一种成型性能良好的超高强Q1100E钢板的生产方法与流程

本发明属于冶金轧制技术领域，具体涉及一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法。

背景技术：

屈服强度为1100mpa的超高强钢是目前国内工程机械领域里强度级别最高的钢种，其主要用于工程机械行业混凝土泵车、汽车起重机的伸缩起重臂、履带起重机底座及拉板、大吨位液压支架等关键结构件。目前国内只有少数厂家能够生产1100mpa级别的超高强度工程机械用钢。近年来，随着各大工程机械厂商轻量化的设计需求，对1100mpa级别的超高强钢的需求也逐年增长。

中国专利cn104513936a介绍了一种屈服强度1100mpa级调质高强钢及其生产方法，该发明采用控轧控冷和离线淬火+回火工艺，从化学成分设计、母材组织、淬火加热温度、回火加热温度等角度进行控制，保证在实现超高强度的同时，钢的延伸率、低温冲击韧性等性能良好；但该发明技术没有控制成型性能，也没有考虑低温服役环境下钢板的强韧性控制。中国专利cn109207858a介绍了一种低合金超高强度钢q1100e薄板的生产方法，该发明采用二火成材的轧制方法、直接回火工艺得到q1100e钢板，该生产方法未采用调质工艺，钢板整体性能稳定性较差，且工艺复杂，生产周期长，不利于工业化批量生产。而q1100e钢板的成型性能至关重要，成型过程中折弯开裂是q1100e钢板在使用加工过程中最容易出现的问题，因此亟需一种具有良好成型性能的q1100e钢板的生产方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法，解决钢板在加工成型过程中发生开裂的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法，包括炼钢、连铸、加热、控制轧制、控制冷却、淬火和回火工序；所述回火工序，采用两阶段加热工艺，将回火炉按照总长度均匀划分为10个区，第一阶段1～6区为梯度式加热阶段，加热方式按照从低到高梯度式加热，加热温度从室温加热至200-250℃；第二阶段7～10区为保温段，钢板保温温度200-250℃。

上述的一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法，所述回火工序，回火采用两阶段加热工艺，第一阶段1～6区为梯度式加热阶段，加热温度从室温加热至200-250℃，加热速度4.0-8.5℃/min，加热时间系数为4.0-5.0min/mm；第二阶段7～10区为保温段，钢板保温温度200-250℃，钢板在保温段通过输送辊道的来回移动，使钢板以摆动方式进行保温，摆动速度2.5m/min～4.0m/min，摆动幅度16-30m，保温时间系数为2.5-3.0min/mm，保证钢板加热均匀性以及钢板内部残余应力充分释放。

上述的一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法，所述回火工序，是指淬火后的钢板进入回火炉进行回火，采用明火加热+热风循环补热系统的混合加热方式，在钢板上下表面形成对称的有序流场，使热量传递至板材，炉气分布更均匀，避免钢板局部过热；钢板回火后自然冷却至室温。

淬火态马氏体固溶的碳原子处于过饱和状态，在热力学上表现为不稳定状态，在经过摆动式低温回火处理后，碳原子的活动能力加强，碳原子不断扩散，与基体中铁原子相结合以铁碳化物形式存在，析出碳化物的数量的增加，对位错运动阻碍作用大大减弱，释放组织应力，增加韧性，得到回火马氏体稳定组织，一方面能够消除部分残余应力，另一方面也有利于改善钢板的成型能力；

上述的一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法，控制冷却工序结束后将钢板横切，所述淬火工序，是指将横切后的钢板入淬火炉，加热至870-890℃，加热时间系数为2.2-3.2min/mm，钢板内部温度均匀性趋于一致，使得热处理钢板的内外部性能达到一致，形成细小、均匀的奥氏体晶粒；钢板出淬火炉后进入淬火机，采用水冷进行淬火处理至室温。

上述的一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法，所述控制冷却工序，将控制轧制后的钢板进入密集型层流冷却装置进行冷却，采用前段1/4冷却模式，且确认冷却水嘴无堵塞、无漏水，防止因冷却不均匀造成的钢板热应力；卷曲温度控制至650-680℃，然后进入保温箱自然冷却至室温，防止氢致裂纹，保证钢板弯曲性能。

上述的一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法，所述控制轧制工序，精轧前投用保温罩保障带钢头尾温度均匀性，终轧温度控制在860-880℃。

上述的一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法，所述加热工序，加热段温度1210-1250℃，加热时间180-240min，均热段温度1190-1230℃，均热时间30-50min，足够的均热时间保证铸坯内部温度的均匀性，防止因温度不均造成后续轧制过程中出现板形问题。

上述的一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法，所述q1100e钢板的化学成分组成及质量百分含量为：c：0.14～0.18%，si：0.10～0.30%，mn：0.80～1.20%，p≤0.010%，s≤0.002%，nb：0.015～0.035%，v：0.030～0.050%，ti：0.010～0.020%，cr：0.35～0.55%，mo：0.50～0.70%，ni：0.30～0.60%，b：0.0010～0.0020%，als：0.015～0.040%，n≤0.0045%，h≤0.0002%，其余为fe和其它不可避免的杂质。

上述的一种成型性能良好的超高强q1100e钢板的生产方法，所述钢板厚度6mm~12mm，微观组织为回火马氏体，屈服强度≥1100mpa，抗拉强度≥1350mpa，延伸率≥12%，v型标准试样低温-40℃冲击功≥130j，韧脆转变温度低于-100℃。

本发明回火炉为辊底式热处理炉，采用明火加热+热风强制对流的混合加热方式，使其在低温状态下保证炉内气氛温度均匀，钢板上下表面与炉气换热以对流方式为主。国内回火炉通常按照设计总长度均匀划分为不同数量的加热区，加热方法是将加热区均设定为统一温度，而本发明将加热区精确划分为二个阶段：第一阶段梯度式加热阶段1～6区，第二阶段保温段7～10区。第一阶段梯度式加热阶段，采用4.0-8.5℃/min较低的加热速度，使得钢板缓慢加热至200-250℃。钢板在加热过程中，如果加热速度过快，会由于表层和心部的加热速度和时间的不一致，形成温差，导致体积膨胀不均而产生热应力，造成钢板在使用成型过程中发生变形。第二阶段保温段，钢板保温温度200-250℃，并采用钢板摆动方式来进行保温，保证钢板加热均匀性以及钢板内部应力充分释放。淬火态马氏体固溶的碳原子处于过饱和状态，当回火温度达到200-250℃时，马氏体分解，其内部原子活动能力有所增加，马氏体中的过饱和碳开始逐步以碳化物的形式析出，马氏体中碳的过饱和程度不断降低，同时，晶格畸变程度也减弱，内应力有所降低。这种由过饱和程度较低的马氏体和极细的碳化物所组成的回火马氏体组织是一种稳定组织，一方面能够减轻内应力，另一方面使也有利于改善钢板的成型能力。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

采用本发明生产的钢板，微观组织为稳定的回火马氏体组织，屈服强度≥1100mpa，抗拉强度≥1350mpa，延伸率≥12%，v型标准试样低温-40℃冲击功≥130j，韧脆转变温度低于-100℃，3倍板厚弯心直径下弯曲45°、90°、135°、180°等各弯曲角度下无裂纹，同时钢板组织均匀、性能均匀、残余应力小、表现出优异的整板成型能力。

本发明工艺生产的具有良好综合性能的钢板，整体稳定性优异，低温冲击功值远远超过标准要求的27j，弯曲性能良好，表现出优异的整板成型能力。生产工艺简单，利于批量化生产，解决了大型工程机械吊臂用钢在加工使用过程中出现折弯开裂等问题，具有重大的市场推广意义。

附图说明

图1是回火炉各分区示意图；

图2是实施例1中6mm厚度规格钢板200×显微组织图；

图3是实施例2中7mm厚度规格钢板200×显微组织图；

图4是实施例3中8mm厚度规格钢板200×显微组织图；

图5是实施例4中10mm厚度规格钢板200×显微组织图；

图6是实施例5中12mm厚度规格钢板200×显微组织图；

图7是实施例6中8mm厚度规格钢板200×显微组织图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。

实施例1－6

实施例1－6钢板的化学成分及其质量百分含量如表1。生产过程包括炼钢、连铸、加热、控制轧制、控制冷却、淬火和回火工序，实施例1－6加热工序加热段温度、均热段温度、加热炉总加热时间、加热炉均热段时间见表2。实施例1－6控制轧制工序钢板轧制规格、终轧温度，控制冷却工序冷却模式、卷取温度见表3，实施例1－6控制轧制工序精轧前投用保温罩保障带钢头尾温度均匀性，实施例1－6控冷工序钢板卷取后进入保温箱自然冷却至室温，防止氢致裂纹，保证钢板弯曲性能。实施例1－6淬火工序钢板加热温度、加热段时间系数见表4，保温的目的是钢板内部温度均匀性趋于一致，使得热处理钢板的内外部性能达到一致，形成细小、均匀的奥氏体晶粒，实施例1－6淬火工序钢板出加热炉后淬火至室温。实施例1－6回火工序，图1所示，将加热区精确划分为二个阶段：第一阶段梯度式加热阶段1～6区，第二阶段保温段7～10区，每个加热区采用上下烧嘴进行加热，回火炉各区加热温度、加热速度、加热时间系数、保温时间系数、保温段保温方式、摆动速度见表5，保证钢板加热均匀性以及钢板内部残余应力充分释放，实施例1－6钢板回火后自然冷却至室温。

表1

表2

表3

表4

表5

对实施例1－6回火后的钢板进行拉力检测、180°弯曲检测、冲击检测，检测结果见表6，本发明的实施例屈服强度均在1100mpa以上，抗拉强度均在1350mpa以上，延伸率均超过12%，且-40℃低温冲击韧性值均大于130j（标准试样），远远超过标准≥27j的要求，3倍板厚弯心直径下45°、90°、135°、180°弯曲角度下无裂纹，表现出优异的整板成型能力。图2-图7显示，实施例1-6生产的钢板微观组织为稳定的回火马氏体组织。

表6

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