专利名称：一种高强度微合金低碳贝氏体钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种微合金低碳贝氏体钢及其生产方法，特别是涉及 一种具有良好焊接性能的高强韧性的高强度微合金低碳贝氏体钢及其生产方法。
背景技术：
高强度微合金低碳贝氏体钢是一个高技术含量、高附加值的新钢 种，它除有较高的屈服强度、抗拉强度外，还有良好的延伸性能、冷 弯性能、焊接性能和抗冲击性能，主要应用在煤机行业、工程机械行 业和钢构行业。在实际应用中，高强度微合金低碳贝氏体钢与其他钢 比，可减少钢材的使用量，提高钢材使用寿命，节约资源，故被世界冶金行业誉为21世纪绿色环保钢种。以前生产高强度钢板绝大部分采用传统淬火加回火的调质工艺， 采用调质工艺不仅增加了生产成本，而且严重地污染了环境，制约了 产品质量的进一步提高。发明内容本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种屈服强度^ 570Mpa，抗拉强度》690Mpa，低温冲击韧性-2(TC， Akv》120J，具有强度高、韧性好、优良的低温韧性、优秀的加工性能及优良的焊接性能的高强度结构用微合金低碳贝氏体钢及其生产方法。 本发明通过下述技术方案予以实现高强度微合金低碳贝氏体钢包括合金元素的质量百分比为碳 =0.03~0.08，硅=0.20 0.35，锰=1.50~1.60，磷《0.015，硫《0.005， 铌，钛=0.008 0.02，铝=0.02~0.05，镍=0.10 0.15，铬，钼，钒、铁 余量和不可避免的杂质，合金元素的质量百分比中加入硼 =0.0008 0.002，而且铌=0.04^).06，铬=0.20 0.35，钼=0.10~0.15，钒 =0.02 0.04。高强度微合金低碳贝氏体钢的生产方法包括原料准备至成品入 库，在原料准备和成品入库之间的工艺流程为转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸、加热炉加热、粗轧、精轧、ACC控冷和回火处理。所述LF精炼的工艺方法精炼温度-1500 165(TC;化学成分 微调，造渣脱氧，精炼时间》35分钟，全程吹氩搅拌，精炼渣碱度 CaO/SiO2《5.0。所述VD真空脱气的工艺方法在0.5tor的工作真 空度条件下，保持真空时间15分钟以上；对钢水进行脱氮、氢、氧 处理，出站钢水中氮含量《45PPm，氢含量《2.5PPm，氧含量《 30PPm。所述加热炉加热的工艺方法加热温度在119(TC 125(TC之 间，220mm厚度板坯要求加热时间》3小时30分钟，均热时间^30 分钟，260mm厚度板坯要求加热时间》4小时，均热时间》40分钟 所述ACC控冷的工艺方法冷却速度8~15°C/S，终冷温度450 550 °C。所述回火处理的工艺方法回火温度50(K60(TC ，在炉保温时间二50 110分钟。与现有技术相比，本发明具有以下优点在不改变现有的生产条 件的前提下，通过优化合金成分设计方案，釆用控轧控冷加回火的工 艺方法取代传统的调质工艺，简化了生产环节，降低了生产成本，节 约了能源、减少了环境污染。本方法适用于生产高强度微合金低碳贝 氏体钢钢材。
附图为本发明一实施例的工艺流程图。图中1 —原料准备，2—转炉冶炼，3—LF精炼，4—VD真空脱 气，5 —连铸，6—加热炉加热，7—粗轧，8 —精,L， 9一ACC控冷， IO—回火处理，ll一成品入库。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明以生产牌号为Q550D高强度结构用微合金低碳贝氏体钢为例。 本发明包括合金元素、铁余量和不可避免的杂质，合金元素的化 学成分质量百分比为碳=0.03 0.08，硅=0.20 0.35，锰=1.50 1.60， 磷《0.015，硫《0.005，铌=0.04 0.06，钛=0.008 0.02，铝=0.02 0.05,镍=0.10 0.15，铬-0.20 0.35，钼=0.10 0.15，硼=0細8 0.002，钒=0.02 0.04。参照附图本发明的工艺流程为原料准备l、转炉冶錄2、 LF精炼3、 VD 真空脱气4、连铸5、加热炉加热6、粗轧7、精轧8、 ACC控冷9、回火处理IO和成品入库11。所述原料准备1的工艺方法常规操作。所述转炉冶炼2的工艺方法转炉冶炼过程中加入铁水及废钢， 铁水与废钢配比为85 95%: 5 15%;然后加入硅锰合金Si》17.0%、Mn》65.0%、 S《0.04%、 P《0.25%、 C《1.8%，铁余量；中碳锰铁合 金Si《1.5%、 Mn》78.0%、 S《0.03% 、 P《0.20%、 C《1.5%，铁 余量；低碳铬铁合金Cr>52.0%、 C《0.50%、 Si《3.0%、 P《0.06% S《0.05%，铁余量;铌铁合金Nb>63.0%、 Al《3.0%、 Si《3.0%、 C《0.20。/o、P《0.20y。、S《0.10o/o、铁余量；钼铁:55.0%《Mo《65.0%、 Si《1.5%、 S《0.10%、 P《0.05%、 C《0.10%、 Cu《0.50%、 Sb《0.05%、 Sn《0.06%，铁余量；镍板镍99.9% 100%，杂质余量；机铁V 》50.0%、 C《0.75%、 Si《2.5%、 P《0.腦、S《0.05% 、 Al《0.8%、 Mn《0.50%;硼铁14.0%《B《19.0%、 Si《4肌P《0.10%、 S《 0.01%、 C《0.1%、 Al《6.0%;硅铝钡Si>35.00%、 Al>12.00%、 Ba> 18.00%、 Al+Ba>30.00%、 P《0.05%、 S《0.10%;硅l^钡Si >50.0%、 Ba〉13.5%、 Ca〉12.5%、 Ba+Ca>28.0%、 P《0.10%、 S 《0.15%，铝铁Al>70.0%，铁余量。所述LF炉精炼3的工艺方法精炼温度1500 1650°C;成分 微调，造渣脱氧，精炼时间》35分钟，全程吹氩搅拌，精炼渣碱度 CaO/SiO2<5.0;对化学成分进行微调，使其达到钢的内控要求。所述VD炉真空脱气4的工艺方法在0.5tor的真空下，保持真 空时间15分钟以上；对钢水进行脱氮、氢、氧处理，使出站钢水氮含量《45PPm，氢含量《2.5PPm，氧含量《30PPm，大幅度提高钢水 纯净度。所述连铸5的工艺方法采用全程保护浇注，在1520 155(TC迸行连铸。所述加热炉加热6的工艺方法加热温度在1190 125(TC之间， 220mm厚度板坯要求加热时间》3小时30分钟，均热时间》30分钟， 260mm厚度板坯要求加热时间》4小时，均热时间^40分钟所述粗轧7的工艺方法开轧温度》1000。C，保证有连续2道次 压下率》15%。所述精轧8的工艺方法每道次压下率》10%，精轧终轧温度 圃 850。C 。所述ACC控冷9的工艺方法冷却速度二8 15。C/S，终冷温度 450 550°C 。所述回火处理10的工艺方法回火温度500~600°C ，在炉保温 时间=50 110分钟。所述成品入库11的工艺方法常规操作。 实施例1:转炉冶炼过程中加入铁水及废钢，铁水与废钢配比为85%~95% 比5% 15%;然后加入硅锰合金Si>17.0%、Mn>65.0%、 S《0.04%、 P《0.25%、C《1.8%，铁余量；中碳锰铁合金Si《1.5%、Mn》78.0%、 S《0.03%、 P《0.20%、 C《1.5%，铁余量；低碳铬铁合金Cr》52.0%、 C《0.50%、 Si《3.0%、 P《0.06%、 S《0.05%，铁余量；铌铁合金Nb>63.0%、 Al《3.0%、 Si《3,0%、 C《0.20o/o、 P《0.20%、 S《0.10%、 铁余量；钼铁:55.0o/o《Mo《65.0o/o、Si《1.5o/o、S《0.10o/o、P《0.050/0 、 C《0.腦、Cu《0.50%、 Sb《0.05%、 Sn《0.06%，铁余量；镍板 镍99.9%~100%，杂质余量；钒铁V》50.0%、 C《0.75%、 Si《2.5%、 P《0.10%、 S《0.05%、 Al《0.8%、 Mn《0.50%;硼铁14.0%《B《 19.0%、 Si《4.0%、 P《0.10%、 S《0.01%、 C《0.1%、 Al《6线硅 铝钡Si》35.00%、 Al>12.00%、 Ba>18.00%、 Al+Ba》30.00%、 P 《0.05%、 S《0.腦;硅钙钡Si》50.0%、 Ba>13.5%、 Ca〉12.5%、 Ba+Ca》28.0%、 P《0.10%、 S《0.15%，铝铁Al>70.0%，铁余量。 然后经过LF炉精炼，精炼温度1500~1650°C;成分微调，造渣脱 氧，精炼时间》35分钟，全程吹氩搅拌，精炼渣碱度CaO/Si02: 3.0; 对化学成分进行微调，使其达到钢的内控要求；VD炉真空脱气处理 在0.5tor的真空下，保持真空时间20 25分钟之间，使出站钢水氢含 量《1.5PPm;在1520 1550'C进行连铸，铸成260mmX2100mm、 260mmX2280mm板还。加热炉加热温度在119(M250。C之间；粗轧开轧温度^100(TC， 有连续3道次压下率>15%;精轧每道次压下率》11%，精轧终轧温 度800~820°C 。 ACC冷却速度8~10°C/S，终冷温度50O~550°C 。回火 温度二520 55(TC，在炉保温时间=50~110分钟。采用实施例1的工艺方法生产的高强度结构用微合金低碳贝氏 体钢Q550D，具有细小均匀贝氏体内部金相组织，晶粒度控制在10 级以上，组织晶粒度差异控制在1.5级以内，力学性能均匀，力学性能达到如下指标有屈服强度580Mpa，抗拉强度700Mpa，低温冲 击韧性-2(TC， Akvl60J的性能。 实施例2:转炉冶炼过程中加入铁水及废钢，铁水与废钢配比为85~95%: 5~15%;然后加入硅锰合金Si》17.0%、 Mn》65.0%、 S《0.04%、 P 《0.25%、 C《1.8%，铁余量；中碳锰铁合金Si《1.5%、 Mn》78.0%、 S《0.03%、 P《0.20%、 C《1.5%，铁余量；低碳铬铁合金Cr》52.0%、 C《0.50%、 Si《3.0%、 P《0.06%、 S《0.05%，铁余量；铌铁合金 Nb>63.0%、 Al《3.0%、 Si《3.0%、 C《0.20o/o、 P《0.20%、 S《0.10%、 铁余量；钼铁:55.0%《Mo《65.0%、 Si《1.5%、 S《0.10%、 P《0.05%、 C《0.跳、Cu《0.50%、 Sb《0.05%、 Sn《0.06%.铁余量；镍板 镍99.9~100°/。，杂质余量；钒铁V》50.0%、 C《0.75%、 Si《2.5%、 P《0.10%、 S《0.05%、 Al《0.8%、 Mn《0.50%;硼铁14.0%《B《 19.0%、 Si《4.0%、 P《0.10%、 S《0.01%、 C《0.1%、 Al《6.0%;硅 铝钡Si>35.00%、 AD 12.00%、 Ba> 18.00%、 Al+Ba》30.00%、 P 《0.05%、 S《0.腦;硅转钡Si》50.0%、 Ba>13.5%、 Ca>12.5%、 Ba+Ca》28.0%、 P《0.10%、 S《0.15%，铝铁Al》70.0%，铁余量。 然后经过LF炉精炼，精炼温度1500~1650°C;成分微调，造渣脱 氧，精炼时间》35分钟，全程吹氩搅拌，精炼渣碱度CaO/Si02: 4.0; 对化学成分进行微调，使其达到钢的内控要求；VD炉真空脱气处理: 在0.5tor的真空下，保持真空时间15 22分钟之间，使出站钢水氢含 量《2.0PPm;在1520 155(TC进行连铸，铸成260mmX2100mm、260mm X 2280mm板坯。加热炉加热温度在1190 125(TC之间；粗轧开轧温度^100(TC， 有连续2道次压下率》15%;精轧每道次压下率》10%，精轧终轧温 度820 84(TC。 ACC冷却速度10~15°C/S,终冷温度450 500°C。回 火温度二550 58(TC，在炉保温时间=50~110分钟。采用实施例2的工艺方法生产的高强度结构用微合金低碳贝氏 体钢Q550D，具有细小均匀贝氏体内部金相组织，晶粒度控制在11 级以上，组织晶粒度差异控制在1.5级以内，力学性能均匀，力学性 能达到如下指标有屈服强度590Mpa，抗拉强度710Mpa，低温冲 击韧性-2(TC， Akvl40J的性能。用上述方法生产的高强度结构用微合金低碳贝氏体钢，具有强度 高、韧性好、优良的低温韧性、优秀的加工性能及优良的焊接性能， 能够满足煤机行业、工程机械行业和钢构行业用钾的要求
权利要求
1.一种高强度微合金低碳贝氏体钢，包括合金元素的质量百分比为碳＝0.03～0.08，硅＝0.20～0.35，锰＝1.50～1.60，磷≤0.015，硫≤0.005，铌，钛＝0.008～0.02，铝＝0.02～0.05，镍＝0.10～0.15，铬，钼，钒、铁余量和不可避免的杂质，其特征在于合金元素的质量百分比中加入硼＝0.0008～0.002，而且铌＝0.04～0.06，铬＝0.20～0.35，钼＝0.10～0.15，钒＝0.02～0.04。
2. --种高强度微合金低碳贝氏体钢的生产々法，包括原料准备(I) 至成品入库(11),其特征在于在原料准备(1)和成品入库(II) 之间的工艺流程为转炉冶炼(2)、 LF精炼(3)、 VD真空 脱气(4)、连铸(5)、加热炉加热(6)、粗轧(7)、精轧(8)、 ACC 控冷(9)和回火处理(10)。
3. 根据权利要求2所述的高强度微合金低碳贝氏体钢的生产方 法，其特征在于:所述LF精炼(3)的工艺方法:精炼温度为1500~1650 °C;化学成分微调，造渣脱氧，精炼时间^35分钟，全程吹氩搅拌， 精炼渣碱度CaO/SiO2S5.0。
4. 根据权利要求3所述的高强度微合金低碳贝氏体钢的生产方 法，其特征在于所述VD真空脱气(4)的工艺方法在0.5tor的 工作真空度条件下，保持真空时间15分钟以上；对钢水进行脱氮、 氢、氧处理，出站钢水中氮含量^45PPm，氢含暈^2.5PPm，氧含量 s30PPm。
5. 根据权利要求4所述的高强度微合金低碳贝氏体钢的生产方法，其特征在于所述加热炉加热(6)的工艺方法加热温度在119CH125Crc之间，220mm厚度板坯要求加热时间^3小时30分钟， 均热时问^30分钟，260mm厚度板坯要求加热时问^4小时，均热时 间^40分钟。
6. 根据权利要求5所述的高强度微合金低碳贝氏体钢的生产方 法，其特征在于所述ACC控冷(9)的工艺方法冷却速度二8 15 °C/S，终冷温度=450~550°(:。
7. 根据权利要求6所述的高强度微合金低碳贝氏体钢的生产方 法，其特征在于所述回火处理(10)的工艺方法回火温度=500~600 'C，在炉保温时间=50 "0分钟。
全文摘要
本发明公开了一种高强度微合金低碳贝氏体钢及其生产方法，其主要化学成分质量百分比为碳＝0.03～0.08，硅＝0.20～0.35，锰＝1.50～1.60，磷≤0.015，硫≤0.005，铌＝0.04～0.06，钛＝0.008～0.02，铝＝0.02～0.05，镍＝0.10～0.15，铬＝0.20～0.35，钼＝0.10～0.15，硼＝0.0008～0.002，钒＝0.02～0.04。生产工艺流程为原料准备(1)、转炉冶炼(2)、LF精炼(3)、VD真空脱气(4)、连铸(5)、加热炉加热(6)、粗轧(7)、精轧(8)、ACC控冷(9)、回火处理(10)和成品入库(11)。
文档编号C21D1/00GK101230444SQ20081003040
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月2日 优先权日2008年1月2日
发明者夏政海, 波 曹, 曹志强, 登 罗, 肖九红, 陈奇明 申请人:湖南华菱湘潭钢铁有限公司