提升厚规格高强钢板冲击韧性的生产方法_2

文档序号:9541381阅读:来源:国知局
结果应满足C 类中心偏析彡3. 0级、中间裂纹彡1. 5级、中心疏松彡1. 0级。
[0033] 板坯为250mm厚Q690D和Q890D连铸板坯,其化学成分及含量(重量百分比) 应符合:C0· 10-0. 19%、Si0· 25-0. 45%、Μη1. 00-1. 80%、P彡 0· 015%,S彡 0· 005%、 Als0.020-0. 035%、Nb0.030-0. 050%、Ti0.010-0. 020%、Cr0.15-0. 50%、Mo 0. 10-0. 50%,余量为Fe和不可避免的杂质。
[0034] 本发明主要合金元素作用和范围说明如下:
[0035] C:C作为间隙固溶体元素可以显著提高钢材的强度,但对韧性、塑性、冷成型性及 焊接性能带来极大不利。本发明采用低碳设计,规定C的质量百分含量为0. 10-0. 19%。
[0036]Si:Si对过冷奥氏体影响不大,主要作为固溶强化元素而起作用,但Si含量较多 时会造成基体塑性下降,影响冷成型性能。本发明的Si的质量百分含量为0. 25-0. 45%。
[0037]Μη:Mn可以提高贝氏体钢淬透性,同时降低贝氏体转变温度促进组织细化,同时 增大贝氏体基体中C含量,提高强度。本发明的Μη的质量百分含量为1.00-1.80%。
[0038]Ρ和S:P、S作为有害元素会富集在晶界上,破坏钢板低温冲击韧性,因此要尽量 低。本发明规定Ρ的质量百分含量不大于0.015%,S的质量百分含量不大于0.005%.
[0039]A1 :A1 -方面作为脱氧元素加入钢中,另一方面Α1与Ν结合形成Α1Ν,细化晶粒。 本发明的酸溶A1的质量百分含量为0. 020-0. 035%。
[0040]Nb:Nb可以显著抑制奥氏体再结晶,为实施奥氏体未再结晶区乳制提供了较宽的 温度窗口,为细化晶粒创造了条件。本发明的Nb的质量百分含量为0. 030-0. 050%。
[0041]Ti:Ti的化合物在高达1400°C条件下不溶解,在板坯加热过程中Ti的化合物可以 钉扎晶粒避免原始奥氏体晶粒过分长大。在钢板焊接过程中,热影响区中Ti的化合物TiN和Ti(CN)以第二相质点的形式存在,对热影响区晶粒长大有阻碍作用。本发明的Ti的质 量百分含量为〇. 010-0. 020%。
[0042]Cr:Cr可以促进珠光体和贝氏体转变曲线的分离,在中、低碳条件下能显著右移 先共析铁素体和珠光体开始转变线,可代替部分Μη和Mo的作用。同时Cr与Μη配合可提 高钢板的淬透性,提高钢板的力学性能。出于降低成本考虑,本发明的Cr的质量百分含量 为 0· 15-0. 50%。
[0043]Mo:Mo促进珠光体和贝氏体转变线分离,显著的右移先共析铁素体和珠光体开始 转变线,对贝氏体的开始转变线影响不大,有利于贝氏体组织的获得,提高贝氏体的淬透 性。加入Mo,可以细化组织,提高韧性,促进钢的强韧性匹配。出于降低成本考虑,本发明的 Mo的质量百分含量为0. 10-0. 50%。
[0044] 步骤3 :板坯再加热;
[0045] 钢水连铸成坯时温度从1500°C左右冷却到1200°C左右,再冷却到室温,板坯再加 热是指板坯从室温升高到1200°C左右,温度再次升高的加热过程。
[0046] 板坯再加热过程在推钢式加热炉或步进式加热炉中进行。再加热温度的制定 主要依赖于合金元素的溶解度。加热过程要求合适的温度和合理的时间,促进合金元 素的充分溶解和成分、组织均匀。一般情况下,合金元素碳(氮)化物的溶解温度约为 1150。。-1200。。。
[0047] 本发明中,加热温度为1180-1250°C,加热时间250-350分钟,均热时间30-60分 钟。为了促进合金元素碳(或者氮)化物的充分溶解,并考虑现场的实际生产条件,本发明 的再加热温度为1180-1250°C,再加热过程包括加热段和均热段,由于加热段板坯内外温差 很大,需要最后进行均热以保证板坯温度均匀。板坯再加热的总再加热时间为250-350分 钟,加热时板坯移动速度按10-20分钟/厘米控制,其中均热段时间为30-60分钟。
[0048] 步骤4:除磷;
[0049] 板坯在再加热过程中表面会严重生成氧化铁皮,因此,板坯出炉后需要进行除鳞 以消除其表面氧化铁皮。板坯采用高压水除鳞,要求除鳞压力不小于18MPa。一般情况下除 鳞压力在25MPa以内即可。
[0050] 步骤5:粗乳;
[0051] 板坯经除鳞后送到粗乳机进行粗乳。粗乳分为三个阶段:整形阶段、展宽阶段和高 温延伸阶段。整形阶段消除板坯表面的凹凸不平等缺陷,并促进板坯厚度均匀。展宽阶段 主要是将板坯宽度增加到成品宽度。一般认为,整形阶段和展宽阶段不会对钢板性能产生 明显影响。高温延伸阶段要充分发挥乳机能力,实现强力大压下,以最少道次数将板坯乳到 中间坯厚度,促进奥氏体晶粒反复再结晶以细化晶粒。粗乳阶段开乳第一道次、转钢后第一 道次必须采取机架除鳞设备进行除鳞,高温延伸阶段视钢板表面情况灵活进行除鳞,保证 钢板表面质量。
[0052] 本发明中,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。
[0053] 步骤5:精乳;
[0054] 精乳阶段从中间坯温度降到奥氏体未再结晶区后开始。板坯经粗乳阶段乳制成中 间坯后在粗乳机和精乳机之间的辊道上进行摆动待温,中间坯温度降低到精乳阶段开乳温 度范围后输送到精乳机进行精乳阶段乳制。精乳阶段开乳第一道次必须采取机架除鳞设备 进行除鳞,精乳乳制过程中视钢板表面情况灵活进行除鳞,保证钢板表面质量。精乳阶段在 奥氏体未再结晶区进行,该阶段变形逐渐累积,一方面促进奥氏体晶粒"扁平化",另一方面 在奥氏体经理内形成大量位错,增加铁素体晶粒形核位置,细化晶粒。Nb元素的作用显著抑 制了奥氏体晶粒再结晶,提高了奥氏体未再结晶区温度。
[0055] 同时考虑到成品的钢板较厚,为了避免终乳后钢板温度过高。本发明中,精乳开乳 温度890-930°C,终乳温度840-860°C,要求精乳阶段有效乳制道次数不超过7道次。
[0056] 步骤6 :冷却;
[0057] 本发明采用加速冷却系统(ACC)对钢板冷却过程进行控制。钢板经控制乳制后, 奥氏体晶粒被拉长呈"扁平化",晶粒内部累积有大量位错和胞状亚结构,在较大冷速作用 下变形奥氏体"过冷",较大的相变驱动力作用下促进新相在变形奥氏体内和晶界处形核, 形成细小均匀的贝氏体组织。
[0058] 本发明中,冷却的终冷温度600-640°C,冷却速度15_25°C/s。在钢板进行加速冷 却过程中,为了确保钢板整体头部、尾部、边部及板身温度均匀,需要采用头尾遮蔽和边部 遮挡,一般头部遮蔽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< 50°C。
[0059] 步骤7 :热矫直;
[0060] 钢板从ACC出来后需要进行热矫直处理,以使钢板具有良好板形,综合考虑钢板 矫直难度和热矫直机能力,要求钢板矫直温度为400-100(TC。若钢板一道次不能矫平,可以 采用多道次矫直,但原则上不超过3道次,钢板不平度达到< 6mm/2m。热矫直后的钢板通过 剪切后加工成要求的规格。
[0061] 矫直温度大于1000°C,温度太高,矫直机无法工作,因为矫直机自身冷却能力有 限,会把矫直机烫坏,而且温度很高矫直后钢板还会变形,失去了矫直的意义。温度低于 400°C钢板太硬,热矫直机也能力有限"矫不动"。矫直温度主要由钢板终冷温度决定,钢板 出ACC后约1分钟左右后就开始矫直,一般矫直温度比终冷返红温度低20-30°C。
[0062] 步骤8:热处理;
[0063] 热处理工艺为调质工艺。调质工艺包含淬火和回火,可以使钢板具有良好的强韧 性匹配,提升钢板的综合性能。
[0064]本发明的热处理工艺为淬火温度为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;回火钢板出炉后立刻进行控制冷却,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
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