专利名称：50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D及其生产方法
技术领域：
本发明涉及钢材生产技术领域，具体涉及一种50mm以下低合金高强度结构用钢 Q460D及其生产方法。
背景技术：
低合金高强度结构用钢Q460D在普通低合金系列钢的基础上，为了保证钢板的力 学性能，在钢中加入Nb、V、Ti等进行微合金化，主要是为了细化晶粒，提高了钢板的韧性， 较低的碳当量充分保证了钢板的焊接性能。主要用于各种大型工程结构、煤机行业及要求 强度高、载荷大的轻型结构等。近年来，低合金高强度钢的应用更为广泛，国内对此有了大 量的研究，低成本高质量已经成为市场竞争的核心，生产过程中如何进行微合金化保证钢 板的性能，取消后续的热处理工艺以降低生产成本。在保证钢材力学性能的前提下做到降 低成本，优化工艺流程，公司投入了大量的人力研究TMCP工艺生产制造低合金高强度结构 钢，取消钢板的热处理工艺。对每一次轧制的钢板进行块块取样进行力学性能检测，从后续 性能结果上摸索轧制工艺，并对每一块钢板进行成分、工艺、组织、性能分析，期望形成了一 套从成分设计、钢坯冶炼、钢板轧制的系统性生产工艺。工艺既能保证最终性能的要求，又 降低了成本，为公司增加了巨大的经济效益。
发明内容
因此，本发明的目的主要是为了提供一种既能保证最终性能的要求，又降低了成 本、保性能、保探伤、为公司增加了巨大的经济效益的50mm以下低合金高强度结构用钢 Q460D及其生产方法。一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，包含如下质量百分比的化学成分 (单位，wt% ) :C :0. 14 0· 17,Si :0. 25 0. 40,Mn 1. 45 1. 55,P 彡 0. 018,S 彡 0. 005、 微合金化元素(V+Nb+Ti)彡0.20、Als 彡0. 035，其它为！^和残留元素。上述50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，它的碳当量[Ceq = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15]彡 0. 42。上述化学元素中合金元素的主要作用分析如下C 是钢中最基础的强化元素，提 高强度，但C影响钢的焊接性能和影响韧性。综合考虑，碳的含量尽量控制的低一些。Si: 是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。Mn 是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性 均有利。V、Nb、Ti 在钢中能够与C、N结合，形成微细碳化物或碳氮化物，能起细化晶粒和 弥散强化作用，从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。Al 可以起到细化晶粒强化作 用。一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D的生产方法，包括以下步骤a. KR铁水预处理到站铁水必须进行脱硫，保证脱硫后铁水S ( 0. 005%，温大于 1280 0C ；b.转炉冶炼入炉铁水Si含量在0. 60%以下，铁水温度彡1270°C，废钢严格采用优质边角料，过程枪位控制在1.0-1. 6m之间，严格按照石灰加入模型进行加入，确保终 渣碱度在3. 2-3. 5之间，终点C含量控制在0. 06 %以上，P含量控制在0. 015 %以下，出 钢过程中采用硅铝钡钙进行预脱氧，出钢前期采用挡渣塞进行挡渣，后期采用挡渣锥进 行挡渣，出钢过程中严禁下渣，钢水到氩站后一次性加入铝线，确保氩后Als含量控制在 0. 040-0. 060%之间，强吹:3min后离站，离站温度控制1580°C以上；c. LF精炼钢水精炼采取大渣量进行造渣，白渣保持时间控制在IOmin以上；脱氧 剂以电石、铝粒、硅铁粉、铝线等为主；精炼结束后确保软吹时间> 20min，杜绝暴吹现象发 生；根据实际情况控制上钢温度，确保中包钢水过热度控制在15士5°C之内；d.连铸浇注浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15士5°C，拉速0. 7m/ min，二冷制度采用8#水表，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后Imin内必须套保护 管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红，浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器 液面波动轻微；e.加热铸坯加热III组钢加热工艺进行，考虑到实际加热炉炉温与铸坯存在一 定的温差，最高加热温度为1240°C ；f.轧制严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050°C 1150°C ； 采用TMCP轧制，凉钢厚度为80-100mm，为确保变形渗透，工作辊轧制线速度按彡1. 5m/s控 制，一阶段终轧温度在950°C 1000°C ；二阶段开轧温度在920°C以下，二阶段采取小压下 轧制，以确保原始板形，终轧温度< 860°C ；g.控冷入水温度> 760V，返红温度控制550 600°C，冷速控制在10 15°C / s，然后送往强力矫直机进行热矫直；h.缓冷钢板下线后进行缓冷，入缓冷坑温度彡3000C ；堆冷时间大于M小时。本发明为保证良好的焊接性能以及良好的塑韧性，应控制碳当量Ceq在0.43%以 内，碳、锰主要是为了提高钢板的强度，Nb、V、Ti的复合加入量控制在0. 085 0. 11%之间， 主要是为了细化晶粒，提高钢板塑性和韧性。屈服强度控制在470 490MPa，抗拉强度控制 在570 700MPa，伸长率控制在17% -26%,0°C V型冲击功控制在140 160J，强度均达 达到了 Q460D的性能级别。所研制的钢板外检，正品率100%;探伤正品率100%，其中合一 级率为75%，三级合格率为25%，达到了预期效果。
下面结合附图对本发明做进一步地说明图1是本发明50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D的金相结构图。
具体实施例方式实施例一一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，包含如下质量百分比的化学成分 (单位，wt % ) =C :0. 14、Si :0. 40、Mn :1. 45、P :0. 016、S :0. 005、微合金化元素(V+Nb+Ti) (0. 18, Als 0. 032，其它为Fe和残留元素。上述50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，它的碳当量[Ceq = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15]彡 0. 40。
上述化学元素中合金元素的主要作用分析如下C 是钢中最基础的强化元素，提 高强度，但C影响钢的焊接性能和影响韧性。综合考虑，碳的含量尽量控制的低一些。Si: 是固溶强化元素，对提高钢板的强度有利。Mn 是固溶强化元素，对提高钢板的强度和韧性 均有利。V、Nb、Ti 在钢中能够与C、N结合，形成微细碳化物或碳氮化物，能起细化晶粒和 弥散强化作用，从而达到有效提高钢材的强韧性的综合效果。Al 可以起到细化晶粒强化作 用。一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D的生产方法，包括以下步骤a. KR铁水预处理工艺到站铁水必须进行脱硫，保证脱硫后铁水S彡0. 005 %，温 大于1280°C ；b.转炉冶炼工艺入炉铁水Si含量在0. 60%以下，铁水温度彡1270°C，废钢 严格采用优质边角料，过程枪位控制在1. 0-1. 6m之间，严格按照石灰加入模型进行加入， 确保终渣碱度在3. 2-3. 5之间，终点C含量控制在0. 06%以上，P含量控制在0. 015%以 下，出钢过程中采用硅铝钡钙进行预脱氧，出钢前期采用挡渣塞进行挡渣，后期采用挡渣锥 进行挡渣，出钢过程中严禁下渣，钢水到氩站后一次性加入铝线，确保氩后Als含量控制在 0. 040-0. 060%之间，强吹;3min后离站，离站温度控制1580°C以上；c. LF精炼工艺钢水精 炼采取大渣量进行造渣，白渣保持时间控制在IOmin以上；脱氧剂以电石、铝粒、硅铁粉、铝 线等为主；精炼结束后确保软吹时间> 20min，杜绝暴吹现象发生；根据实际情况控制上钢 温度，确保中包钢水过热度控制在15士5°C之内；d.连铸浇注浇钢前保证铸机设备状况良 好，中包过热度15 士 5°C，拉速0. 7m/min，二冷制度采用8#水表，连铸浇钢要求全程保护浇 铸，大包开浇后Imin内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红，浇钢过程 中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微；e.加热工艺点铸坯加热III组钢加热 工艺进行，考虑到实际加热炉炉温与铸坯存在一定的温差，最高加热温度为1240°C;f·.轧制 工艺严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050°C 1150°C;采用TMCP轧 制，凉钢厚度为80-100mm，为确保变形渗透，工作辊轧制线速度按彡1. 5m/s控制，一阶段终 轧温度在950°C 1000°C ；二阶段开轧温度在920°C以下，二阶段采取小压下轧制，以确保 原始板形，终轧温度5860°C ；g.控冷工艺入水温度> 760°C，返红温度控制550 600°C， 冷速控制在10 15°C /s，然后送往强力矫直机进行热矫直；h.缓冷工艺钢板下线后进行 缓冷，入缓冷坑温度彡3000C ；堆冷时间大于M小时。实施例二 一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，包含如下质量百分比的化学成分 (单位，wt% ) =C :0. 17、Si :0. 25、Mn :1. 55、P :0. 01、S :0. 002、微合金化元素(V+Nb+Ti) 0. 10, Als 0. 020，其它为Fe和残留元素。它的碳当量[Ceq= C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Ni+Cu)/15] :0. 30。生产方法如实施例一。实施例三一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，包含如下质量百分比的化学成分 (单位，wt % ) =C :0. 15、Si :0. 32、Mn :1. 50、P :0. 014、S :0. 004、微合金化元素(V+Nb+Ti) 0. 15, Als 0. 028，其它为Fe和残留元素。它的碳当量[Ceq= C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+ (Ni+Cu)/15] :0. 36。生产方法如实施例一。
钢板机械性能检测成份及机械力学性能按GB/T16270-2009执行，具体见表1。表1Q460D钢板机械力学性能
权利要求
1.一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，其特征在于包含如下质量百分比的 化学成分(单位，wt% ) :C :0. 14 0. 17,Si :0. 25 0. 40,Mn 1. 45 1. 55,P 彡 0. 018、 S ^ 0. 005、微合金化元素(V+Nb+Ti) ^ 0. 20、Als ^ 0. 035，其它为Fe和残留元素。
2.如权利要求1所述的50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D，其特征在于它的碳 当量[Ceq = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15]彡 0. 42。
3.如权利要求1所述的50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D的生产方法，其特征在 于包括以下步骤a.KR铁水预处理到站铁水必须进行脱硫，保证脱硫后铁水S彡0. 005%，温大于 1280 0C ；b.转炉冶炼入炉铁水Si含量在0.60%以下，铁水温度>1270°C，废钢严格采用优质 边角料，过程枪位控制在1. 0-1. 6m之间，严格按照石灰加入模型进行加入，确保终渣碱度 在3. 2-3. 5之间，终点C含量控制在0. 06%以上，P含量控制在0. 015%以下，出钢过程中 采用硅铝钡钙进行预脱氧，出钢前期采用挡渣塞进行挡渣，后期采用挡渣锥进行挡渣，出钢 过程中严禁下渣，钢水到氩站后一次性加入铝线，确保氩后Als含量控制在0. 040-0. 060% 之间，强吹:3min后离站，离站温度控制1580°C以上；c.LF精炼钢水精炼采取大渣量进行造渣，白渣保持时间控制在IOmin以上；脱氧剂以 电石、铝粒、硅铁粉、铝线等为主；精炼结束后确保软吹时间> 20min，杜绝暴吹现象发生； 根据实际情况控制上钢温度，确保中包钢水过热度控制在15士5°C之内；d.连铸浇注浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15士5°C，拉速0.7m/min，二 冷制度采用8#水表，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后Imin内必须套保护管，中包 浇注过程中必须保证钢液面不见红，浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波 动轻微；e.加热铸坯加热III组钢加热工艺进行，考虑到实际加热炉炉温与铸坯存在一定的 温差，最高加热温度为1240°C ；f.轧制严格坚持“高温、低速、大压下”的轧制要求，开轧温度1050°C 1150°C；采用 TMCP轧制，凉钢厚度为80-100mm，为确保变形渗透，工作辊轧制线速度按彡1. 5m/s控制，一 阶段终轧温度在950°C 1000°C ；二阶段开轧温度在920°C以下，二阶段采取小压下轧制， 以确保原始板形，终轧温度彡860°C ；g.控冷入水温度>760°C，返红温度控制550 600°C，冷速控制在10 15°C /s，然 后送往强力矫直机进行热矫直；h.缓冷钢板下线后进行缓冷，入缓冷坑温度>3000C ；堆冷时间大于M小时。
全文摘要
本发明公开了一种50mm以下低合金高强度结构用钢Q460D及其生活方法，包含如下化学成分(wt％)C0.14～0.17、Si0.25～0.40、Mn1.45～1.55、P≤0.018、S≤0.005、微合金化元素(V+Nb+Ti)≤0.20、Als≤0.035，其它为Fe和残留元素。控制碳当量Ceq在0.43％以内，碳、锰主要是为了提高钢板的强度，Nb、V、Ti的复合加入量控制在0.085～0.11％之间，主要是为了细化晶粒，提高钢板塑性和韧性。屈服强度控制在470～490MPa，抗拉强度控制在570～700MPa，伸长率控制在17％-26％，0℃V型冲击功控制在140～160J，强度均达达到了Q460D的性能级别。
文档编号B21B37/46GK102094148SQ201010599330
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者乔华伟, 刘庆波, 崔冠军, 庞百鸣, 张兵, 张立新, 朱书成, 朱成杰, 许少普, 郭艳芳, 陈平, 雷文慧 申请人:南阳汉冶特钢有限公司