4钢板的金相100x微观组织图;

图9为实施例5钢板的金相500x微观组织图;

图10为实施例5钢板的金相100x微观组织图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细地说明;

实施例1

本实施例690mpa级别的调质高强钢板厚度为13mm,其化学成分组成及质量百分含量为:c:0.18%、si:0.21%、mn:1.72%、p:0.015%、s:0.005%、v:0.093%、b:0.0032%、n:0.0068%,其余为fe和不可避免的杂质元素。

本实施例690mpa级别调质高强度钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、冷却、缓冷、调质热处理工序,具体工艺步骤如下所述:

(1)冶炼工序:钢水先经电炉冶炼,送入lf精炼炉精炼,喂al线3.0m/t钢,白渣保持时间55min;石灰用量19kg/t钢,过程及扒渣[al]:0.018%;总精炼时间65min,精炼完毕后吊包vd炉真空处理,真空前加入vn合金,真空度66pa,真空保持时间20min时破坏真空;

(2)加热工序:钢坯温送、温清、温装,装钢前晾炉30min,焖钢1h,最高加热温度1220℃;

(3)轧制工艺:采用ⅱ型控轧工艺,第一阶段为奥氏体再结晶阶段,轧制温度950℃,此阶段道次压下量为10%,累计压下率70%;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段,开轧温度800℃,终轧温度710℃,累计压下率50%;

(4)冷却工序:轧后钢板入acc快速冷却,返红温度750℃;

(5)缓冷工序:钢板轧后堆垛缓冷,堆垛时间48h;

(6)调质热处理工序:淬火温度为800℃,保温时间50min,淬火的冷却介质为水;回火温度为620℃,回火总加热时间5min/mm。

本实施例690mpa级别调质高强度钢板力学性能:屈服强度720mpa,抗拉强度:890mpa,延伸率a50:27%,板厚1/2处-20℃冲击功akv(横向)113、106、102j,面缩:78%;组织图见图1、图2,组织为回火索氏体+回火马氏体,表面硬度385hb。

实施例2

本实施例690mpa级别的调质高强钢板厚度为28mm,其化学成分组成及质量百分含量为:c:0.20%、si:0.28%、mn:1.93%,p:0.012%、s:0.003%、v:0.106%、b:0.0039%、n:0.0092%,其余为fe和不可避免的杂质元素。

本实施例690mpa级别调质高强度钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、冷却、缓冷、调质热处理工序,具体工艺步骤如下所述:

(1)冶炼工序:钢水先经电炉冶炼,送入lf精炼炉精炼,喂al线3.5m/t钢,白渣保持时间60min;石灰用量20kg/t钢,过程及扒渣[al]:0.020%;总精炼时间68min,精炼完毕后吊包vd炉真空处理,真空前加入vn合金,真空度63pa,真空保持时间25min时破坏真空;

(2)加热工序:钢坯温送、温清、温装,装钢前晾炉30min,焖钢1h,最高加热温度1200℃;

(3)轧制工艺:采用ⅱ型控轧工艺,第一阶段为奥氏体再结晶阶段,轧制温度1100℃,此阶段道次压下量为25%,累计压下率85%;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段,开轧温度820℃,终轧温度720℃,累计压下率55%;

(4)冷却工序:轧后钢板入acc快速冷却,返红温度650℃;

(5)缓冷工序:钢板轧后堆垛缓冷,堆垛时间52h;

(6)调质热处理工序:淬火温度为820℃,保温时间70min,淬火的冷却介质为水;回火温度为610℃,回火总加热时间5min/mm。

本实施例690mpa级别调质高强度钢板力学性能:屈服强度749mpa,抗拉强度:885mpa,延伸率a50:27.5%,板厚1/2处-20℃冲击功akv(横向)133j、129j、112j,面缩:76%;组织图见图3、图4,组织为回火索氏体+回火马氏体,表面硬度406hb。

实施例3

本实施例690mpa级别的调质高强钢板厚度为42mm,其化学成分组成及质量百分含量为:c:0.21%、si:0.34%、mn:2.20%、p:0.012%、s:0.003%、v:0.114%、b:0.0042%、n:0.0102%,其余为fe和不可避免的杂质元素。

本实施例690mpa级别调质高强度钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、冷却、缓冷、调质热处理工序,具体工艺步骤如下所述:

(1)冶炼工序:钢水先经电炉冶炼,送入lf精炼炉精炼,喂al线3.2m/t钢,白渣保持时间57min;石灰用量21kg/t钢,过程及扒渣[al]:0.019%;总精炼时间66min,精炼完毕后吊包vd炉真空处理,真空前加入vn合金,真空度65pa,真空保持时间23min时破坏真空;

(2)加热工序:钢坯温送、温清、温装,装钢前晾炉35min,焖钢1h,最高加热温度1210℃;

(3)轧制工艺:采用ⅱ型控轧工艺,第一阶段为奥氏体再结晶阶段,轧制温度1000℃,此阶段道次压下量为15%,累计压下率75%;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段,开轧温度805℃,终轧温度705℃,累计压下率50%;

(4)冷却工序:轧后钢板入acc快速冷却,返红温度680℃;

(5)缓冷工序:钢板轧后堆垛缓冷,堆垛时间55h;

(6)调质热处理工序:淬火温度为840℃,保温时间42min,淬火的冷却介质为水;回火温度为610℃,回火总加热时间5min/mm。

本实施例690mpa级别调质高强度钢板力学性能:屈服强度799mpa,抗拉强度:895mpa,延伸率a50:25.5%,板厚1/2处-20℃冲击功akv(横向)120j、116j、92j,面缩:72%;组织图见图5、图6,组织为回火索氏体+回火马氏体,表面硬度409hb。

实施例4

本实施例690mpa级别的调质高强钢板厚度为50mm,其化学成分组成及质量百分含量为:c:0.22%、si:0.40%、mn:2.12%、p:0.012%、s:0.003%、v:0.12%、b:0.005%、n:0.012%,其余为fe和不可避免的杂质元素。

本实施例690mpa级别调质高强度钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、冷却、缓冷、调质热处理工序,具体工艺步骤如下所述:

(1)冶炼工序:钢水先经电炉冶炼,送入lf精炼炉精炼,喂al线3.8m/t钢,白渣保持时间58min;石灰用量22kg/t钢,过程及扒渣[al]:0.018%;总精炼时间70min,精炼完毕后吊包vd炉真空处理,真空前加入vn合金,真空度60pa,真空保持时间21min时破坏真空;

(2)加热工序:钢坯温送、温清、温装,装钢前晾炉32min,焖钢1h,最高加热温度1215℃;

(3)轧制工艺:采用ⅱ型控轧工艺,第一阶段为奥氏体再结晶阶段,轧制温度1050℃,此阶段道次压下量为20%,累计压下率80%;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段,开轧温度830℃,终轧温度690℃,累计压下率55%;

(4)冷却工序:轧后钢板入acc快速冷却,返红温度720℃;

(5)缓冷工序:钢板轧后堆垛缓冷,堆垛时间50h;

(6)调质热处理工序:淬火温度为850℃,保温时间30min,淬火的冷却介质为水;回火温度为620℃,回火总加热时间5min/mm。

本实施例690mpa级别调质高强度钢板力学性能:屈服强度728mpa,抗拉强度:844mpa,延伸率a50:27.4%,板厚1/2处-20℃冲击功akv(横向)92j、128j、122j,面缩:75%;组织图见图7、图8,组织为回火索氏体+回火马氏体,表面硬度396hb。

实施例5

本实施例690mpa级别的调质高强钢板厚度为10mm,其化学成分组成及质量百分含量为:c:0.19%、si:0.20%、mn:1.70%、p:0.025%、s:0.015%、v:0.090%、b:0.003%、n:0.0060,其余为fe和不可避免的杂质元素。

本实施例690mpa级别调质高强度钢板的生产方法包括冶炼、加热、轧制、冷却、缓冷、调质热处理工序,具体工艺步骤如下所述:

(1)冶炼工序:钢水先经电炉冶炼,送入lf精炼炉精炼,喂al线3.4m/t钢,白渣保持时间55min;石灰用量19kg/t钢,过程及扒渣[al]:0.018%;总精炼时间65min,精炼完毕后吊包vd炉真空处理,真空前加入vn合金,真空度66pa,真空保持时间20min时破坏真空;

(2)加热工序:钢坯温送、温清、温装,装钢前晾炉30min,焖钢1h,最高加热温度1220℃;

(3)轧制工艺:采用ⅱ型控轧工艺,第一阶段为奥氏体再结晶阶段,轧制温度1020℃,此阶段道次压下量为18%,累计压下率77%;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段,开轧温度900℃,终轧温度820℃,累计压下率30%;

(4)冷却工序:轧后钢板入acc快速冷却,返红温度700℃;

(5)缓冷工序:钢板轧后堆垛缓冷,堆垛时间48h;

(6)调质热处理工序:淬火温度为830℃,保温时间90min,淬火的冷却介质为水;回火温度为630℃,回火总加热时间5min/mm。

本实施例690mpa级别调质高强度钢板力学性能:屈服强度758mpa,抗拉强度:874mpa,延伸率a50:28.4%,板厚1/2处-20℃冲击功akv(横向)102j、118j、126j,面缩:77%;组织图见图9、图10,组织为回火索氏体+回火马氏体,表面硬度405hb。

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。

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