专利名称：一种600MPa级别高强工程机械用钢及其生产方法
技术领域：
本发明属于工程机械用钢技术领域，特别是涉及一种600MPa级别高强工程机械 用钢及其生产方法。
背景技术：
高强工程机械用钢是以C-Mn钢为基础加入Mo、Nb、V、Ti等微合金元素的低合金 高强度钢。目前，高强度钢板在工程机械行业和煤矿机械行业得到广泛应用，需求厚度以 4-80mm为主，其中，20mm以下厚度钢板主要为板卷开平类产品，绝大多数被应用于工程机 械行业，用于制造起重机吊臂、车架等；20mm以上厚度钢板主要为中厚板类产品，多数被应 用于煤矿机械行业。由于热轧板卷没有中厚板那样强的控制控冷手段，往往需要添加更多 合金元素，提高了成本，并且板卷在使用过程中需要开平，残余应力对板形影响很大，为了 减小或消除残余应力影响，板卷在生产过程中多采用平整矫直和热处理工艺，也增加了成 本。国内只有宝钢、鞍钢、武钢等少数几家生产600级高强钢板，大多添加Mo、V等贵金属， 控轧控冷加热处理生产，其工序复杂、成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种600MPa级别高强工程机械用钢及其生产方法，无需添 加Mo、V等昂贵元素，采用动态轻压下技术，有效控制中心偏析和中心疏松，使其具有高强 度的同时保持高的韧性，并采用轧后入保温坑缓冷的方法消除残余应力，生产出屈服强度 在600MPa以上的高强工程机械用钢热轧板卷，热轧板卷在-20°C V型夏比冲击功> 40J。本发明的目的可以通过以下措施来实现本发明涉及一种600MPa级高强工程机械用钢热轧板卷的化学成分按重量百分比 为 C 0. 06-0. 09%, Si 0. 15-0. 25%, Mn 1. 4-1. 6%, P 彡 0. 020%, S 彡 0. 010%, Alt 0. 020-0. 060%, Nb 0. 040-0. 060%, Ti 0. 09-0. 12%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。本发明的600MPa级高强工程机械用钢热轧板卷无需添加Mo、V等昂贵元素，仅在 C-Mn钢基础上复合添加Nb、Ti微合金元素，Nb+Ti < 0. 18%。生产600Mpa级高强工程机械用钢热轧板卷的生产方法，包括冶炼、轧制，其特征 在于(1)冶炼采用全保护浇注工艺，即钢包到中间包保护采用长水口加氩封，利用密封 垫圈和氩封来防止空气渗入；中间包到结晶器的注流保护采用SEN的连接加氩封，控制铸 坯的P < 0. 020%、S < 0. 010%、[ο] ^ 20ppm, [N] ^ 30ppm。采用动态轻压下技术，有效 控制中心偏析和中心疏松，保证板卷在高强度的同时保持高的韧性。(2)采用两机架粗轧和六机架精轧模式生产，粗轧阶段采用六道次轧制，精轧阶段 采用六道次精轧，在奥氏体未再结晶区压下量65% 70%，终轧温度控制在820 860°C。(3)采用前端层流冷却模式，出精轧后快冷到目标温度，卷取温度控制在550 600°C范围内，冷却速度控制在5 10°C /s。
(4)卷取后30分钟以内放入保温坑进行缓冷。本发明相比现有技术具有以下优点目前国内外主要采用在Nb、Ti基础上添加一定量的Mo、V等合金元素、采用轧后调 质方式进行热处理生产600MPa级高强工程机械用钢热轧板卷。应用本发明的最大优点是 无需添加昂贵的Mo、V等合金元素即可生产出低成本的600MPa级高强工程机械用钢热轧板 卷，并通过板卷缓冷方式消除残余应力，减少开平后的板形不良率，无需平整矫直和其它热 处理方式。应用本发明可以大大降低成本、简化生产流程、提高开平板的成材率，节能降耗， 具体为1、本发明以低成本为路线，无需添加Mo、V等昂贵元素，仅在C-Mn钢基础上复合添 加Nb、Ti微合金元素，Nb+Ti ^ 0. 18%，合金成本比国内现有技术节省210元左右。2、采用全保护浇注工艺，控制铸坯的P彡0.020%、S彡0.010%、[o] ^ 20ppm, [N] ^ 30ppmo采用动态轻压下技术，有效控制中心偏析和中心疏松，保证板卷在高强度的 同时保持高的韧性。3、本发明采用六机架精轧，相比于七机架精轧，可以获得更大的压缩比，尤其在奥 氏体未再结晶区压下量大于65%，促使微合金元素碳氮化物的析出，增加未再结晶奥氏体 晶界、形变带和位错等晶体缺陷，以增加有效晶界面积，提高铁素体形核率，从而细化相变 后铁素体晶粒，获得更加良好的细晶强化效果。细晶强化是唯一可以获得高强度和高韧性 的强化手段，这样可以在减少Mo、V等昂贵元素的使用，降低成本。4、本发明在板卷下线后迅速放入保温坑缓冷以消除残余应力，无需平整矫直和其 它热处理手段。板卷在保温坑自然缓冷至100°c后出坑，充分释放残余应力。在对开平板卷 后横纵向不平度均能控制在5mm以内，满足工程机械用钢的要求。
具体实施例方式下面结合实例对600MPa级高强工程机械用钢热轧板卷及其生产方法进一步祥 述表1列出了本发明用于生产低成本600Mpa高强工程机械用钢热轧板卷的化学 成分。生产方法如下在炼钢厂采用铁水脱硫、210t转炉冶炼、LF炉精炼，处理后使钢 中的化学成分如表1所示，余量为Fe及不可避免的夹杂。再将表1要求的钢水浇铸成 230mmX1300 1800mm断面的板坯，送至热连轧厂。表1本发明的化学成分，wt % 采用控轧控冷的热连轧生产方式，板卷卷取后入缓冷坑缓冷。控制控冷的主要参数包括(1)采用两机架粗轧和六机架精轧模式生产，粗轧阶段采用六道次轧制，精轧阶段 采用六道次精轧，在奥氏体未再结晶区压下量大于65%，终轧温度控制在820 860°C; (2) 采用前端层流冷却模式，出精轧后快冷到目标温度，卷取温度控制在550 600°C范围内， 冷却速度控制在5 10°C /s ； (3)卷取后30分钟内放入保温坑进行缓冷。本发明的低成本600MPa级高强工程机械用钢热轧板卷的生产参数和试验结 果列表于2。从表中可以看出屈服强度大于600MPa，抗拉强度大于700MPa，延伸率大于 19%，，-20°C V型夏比冲击功彡IOOJ0表2本发明工艺控制和试验结果
权利要求
一种600MPa级别高强工程机械用钢，其特征在于该钢的化学成分按重量百分比为C0.06 0.09％、Si0.15 0.25％、Mn1.4 1.6％、P≤0.020％、S≤0.010％、Alt0.020 0.060％、Nb0.040 0.060％、Ti0.09 0.12％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种600MPa级别高强工程机械用钢，其特征在于在C-Mn钢 基础上复合添加Nb、Ti微合金元素，Nb+Ti < 0. 18%。
3.—种生产权利1所述的600Mpa级高强工程机械用钢热轧板卷的方法，包括冶炼、轧 制，其特征在于(1)冶炼采用全保护浇注工艺，控制铸坯的P彡0.020%、S彡0.010%、[ο]彡20ppm， [N]彡 30ppm ；(2)轧制采用两机架粗轧和六机架精轧模式生产，粗轧阶段采用六道次轧制，精轧阶 段采用六道次精轧，在奥氏体未再结晶区压下量65 % 70 % %，终轧温度控制在820 860 0C ；(3)采用前端层流冷却模式，出精轧后快冷到目标温度，卷取温度控制在550 600°C 范围内，冷却速度控制在5 10°C /s ；(4)卷取后30分钟以内放入保温坑进行缓冷。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的冶炼采用全保护浇注工艺是指，钢包 到中间包保护采用长水口加氩封，利用密封垫圈和氩封来防止空气渗入；中间包到结晶器 的注流保护采用SEN的连接加氩封。
全文摘要
一种600MPa级别高强工程机械用钢及其生产方法，属于工程机械用钢技术领域。该钢的化学成分按重量百分比为C0.06-0.09％、Si0.15-0.25％、Mn1.4-1.6％、P≤0.020％、S≤0.010％、Alt0.020-0.060％、Nb0.040-0.060％、Ti0.09-0.12％，其余为Fe及不可避免的杂质。该钢无需添加Mo、V等昂贵元素，采用2机架粗轧和6机架精轧控制轧制、20组层流冷却严格控制控冷，下线后采用保温坑缓冷以消除内应力，可以稳定生产出优良强韧性的低成本热轧板卷，厚度规格为5～16mm，屈服强度可达600MPa以上，-20℃V型夏比冲击功≥40J，适用于工程机械等领域。
文档编号C22C38/14GK101899616SQ20101023713
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者于千, 张鹏程, 李彬, 李明, 李瑞恒, 李飞, 武军宽, 潘辉, 王伦, 王晓东, 赵林, 魏建全 申请人:河北省首钢迁安钢铁有限责任公司;首钢总公司