一种经济型空冷双相低屈强比钢板及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种经济型空冷双相低屈强比钢板及其生产工艺，包括以下重量百分比含量的化学成分组成：C：0.07～0.09％，Si：0.70～0.90％，Mn：1.90～2.10％，P≤0.015％，S≤0.008％，Cr：0.90～1.10％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过控制Mn/C比为21～25，Si+Mn+Cr含量为3.5％～3.7％，采用低温轧制工艺，轧后空冷即可得到铁素体+马氏体双相组织，制得的钢板成品厚度≥15mm，屈服强度Rp0.2≤440MPa，抗拉强度Rm≥690MPa，断后伸长率≥14％，屈强比(Rp0.2/Rm)≤0.64，-20℃冲击功≥60J。
【专利说明】一种经济型空冷双相低屈强比钢板及其生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低屈强比钢板，特别涉及一种经济型空冷双相低屈强比钢板及其
生产工艺。
【背景技术】
[0002]高强钢是重要的工程结构材料之一，广泛应用于桥梁结构、建筑结构、机械制造等领域中。高强钢各项性能中的一个重要技术指标是屈强比，在安全性要求较高的工程构件中，对所用钢板的屈强比均有严格的要求。随着高强钢强度等级的提升，屈强比这一安全性指标的要求也越来越高。同时，随着社会和经济的发展，钢铁工业面临着资源价格高涨、需求趋缓、环境等问题。因此，减少钢材的合金添加量，减少生产工序，开发出经济型、具有优良综合机械性能和使用性能的低屈强比钢铁材料，已成为钢铁企业的一项重要研究方向。
[0003]目前已有不少低屈强比钢板的制造专利，从成分来看，大多加入了贵重金属如 N1、Mo 等，增加了钢板的生产成本，如 CN101619423A, CN101775552A, CN101497972A,CN101660108A, CN101660099A, CN101775561A, CN101985725A, CN101649420A 等，采用的是N1、Mo、Cu成分体系，增加了合金成本。从生产工艺特点来看，目前低屈强比钢板的研制和生产，大部分都是采用离线热处理的方法，以获得低屈强比高强度的性能要求，例如CN1786246A, CN101328564A, CN101260495A, CN101613828A, CN102011068A 等专利采用亚温淬火、亚温淬火+回火等热 处理工艺，虽然用上述方法可以大幅度降低钢板的屈强比，但多出的热处理工序使得生产周期较长，成本增加，生产效率低。
[0004]专利CN101857942A，CN102212743A等采用不含N1、Mo成分体系，且其组织为铁素体+马氏体双相组织，但其生产钢板为卷板，厚度< 10_，而本发明的高强钢板为宽厚板，厚度> 15_。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种经济型空冷双相低屈强比钢板及其生产工艺艺。通过对合金成分合理设计，控制Mn/C比为21~25，Si+Mn+Cr含量为3.5%~3.7%，采用低温轧制工艺，轧后空冷即可得到铁素体+马氏体双相组织，制得的钢板成品厚度≥ 15mm,屈服强度Rpa 2 ≤ 440MPa,抗拉强度Rm≥690MPa,断后伸长率≥14 %，屈强比(RpCl.JRm) ≤ 0.64, -20°C冲击功≥ 60J。
[0006]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]所述钢板以重量百分比计的化学成分组成如下:C:0.07~0.09%，S1:0.70~
0.90%, Mn:1.90 ~2.10%, P ≤ 0.015%, S ≤ 0.008%, Cr:0.90 ~1.10%，其余为 Fe 和不可避免的杂质，并满足Mn/C比为21~25，Si+Mn+Cr含量为3.5%~3.7%。
[0008]以下对本发明的经济型空冷双相低屈强比钢板中所含组分的作用及其用量的选择具体分析说明:
[0009]C:C 一方面具有扩大铁碳合金的奥氏体相区、稳定奥氏体的作用；另一方面又具有使钢产生加工硬化的作用。随着含碳量的提高，钢的韧性下降，其韧脆转变温度升高。因此，为了保证钢具有良好的低温韧性，应尽量降低钢的含碳量。本发明中，C含量选择在
0.07 ~0.09%。
[0010]Si =Si虽然可以增加钢的强度，但同时使钢的韧脆转变温度升高，因此Si含量控制在 0.70 ~0.90%。
[0011]Mn =Mn在一定条件下具有稳定奥氏体、提高钢的低温韧性的作用，但过量的Mn易形成偏析。为了保证钢具有良好的低温韧性，应尽量降低钢的含碳量并适当提高其含锰量，控制钢的锰碳比(Mn/C)为21~25。
[0012]Cr:Cr对钢中的奥氏体具有两方面的作用，一方面缩小奥氏体相区，促使形成铁素体；另一方面，当温度降低时，阻碍和延迟奥氏体向马氏体的转变，具有抑制相变的作用。因此Cr的含量控制在0.9~1.10%。
[0013]P、S:P、S为钢中 的有害元素，实际生产中控制越低越好，但是考虑到炼钢可操作性和成本，控制 P≤0.015%, S ≤ 0.008%o
[0014]一种经济型空冷双相低屈强比钢板的生产工艺，其包括如下步骤:
[0015]I)按上述成分熔炼并连铸成板坯，对连铸坯进行加热，加热温度为1150~1180 0C ；
[0016]2)控制轧制，粗轧开轧温度≤990°C，粗轧终轧温度≥900°C，粗轧总压下量为35~65%，之后待温；待温时采用中间坯冷却装置进行浇水冷却，当温度冷却至800°C以下时，进行精轧，精轧开轧温度780~800°C，精轧终轧温度为700~720°C，精轧总压下量为45~75% ;轧后置冷床上空冷至室温。
[0017]本生产工艺中，粗轧采用较低的温度，为900~990°C，其目的是，奥氏体变形过程中会发生动态再结晶，或者在变形之后的道次间隔时间内发生静态再结晶，通过再结晶过程的反复进行，得到细小的奥氏体晶粒；待温时采用中间坯冷却装置进行冷却，有两个目的，一是可使得粗轧过程中的再结晶晶粒迅速降至再结晶温度以下而来不及长大，防止奥氏体晶粒粗化，二是可以减少待温时间，加快生产节奏；采用800~700°C进行低温精轧，其总压下量为45~75%，目的是通过大量的变形来促使形变诱导铁素体相变的产生，使得组织中优先发生铁素体相变，而残余的奥氏体在后续空冷过程中发生马氏体转变，从而得到空冷铁素体+马氏体双相组织的目的。
[0018]本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果:
[0019]1、本发明合金成分中未添加高成本的Nb、V等细化晶粒元素，仅通过控制轧制工艺来细化晶粒，达到高强高韧的目的。合金成分中未添加昂贵的N1、Mo等提高低温韧性和促进相变的元素，仅通过控制Mn/C比在21~25，采用低温轧制后，通过形变诱导铁素体相变来保证钢板的低温韧性，控制Si+Mn+Cr在3.5%~3.7%之间，可保证控轧后，在空冷过程中发生马氏体相变。
[0020]2、通过合理设计化学成分，控制Mn/C比为21~25，Si+Mn+Cr含量为3.5 %~
3.7%，采用低温轧制+空冷工艺，可得到屈服强度Rpa2 ≤ 440MPa，抗拉强度Rm≥690MPa,断后伸长率≥14%，屈强比(RpQ.2/Rm) ≤ 0.64，-20°C冲击功≥60J的铁素体+马氏体双相钢。[0021]3、空冷双相低屈强比钢板成分简单，无任何贵重合金元素，生产工艺宽松，无控冷，无需后续热处理，周期短，成本低，生产效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为实施例1中钢板纵截面1/4处500倍和1000倍的显微组织照片；
[0023]图2为实施例2中钢板纵截面1/4处500倍和1000倍的显微组织照片；
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图及若干较佳实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但不限于此。
[0025]实施例1
[0026]该钢由以下组分组成(wt%):C:0.08%, Si:0.80%, Mn:2.0%, P ≤ 0.015%,S≤0.008%, Cr:0.90%，其余为Fe和不可避免的杂质，并满足Mn/C比为25，Si+Mn+Cr含量为3.7%。
[0027]I)按上述成分熔炼并连铸成板坯，对连铸坯进行加热，加热温度为1150~1180 0C ；
[0028]2)控制轧制，粗轧开轧温度≤990°C，粗轧终轧温度≥900°C，粗轧总压下量为35~65%，之后待温；待温时采用中间冷却装置进行浇水冷却，当温度冷却至800°C以下时，进行精轧，精轧开轧温度780~800°C，精轧终轧温度为700~720°C，精轧总压下量为45~75% ;成品板厚为15mm，轧后置冷床上空冷至室温。
[0029]得到钢板的力学性能见表1。
[0030]实施例2
[0031]该钢由以下组分组成(wt%):C:0.08%, Si:0.80%, Mn:1.9%, P ≥ 0.015%,S ≤ 0.008%,Cr:0.9%,其余为Fe和不可避免的杂质，并满足Mn/C比为23.8，Si+Mn+Cr含量为3.6 %。
[0032]I)按上述成分熔炼并连铸成板坯，对连铸坯进行加热，加热温度为1150~1180 0C ；
[0033]2)控制轧制，粗轧开轧温度≤990°C，粗轧终轧温度≥900°C，粗轧总压下量为35~65%，之后待温；待温时采用中间冷却装置进行浇水冷却，当温度冷却至800°C以下时，进行精轧，精轧开轧温度780~800°C，精轧终轧温度为700~720°C，精轧总压下量为45~75% ;成品板厚为15mm，轧后置冷床上空冷至室温。
[0034]得到钢板的力学性能见表1。
[0035]表1本发明实施例1、2涉及的空冷双相低屈强比钢板力学性能
[0036]
【权利要求】
1.一种经济型空冷双相低屈强比钢板，其特征在于所述钢板以重量百分比计的化学成分组成如下:c:0.07 ~0.09%, Si:0.70 ~0.90%, Mn:1.90 ~2.10%, P ≤ 0.015%,S≤0.008%,Cr:0.90~1.10%，其余为Fe和不可避免的杂质，且满足Mn/C比为21~25，Si+Mn+Cr 含量为 3.5 % ~3.7 %。
2.根据权利要求1所述一种经济型空冷双相低屈强比钢板的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤: 1)按上述成分熔炼并连铸成板坯，对连铸坯进行加热，加热温度为1150~1180°C； 2)控制轧制，粗轧开轧温度≤990°C，粗轧终轧温度> 900°C，粗轧总压下量为35~65%，之后待温；待温时，采用中间坯冷却装置进行浇水冷却，当钢板温度冷却至800°C以下时，进行低温轧制，精轧开轧温度为780~800°C，精轧终轧温度为700~720°C，精轧总压下量为45~75% ;轧后置冷床上空冷至室温。
3.根据权利要求1所述一种经济型空冷双相低屈强比钢板的生产工艺，其特征在于，轧后空冷即可得到铁素体+马氏体双相组织，钢板成品厚度≥ 15mm。
4.根据权利要求1所述一种经济型空冷双相低屈强比钢板的生产工艺，其特征在于，屈服强度Rpa2 ≤440MPa，抗拉强度Rm≥690MPa,断后伸长率≥14%，屈强比(Rpa2/Rm) ≤0.64, -20°C冲击功≥ 60J。
【文档编号】C22C38/38GK103981452SQ201410230874
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】镇凡, 张宽, 曲锦波 申请人:江苏省沙钢钢铁研究院有限公司