提升厚规格高强钢板冲击韧性的生产方法

文档序号:9541381阅读:374来源:国知局
提升厚规格高强钢板冲击韧性的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种中厚板技术,具体说,涉及一种提升厚规格高强钢板冲击韧性的 生产方法。
【背景技术】
[0002] 低合金高强度钢广泛应用于各类工程机械,随着工程机械设备向着大型化发展, 厚规格高性能高强度工程机械用钢大量应用于工程机械制造。工程机械用钢需要具有较高 的强度、良好的低温韧性、良好的抗疲劳性能、良好的冷成型性能、良好的焊接性能等。特别 是随着技术的发展,厚规格高强钢生产难度大,特别是低温冲击韧性极不稳定,给用户的使 用带来困扰。
[0003] 专利申请号为201210078314. 4的名称为80公斤级超高韧性、极厚钢板及其制造 方法,公开了一种厚规格80公斤级高强钢,但不是基于连铸坯,而是采用模铸钢锭,且热处 理工艺需要两次淬火,不适合于连铸生产线。
[0004] 2012年4月出版的第40卷第2期《钢铁研究》公开了一种110mm厚高强度结构 钢Q690D-Z35的研发,介绍了一种厚规格Q690D,但同样采用模铸钢锭生产,不适合于以连 铸板坯为原料的生产线。
[0005] 专利申请号为201010227961.8,名称为强韧性、强塑性优良的100公斤级调质 钢板及其制造方法公开了一种厚规格Q690D钢板,但合金元素含量高,Cr、Mo含量下限为 0. 45%,Ni含量下限1. 3%,且限制了钢板压缩比不小于3. 5,对于厚规格钢板要求板坯厚 度尺寸较厚,超过常规连铸线的生产能力。

【发明内容】

[0006] 本发明公开了一种提升厚规格高强钢板冲击韧性的生产方法,通过采用合理的成 分设计,适度添加提高淬透性元素,提升钢质洁净度,创新热处理调质工艺,提升了厚规格 高强钢板的低温韧性。
[0007] 技术方案如下:
[0008] -种提升厚规格高强钢板冲击韧性的生产方法,步骤包括冶炼、连铸、板坯再加 热、除鳞、粗乳、精乳、加速冷却系统ACC冷却、热矫直、剪切和调质,板坯再加热的加热 温度为1180-1250°C,加热时间250-350分钟,均热时间30-60分钟;粗乳的开乳温度为 1160-1230°C,粗乳高温延伸阶段有效乳制道次数不超过8道次,至少有2道次压下率大 于20%,中间坯的厚度为成品板坯的厚度的1. 3-2. 0倍;精乳开乳温度为890-930°C,终乳 温度为840-860°C,要求精乳阶段有效乳制道次数不超过7道次;ACC冷却的终冷温度为 600-640°C,冷却速度为15-25°C/s;调质淬火和回火,淬火温度为860-930°C,淬火保温时 间为15-25分钟,回火温度为550-650°C,回火保温时间为25-40分钟,回火钢板出炉后进行 控制冷却,冷却方式为水冷或者气雾冷却,冷却速度为3. 0°C/s-10°C/s,冷却终止温度不 高于300°C。
[0009] 进一步:板坯再加热过程包括加热段和均热段,板坯移动速度为10-20分钟/厘 米,均热段时间为30-60分钟。
[0010] 进一步:ACC冷却过程中,采用头部遮蔽、尾部遮蔽遮蔽和边部遮挡,头部遮蔽 0-2. 0m,尾部遮蔽0-2. 5m,边部遮挡0-2. 0m,控制钢板返红后整体温度差彡50 °C。
[0011] 进一步:连铸过程中,控制钢水过热度15-50°C,采用的连铸机为直弧形连铸机, 使用低碳高锰合金钢保护渣,中包使用碱性空心颗粒无碳覆盖剂;保持恒速浇注,浇注速度 为0. 8-1. 2m/min;铸坯低倍检验结果满足C类中心偏析彡3. 0级,中间裂纹彡1. 5级,中心 疏松彡1. 〇级。
[0012] 进一步:冶炼过程中,铁水经过预处理进行深脱硫,然后进行转炉冶炼,铁水和 废钢总装入量为230± 15吨/炉,其中废钢加入量为30~60吨,铁水温度为1250~ 1350Γ,采用单渣工艺冶炼,采用硅铝铁、低碳锰铁和硅铁脱氧合金化,转炉出钢温度控制 在1620-1660°C,出钢过程钢包进行底吹氩操作;钢水经转炉冶炼后进行LF炉外精炼,对 钢水配Si、Mn、Nb、Ti、Cr、Mo合金;RH精炼进行真空脱气,真空脱气的真空度为0. 20~ 0. 30KPa,深真空时间> 15min,钢水中各类夹杂物不高于1. 0级,总夹杂物不高于3. 0级。
[0013]进一步:板坯化学成分按照重量百分比计,包括:C0. 10-0. 19 %、Si 0· 25-0. 45%、Μη1· 00-1. 80%、P彡 0· 015%,S彡 0· 005%、Als0· 020-0. 035%、Nb 0.030-0. 050%、Ti0.010-0. 020%、Cr0.15-0. 50%、Mo0.10-0. 50%,余量为Fe和不可 避免的杂质。
[0014] 进一步:成品钢板厚度规格为50mm-100mm。
[0015] 与现有技术相比,本发明技术效果包括:
[0016] 1、通过采用合理的成分设计,适度添加提高淬透性元素,提升钢质洁净度,创新热 处理调质工艺,提升了厚规格高强钢板的低温韧性。
[0017] 本发明的突出优点是通过严格控制钢水纯净度和采用新型的热处理回火工艺,大 大提升了厚规格高强钢板的低温冲击韧性。经实际生产并检验,其力学性能优异,各实施例 的钢板的低温冲击韧性优良,-20°C低温冲击功大于100J,-40°C低温冲击韧性大于80J。
[0018] 2、本发明成品钢板厚度为50mm-100mm,钢种为Q690D和Q890D;钢板采用低合金设 计,节省制造成本,并可以保证钢板具有良好的焊接性能。
[0019] 3、通过控制钢中有害元素和夹杂物,钢质纯净,进而提升钢板的综合性能。
[0020] 4、钢板回火后进行控制冷却,通过控制钢板的冷速和终冷温度有效抑制了钢板的 第二类回火脆性,提升钢板韧性。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明中Q690D钢板的金相组织图;
[0022] 图2是本发明中Q890D钢板的金相组织图。
【具体实施方式】
[0023] 下面参考具体实施例,对本发明技术方案作详细说明。
[0024] 提升厚规格高强钢板冲击韧性的生产方法,包括:冶炼一连铸一板坯再加热一除 鱗一粗乳一精乳一冷却一热矫直一剪切一调质(泮火+回火)一取样、检验一成品入库。
[0025] 步骤1:冶炼;
[0026] 铁水需经过预处理进行深脱硫,然后进行转炉冶炼。铁水和废钢总装入量为 230±15吨/炉,其中废钢加入量为30~60吨,铁水温度为1250~1350°C。
[0027] 采用单渣工艺冶炼,采用硅铝铁、低碳锰铁和硅铁脱氧合金化,锰回收率按95% 计算,铝线收得率按55~70 %计算,出钢挡渣,保证一次拉碳成功,转炉出钢温度控制在 1620-1660°C。出钢过程钢包要进行底吹氩操作。
[0028] 钢水经转炉冶炼后进行LF炉(钢包精炼炉)外精炼,本工序要求转炉出钢后,钢 包内钢水温度大于1500°C,该阶段对钢水配Si、Mn、Nb、Ti、Cr、Mo等合金,确保合金命中目 标,金属锰铁收得率按99 %计算,铌铁收得率按100 %计算,硅增加0. 01 %硅铁加入量不小 于25kg,铬增加0. 01 %铬铁加入量不小于30kg,钼增加0. 01 %钼铁加入量不小于40kg;钛 铁收得率较低,且极易氧化,在处理后期加入,根据钢水量、钛铁品位来调整合金加入量。
[0029]RH精炼(全称为RH真空循环脱气精炼法)工序主要进行真空脱气,在保证钢水温 度稳定的前提下大幅降低氢、氧、氮等气体含量,减小有害气体对钢水纯净度的不利影响, RH处理阶段原则上不加或少加合金。真空脱气的真空度为0. 20~0. 30KPa,深真空时间> 15min。要求钢中各类夹杂物不高于1. 0级,总夹杂物不高于3. 0级。
[0030] 步骤2 :连铸;
[0031] 冶炼成功的钢水送到铸机进行连铸,控制钢水过热度15_50°C。
[0032] 连铸机为直弧形连铸机,详细工艺及参数控制如下:使用低碳高锰合金钢保护渣, 保护渣要保持干燥;中包使用碱性空心颗粒无碳覆盖剂;保持恒速浇注,浇注速度控制在 0. 8-1. 2m/min;做好保护浇注,谨防钢水二次氧化和吸气增氮;铸坯低倍检验
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