专利名称：一种落锤断口纤维率大于95%的工程用钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及工程用钢及其生产方法，具体属于低碳、钢板厚度大于20毫米及以上的一种落锤断ロ纤维率大于95%的工程用钢及其生产方法。
背景技术：
随着工业的快速发展，用户对钢材的性能也提出了更高的要求，在要求强度提高的同时，对韧性也提出了更高要求，同时，对钢材的抗落锤撕裂和耐腐蚀性也提出了苛刻的要求。钢板出现落锤撕裂不合格，这是由于钢中存在非金属夹杂物，主要是硫化物和氧化物的作用。由于氧化物的体积分数比硫化物的小得多，所以硫化物是主要问题，因此必须严格控制钢中的硫含量。
对于钢板強度和韧性不断提高，现有技术多是通过合金化及热处理实现的。但其存在的不足是生产成本高，焊接性能差等，从而使钢板厚度的増加和韧性的提高受到了限制。为此，从20世纪60年代始，建立了利用控制轧制温度来细化晶粒的控制轧制技术(CR)，该技术虽对于減少合金，提高钢板焊接性能等发挥了很大的作用，但生产率低，且由于不进行合金化，故不能提高抗拉强度。因此，这种エ艺不能有效地提高钢板的焊接性。70年代后期，研究工作直接转到TMCP技术的开发上，通过CR及加速冷却(ACC)，控制奥氏体相向铁素体相转变，提闻钢板强度和朝性，减少合金消耗，提闻焊接性能。但到目如为止，用于如管线钢的钢板厚度均在20毫米以下，如要增厚到20毫米以上，则现有技术又难以使钢板的落锤撕裂性能满足要求。经检索，中国专利公开号为CN1746326A的专利文献，其公开了ー种组分及重量百分比为C:0. 020 O. 060%、Mn :1. 45 I. 75%、Si :0. I O. 5%、S 彡 O. 0020%、P 0. 004 O. 012%、Nb 0. 050 O. 080%、Ti 0. 005 O. 025%、V 0. 01 O. 06%、Mo 0. 10 O. 30%、Cu く O. 30%、Cu く O. 30%、Ca 0. 0015 O. 0040%、N 彡 O. 0080、Alt :0. 015 O. 045%。虽然其金相组织为针状铁素体，且其_15°C落锤断ロ纤维率为90%，用于石油管线的钢，但其厚度不超过18毫米，不能适应既要满足厚度大于20毫米，又要使其落锤撕裂性优良的用户要求。
发明内容
本发明的目的在于在满足强度及焊接性能的前提下，提供一种钢板厚度大于20毫米，落锤断ロ纤维率大于95%、金相组织为针状铁素体及块状铁素体,且针状铁素体的体积百分比不低于70%的、成分简单、无需进行热处理的工程用钢及匹配的生产エ艺。实现上述目的的措施
一种落锤断ロ纤维率大于95%的工程用钢，其组分及重量百分比含量为C:0. 04 O. 07%, Si 0. 10 O. 30%, Mn :1· 40 I. 65%, Nb 0. 04 O. 06%, Ti 0. 008 O. 025%, Mo O. 15 O. 30%, Ni :0. 20 O. 40%, P ^ O. 012%%，S彡O. 0015%，其余为铁和不可避免的杂质，并满足 20 (Nb+Ti) く Mn, (Mo+Ni) く 10C。
生产ー种落锤断ロ纤维率大于95%的工程用钢的方法，其步骤
1)转炉冶炼并连铸成坯；
2)将铸坯加热到1150 11900C；
3)进行分段轧制在粗轧段，控制粗轧开轧温度不低于1080°C，控制最后两道次的压下率在20 22%，其余轧制道次的压下率不低于15%，控制最后一道次的开轧温度在960 IOOO0C ;常规精轧；
4)进行冷却，钢板在开冷温度为730 750°C下，以20 30°C/秒冷却速度冷却至400 500°C;冷却后的金相组织为针状铁素体及块状铁素体，其中，针状铁素体的体积百分比不低于70% ；
5)空冷至室温； 6)待用。优选的铸坯加热不高于1180°C。优选的粗轧开轧温度不低于1090°C，更优选的粗轧开轧温度不低于1110°C。优选的粗轧最后一道次的开轧温度不低于970°C。优选的钢板开冷温度为740 750°C。优选的冷却速度在25 30°C /秒。优选的冷却温度在450 495 °C
本发明中各组分及主要エ艺的作用及控制的理由
C :碳可以大幅度提高钢的強度，降低钢的屈強比，但是碳含量超过O. 07%时，钢的低温韧性显著恶化，但太低又对强度不利，因此控制在O. 04 O. 07%。Mn :降低钢的下临界点，増加奥氏体冷却的过冷度，细化珠光体组织，以及改善其力学性能，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶粒度粗化和回火脆性的不利趋向。Nb:铌可以显著提高钢的奥氏体再结晶温度，扩大未再结晶区范围，便于实现高温轧制。铌还可以抑制奥氏体晶粒长大，具有显著地细晶强化和析出強化作用。但是在高强度贝氏体钢中，添加过量的铌会促使M-A岛的形成，降低焊接热影响区的韧性。Ti :钛与铌在钢中的作用类似，有较强的细晶强化和析出強化作用。Mo:钥显著推迟奥氏体向铁素体的转变，抑制铁素体和珠光体的形成，促进具有高密度位错亚结构的贝氏体/针状铁素体的形成。使得钢在轧制后一个较宽的冷却速度范围内能够得到贝氏体/针状铁素体组织。但是，过量的钥会导致钢的低温韧性恶化，且钥属于贵重金属，加入量増加会显著提高钢的制造成本。Ni :镍能够有效提高钢的淬透性，具有一定的固溶強化作用，还能显著改善钢的低温韧性，镍还可以提高钢的耐腐蚀性能，但是，过高的镍含量易造成钢板氧化铁皮难以除去，导致钢板表面质量问题，且镍属于贵重金属，加入量増加会显著提高钢的制造成本。P:磷元素増加回火脆性及冷脆敏感性。S硫元素増加钢的热脆性，硫含量高时，对焊接性能不利。在本发明中，对ー下エ艺予以控制，在干
之所以控制粗轧阶段最后两道次的压下率在20 22%，是因为保证奥氏体的晶粒充分破碎；
控制粗轧最后一道次的开轧温度在960 1000°C，是因为保证破碎后的奥氏体的晶粒部充分长大；
控制钢板在开冷温度为730 750°C，是因为保证钢板的组织中有部分的块状铁素体析出，剩余的奥氏体转化为针状铁素体组织的混合组织。控制金相组织为针状铁素体及块状铁素体,且针状铁素体的体积百分比不低于70%，是因为既保证钢板的強度又保证钢板的落锤性能。本发明与现有技术相比，钢板在满足强度及焊接性能的前提下，厚度大于20毫米，落锤断ロ纤维率大于95%、金相组织为针状铁素体及块状铁素体,且针状铁素体的体积百分比不低于70%、成分简单、无需进行热处理从而简化了生产过程，提高了产率，并降低了成本。
图I为本发明钢板的抗落锤撕裂断ロ图片；
图2为本发明钢板的金相组织图。
具体实施例方式下面对本发明予以详细描述
表I为本发明各实施例及对比例的取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要エ艺參数列表；
表3为本发明各实施例及对比例性能监测情况列表；
本发明各实施例按照以下步骤生产
其步骤
1)转炉冶炼并连铸成坯；
2)将铸坯加热到1150 11900C；
3)进行分段轧制在粗轧段，控制粗轧开轧温度不低于1080°C，控制最后两道次的压下率在20 22%，其余轧制道次的压下率不低于15%，控制最后一道次的开轧温度在960 IOOO0C ;常规精轧；
4)进行冷却，钢板在开冷温度为730 750°C下，以20 30°C/秒冷却速度冷却至400 500°C;冷却后的金相组织为针状铁素体及块状铁素体，其中，针状铁素体的体积百分比不低于70% ;晶粒度不小于10级。5)空冷至室温；
6)待用。表I本发明各实施例及对比例的取值列表
权利要求
1.一种落锤断口纤维率>95%的工程用钢，其组分及重量百分比含量为C :0. 04 O. 07%, Si :0. 10 O. 30%, Mn 彡1. 40 I. 65%, Nb :0. 04 O. 06%, Ti :0. 008 O. 025%,Mo :0. 15 O. 30%, Ni :0. 20 O. 40%, P 彡 O. 012%%, S 彡 O. 0015%，其余为铁和不可避免的杂质，并满足 20 (Nb+Ti)彡 Mn, (Mo+Ni)彡 IOC0
2.生产权利要求I所述的一种落锤断口纤维率>95%的工程用钢的方法，其步骤 1)转炉冶炼并连铸成坯； 2)将铸坯加热到1150 11900C； 3)进行分段轧制在粗轧段，控制粗轧开轧温度不低于1080°C，控制最后两道次的压下率在20 22%，其余轧制道次的压下率不低于15%，控制最后一道次的开轧温度在960 IOOO0C ;常规精轧； 4)进行冷却，钢板在开冷温度为730 750°C下，以20 30°C/秒冷却速度冷却至400 500°C;冷却后的金相组织为针状铁素体及块状铁素体，其中，针状铁素体的体积百分比不低于70% ； 5)空冷至室温； 6)待用。
全文摘要
一种落锤断口纤维率大于95%的工程用钢，其组分及wt%含量为C0.04～0.07%，Si0.10～0.30%，Mn1.40～1.65%，Nb0.04～0.06%，Ti0.008～0.025%，Mo0.15～0.30%，Ni0.20～0.40%，P≤0.012%%，S≤0.0015%；生产步骤转炉冶炼并连铸成坯；将铸坯加热；分段轧制；冷却；空冷至室温；待用。本发明在满足强度及焊接性能的前提下，能生产厚度大于20毫米，落锤断口纤维率大于95%、金相组织为针状铁素体及块状铁素体，且针状铁素体的体积百分比不低于70%、成分简单、无需进行热处理从而简化了生产过程，提高了产率，并降低了成本。
文档编号C21D8/02GK102851586SQ20121023786
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者李银华, 王世森, 董汉雄, 徐进桥, 余宏伟, 洪君, 梁宝珠, 易勋, 王孝东, 熊涛, 李德发 申请人:武汉钢铁(集团)公司