本发明涉及一种热轧钢板，特别涉及一种屈服强度600mpa级热轧钢板及其制造方法，属于铁基合金技术领域。
背景技术：
近年来，热轧高强钢的开发和应用越来越受到重视，热轧高强钢广泛应用于工程机械、汽车、铁路、集装箱等行业。对于屈服强度600mpa级的高强度钢的生产，国内外一般都是基于传统的生产工艺流程，采用nb、ti、v、cr、mo、cu、ni等中的一种或多种合击元素的微合金化技术，生产过程控制复杂、成本较高。钢铁行业市场竞争压力仍在逐渐增大，为了提高企业竞争力，需要开发低成本热轧高强钢，降低生产成本。
文献《本钢600mpa级冷成型用热轧高强度钢板的开发》(闵洪刚，本钢技术，2006,2:27-30)介绍了采用低碳，nb、ti复合微合金化，添加适量的mo，配合热连轧的控轧控冷，在1700热连轧机组上开发屈服强度600mpa级低碳微合金高强钢，应用于工程机械、车辆等领域，由于添加了昂贵的mo、nb两种元素，合金成本较高。
文献《600mpa级冷轧高强钢性能及组织研究》(罗青，热加工工艺，2008,37(22):9-12)也提到采用低mn(1.10％)、nb(0.08～0.095％)、v(0.04％)微合金化生产600mpa级冷轧高强钢，热轧带钢经酸洗后，以60％轧制压下率冷轧成约厚1.14mm的薄钢板。虽然mn含量相对较低，但添加了大量的nb、v元素，合金成本较高，此外增加酸洗、冷轧过程，工序成本也较高。
中国专利公开号为cn101538680a的专利申请文件，公开了一种生产屈服强度600mpa级高强钢的方法，基于薄板坯连铸连轧流程，采用nb(0.02～0.08％)、ti(0.06～0.1％)复合添加微合金化技术，生产屈服强度600mpa级别高强钢，虽然工艺简单，但由于添加了的一定量的合金元素nb，合金成本也较高。
文献《600mpa级钛微合金化高强钢的组织与性能研究》(王建锋，武汉科技大学学报，2010,33(6):561-565)介绍了一种基于转炉csp流程屈服强度在600mpa级以上的钛微合金化高强钢。采用低碳(w(c)<0.05％)、高锰、低硫(w(s)<0.003％)、高钛微合金化(0.068％，0.080％，0.090％)，合金成分简单，ti含量较高。所述材料屈服强度在610～640mpa之间，没提到批量工业生产情况。
文献《developmentoftimicroalloyed600mpahotrolledhighstrengthsteel》(yihai-long，journalofironandsteelresearch,international2010,17(12):54-58,64)介绍了一种600mpa级ti微合金化热轧高强钢，其成分c:0.08％，si:0.20％，mn:1.65％，p≤0.015％，s≤0.01％，ti:0.08％，n≤0.005％，al:0.015～0.040％，在1750热连轧机组采用tmcp工艺，终轧温度850℃，卷取温度550℃，冷却速度18℃/s，轧制成品厚度4～12mm，ti合金含量也较高。
因此，现有技术中公开有关屈服强度600mpa热轧高强钢板的技术方案采用两种或两种以上微合金元素(mo-nb-ti、nb-v或者nb-ti)，或大量的单一合金元素来提高强度。在几种常用的合金元素中，mo合金价格最高，其余依次为nb、v，ti合金成本最低，因此，现有技术方案合金成本和资源消耗均较大，进而增加了制造成本。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种屈服强度600mpa级热轧钢板及其制造方法，解决现有屈服强度600mpa级热轧钢板中存在的添加两种或多种合金元素或合金元素含量较高造成制造成本高的技术问题，实现热轧高强钢板低成本制造。
本发明热轧钢板通过采用适量ti微合金化，结合合适的成分和热轧工艺设计，在保证了材料性能的前提下，减少合金使用，降低制造成本。
本发明采用的技术方案是：一种屈服强度600mpa级热轧钢板，其化学成分重量百分比为：c:0.06～0.10％，si:0.05～0.20％，mn:1.20～1.60％，p≤0.02％，s≤0.01％，n≤0.0060％，al:0.015～0.040％，ti:0.04～0.06％，余量为铁和不可避免夹杂。
本发明屈服强度600mpa级热轧钢板的金相组织为细晶粒铁素体和少量的珠光体，组织晶粒度级别为11～13级，热轧钢板的上屈服强度reh≥600mpa，抗拉强度rm≥650mpa，断后伸长率a≥15％，180°弯曲试验，d＝a合格。
本发明所述的屈服强度600mpa级热轧钢板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：
碳：碳含量对提高强度有利，但过高的碳含量会在钢中形成较多粗大脆性的碳化物颗粒，对塑性和韧性不利，碳含量过高还会在钢板中心偏析带，对弯曲性能不利，同时过高的碳含量增加焊接碳当量，不利于焊接加工。而碳含量过低必须要添加大量的合金来提高强度，成本较高，本发明设定的c含量为0.06％～0.10％。
硅：硅固溶在钢板基体中有明显的强化效果，但是硅含量过高对钢板塑性和韧性不利，同时含量过高会在热轧板表面形成严重的难以去除的锈红铁皮，影响产品外观及后续表面处理。本发明限定si含量为0.05％～0.20％。
锰：锰一方面可以起到固溶强化的作用，同时可提高材料淬透性，是提高材料强度重要元素之一，同时能扩大γ区，降低γ→α转变温度，扩大轧制工艺窗口。但mn含量高，容易产生偏析并会降低材料韧性，恶化性能，也会增加碳当量，不利于焊接，进一步增加合金成本。本发明限定mn含量为1.20％～1.60％。
硫和磷：硫和磷元素过高会对材料韧性和塑性有不利影响，而硫和璘过低，又会增加炼钢的脱硫和脱磷成本。为此，本发明限定s≤0.01％，p≤0.02％。
钛：钛在本发明是重要的微合金元素，与nb、v、mo等相比，ti合金的成本最低；钛在高温时形成tin析出相有效细化奥氏体晶粒，在低温时形成tic析出相，比较容易得到细小、弥散的析出相，能够有效提高强度，少量的ti就能得到明显的强化效果。ti加入量过多，对钢板的冲击韧性有不利影响。本发明限定ti含量为0.04％～0.06％。
氮：氮含量过高会严重恶化材料的塑性和韧性，特别是对于ti微合金化高强钢，由于n与ti在高温下结合生产较大尺寸的tin，一方面对材料的韧性产生影响，另一方面会降低钢种与c结合生产细小tic的有效钛含量，从而导致强度降低。因此，本发明限定n≤0.0060％。
一种屈服强度600mpa级热轧钢板的制造方法，该方法包括：
钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分的重量百分比为：c:0.06～0.10％，si:0.05～0.20％，mn:1.20～1.60％，p≤0.02％，s≤0.01％，n≤0.0060％，al:0.015～0.040％，ti:0.04～0.06％，余量为铁和不可避免夹杂；
连铸板坯于1240～1270℃，加热150～240min后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为6道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1050～1150℃；精轧为7道次连轧，在奥氏体未再结晶温度区轧制，精轧结束温度为830～880℃，精轧压下率≥75％；精轧后，钢板厚度为1.2～8.0mm，层流冷却采用前段冷却，层流冷却速度50～150℃/s，卷取温度为500～600℃时卷取得到热轧钢卷。
本发明采取的热轧工艺制度的理由如下：
1、连铸板坯加热温度和加热时间的设定
连铸板坯加热温度和时间的设定在于保证连铸坯中粗大的tin、tic等颗粒的溶解，由于存在一定量的ti，连铸板坯冷却过程中会析出tin、tic等颗粒。板坯加热过程中，需要将粗大的tin、tic等粒子充分溶解，保证在轧后的冷却过程能够析出足够数量的、弥散的、细小的tic等粒子，有效发挥ti的析出强化效果，这对于本发明技术方案非常重要。温度过低或加热时间过短，连铸板坯中原始粗大的tin、tic等粒子不能充分溶解，而温度过高，加热时间过长，板坯原始组织粗大、加上表面氧化脱碳严重，不利于钢板最终性能和表面质量，同时也消耗能源。本发明设定连铸板坯加热温度为1240～1270℃，加热时间为150～240min。
2、粗轧结束温度设定
粗轧轧制过程控制在奥氏体再结晶温度以上轧制，确保得到均匀细小的奥氏体晶粒。因此本发明设定粗轧结束温度为1050℃～1150℃。
3、精轧压下率设定
精轧压下率影响到热轧成品的组织和性能稳定。精轧压下率不够，尤其是厚规格产品组织中易出现混晶，导致强度稳定性较差。压下率越大，即要求精轧入口中间坯厚度越厚，对热连轧飞剪能力提出更高要求。因此综合考虑设备情况、成品组织和性能要求，本发明设定精轧压下率≥75％。
4、精轧结束温度设定
本发明的精轧温度设定有两方面的作用，一方面通过奥氏体未再结晶区轧制，得到内部有变形带的扁平状奥氏体晶粒，在随后的层流冷却过程中转变成细小的铁素体晶粒，发挥细晶强化的作用。另一方面，精轧温度设定还要防止tic粒子大部分提前在变形奥氏体内析出，而在铁素体中无法再析出细小弥散的tic粒子，无法获得足够的强度。因此终轧温度过高，则无法发挥细晶强化作用，终轧温度过低，发生形变诱导析出，导致tic提前在奥氏体区域析出，无法发挥析出强化作用。因此本发明设定精轧结束温度为830～880℃。
5、精轧后层流冷却方式和冷却速度的设定
本发明设定的精轧后的层流冷却速度非常关键，采用快的层流冷却速度来抑制铁素体晶粒的长大和tic在高温段的析出。快速使得在较低温度下的铁素体内析出细小弥散的tic粒子成为可能。冷却速度过慢，无法抑制tic在高温变形奥氏体中的提前析出；冷却过快过快，会对对钢板韧性不利，也会对板形带来很大影响。因此本发明层流冷却采用前段冷却，层流冷却速度50～150℃/s。
6、卷取温度设定
卷取温度主要影响带钢的组织和性能。卷取温度过高有利于tic粒子的析出，但铁素体晶粒也会急剧长大，降低带钢强度；卷取温度过低，则不利于tic粒子的析出，不能较好的发挥析出强化效果，综合考虑，本发明设定热轧卷取温度为500～600℃。
本发明方法生产的屈服强度600mpa级热轧钢板，其金相组织为细晶粒铁素体和少量的珠光体，组织晶粒度级别为11～13级，热轧钢板的上屈服强度reh≥600mpa，抗拉强度rm≥650mpa，断后伸长率a≥15％，180°弯曲试验，d＝a合格。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明通过采用ti微合金化的成分设计和热轧工艺设计，得到了一种不含有其他合金元素的屈服强度600mpa级热轧高强钢板，能够起到减少合金使用、降低生产成本的效果。2、本发明热轧工艺的特点在于通过合适的板坯加热温度、热轧终轧温度、轧制速度、轧后冷却速度以及卷取温度的工艺设计，充分发挥细晶强化和tic粒子的析出强化，得到的屈服强度600mpa级热轧高强钢板具有高强度、高塑性等优点。3、本发明减少了合金使用种类和用量，减少了合金消耗、能源消耗，降低了生产成本。
附图说明
附图1是本发明热轧钢板实施例4的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例1～4对本发明做进一步说明。
表1为本发明实施例钢的化学成分(按重量百分比计)，余量为铁及不可避免杂质。
表1本发明实施例钢的化学成分，单位：重量百分比。
通过转炉熔炼得到符合化学成分要求的钢水，钢水经lf钢包精炼炉精炼工序吹ar处理，rh炉进行真空循环脱气处理和成分微调，后进行板坯连铸得到连铸板坯；连铸板坯厚度为210～230mm，宽度为900～1600mm，长度为8500～11000mm。
炼钢生产的定尺板坯送至加热炉再加热，出炉除鳞后送至热连轧机组轧制。通过粗轧和精轧连轧机组控制轧制，经层流冷却后进行卷取，层流冷却采取前段冷却，产出合格热轧钢卷。热轧钢板的厚度为1.2～8.0mm。热轧工艺控制参数见表2。
表2本发明实施例热轧工艺控制参数
利用上述方法得到的屈服强度600mpa级热轧钢板，参见图1，热轧钢板的金相组织为细晶粒铁素体和少量的珠光体，组织晶粒度级别为11～13级，热轧钢板的上屈服强度reh≥600mpa，抗拉强度rm≥650mpa，断后伸长率a≥15％，180°弯曲试验，d＝a合格。
将本发明得到的热轧钢板按照《gb/t228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验，按照《gb/t232-2010《金属材料弯曲试验方法》进行弯曲试验，其力学性能见表3。
表3本发明实施例热轧钢板的力学性能
由表3可见，本发明得到的热轧钢板具有高强度、高塑性的优点，同时具有良好弯曲成型性。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。