一种屈服强度1100MPa级含Cu低合金高强钢及其制造方法与流程

本发明涉及低合金高强钢生产，尤其涉及一种屈服强度1100mpa级含cu低合金高强钢及其制造方法。

背景技术：

1、传统高强钢主要通过添加大量合金元素、提高碳含量的方式来获得良好的强韧性匹配，而高的碳含量和合金含量会导致焊接性严重恶化。随着微合金化技术的蓬勃发展，低合金高强钢的设计理念和性能也在不断发展和提高，升级的低合金高强钢以其相对较低的成本、高强度、高韧性、易焊接、易加工等优点，被广泛地应用在石油运输管道、高层建筑结构、桥梁、铁路交通和挖掘设备等众多领域，不但可以增加构件载荷能力、提高安全性能，而且还可减轻自身重量，符合节能、环保发展要求。

2、公开号为cn 114058815 a的中国专利申请公开了“一种1150mpa级高强度高韧性易焊接纳米钢及其制备方法”，采用含cu纳米相沉淀强化，nb、ti微合金强化配合调质处理获得强韧性匹配，屈服强度高于1150mpa，但其钢中ni含量高于6％，生产成本较高。

3、公开号为cn 110358970 a的中国专利申请公开了一种“屈服强度1100mpa级的焊接结构贝氏体高强钢及其制备方法”，其产品为cu--ni-al成分体系，采用在线淬火+时效处理工艺获得纳米级析出强化相以达到屈服强度1100mpa要求，但其-40℃低温冲击韧性低于60j，韧性较差。

4、公开号为cn 110358971 a的中国专利申请公开了“一种屈服强度1300mpa级的低碳超高强钢及其制备方法”，其产品为cu--ni-cr-al成分体系，采用在线淬火+时效处理工艺获得纳米级析出强化相以达到屈服强度1300mpa要求，但其-60℃低温冲击韧性低于50j，韧性较差。

5、公开号为cn 104513936 a的中国专利申请公开了“一种屈服强度1100mpa级调质高强钢及其生产方法”，其钢中c含量为0.17～0.21％，碳含量较高，会明显恶化超高强钢的焊接性能。

6、公开号为cn 106834942 a的中国专利申请公开了“一种含铜纳米相强化中锰钢及其制备方法”，其钢板属于中锰汽车钢，强塑积高于30gpa％，抗拉强度在1400mpa以上，但其钢中mn＞6％且ni、w、mo、al含量较高，生产成本高。

7、上述公开的专利文献所涉及的钢种及生产方法均存在一定缺陷，不能完全适用高强钢在不同领域的使用要求，而如何采用适宜的化学成分及合理的生产工艺生产出一种高强度、优异韧塑性的含cu低合金高强钢板，是本领域亟待解决的技术难点之一。

技术实现思路

1、本发明提供了一种屈服强度1100mpa级含cu低合金高强钢及其制造方法，通过cu、al、mn、ni、si以及mo、zr等元素的协同作用，采用“离线淬火+高温回火”工艺，形成含cu纳米亚稳相弥散析出及zr和/或mo碳化物沉淀析出，配合固溶强化，使所生产的钢板具有高强度、优异的低温韧性、良好的焊接性能和冷成型性能，同时相比于传统高强合金钢具有成本优势。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种屈服强度1100mpa级含cu低合金高强钢，钢中化学成分按重量百分比计为c：0.015％～0.050％，si：0.85％～0.95％，mn：0.45％～0.65％，p≤0.010％，s≤0.005％，cr：0.85％～1.00％，ni：2.30％～2.70％，cu：2.25％～2.65％，zr：0.105％～0.180％，mo：0.15％～0.30％，alt：0.195％～0.295％；ni/cu比控制在1～1.2；余量为fe和不可避免的杂质。

4、进一步的，所述钢中含有cu纳米亚稳相弥散析出及zr/mo碳化物沉淀析出。

5、进一步的，成品钢板的屈服强度≥1100mpa，抗拉强度≥1140mpa，断后伸长率≥16％，断面收缩率≥55％，-60℃纵向冲击功kv2≥80j。

6、一种屈服强度1100mpa级含cu低合金高强钢的制造方法，生产过程包括冶炼、连铸、加热、轧制及热处理；具体控制过程如下：

7、1)冶炼；

8、包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼及rh真空处理过程；其中，lf精炼上机前钢包静吹氩，吹氩时间大于15min，rh循环时间大于12min；

9、2)连铸；

10、控制中间包过热度为19～22℃，投入动态轻压下和电磁搅拌；连铸坯进行缓冷，缓冷温度480～500℃，缓冷时间大于72h；

11、3)加热；

12、预热段加热速率为7～9℃/min；加热段加热速率为10～13℃/min，加热温度为1245～1280℃；均热段保温时间大于36min；加热总时间为212～260min；

13、4)轧制；

14、采用两阶段控制轧制；粗轧终轧温度为1083～1123℃；精轧开轧温度为820～940℃，精轧终轧温度为785℃～837℃；精轧压下率控制在66％～72％；

15、5)热处理；

16、采用离线淬火+高温回火工艺；淬火温度为880～900℃，保温40～80min后水冷至室温；在500～520℃进行回火，保温时间为80～120mm/min，最后空冷至室温。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1)通过cu、al、mn、ni、si以及mo、zr等元素的协同作用，采用“离线淬火+高温回火”工艺，形成含cu纳米亚稳相弥散析出及zr和/或mo碳化物沉淀析出，配合固溶强化，使所生产的钢板具有优高强度、优异的低温韧性和良好的焊接性能；

19、2)成品钢板的屈服强度≥1100mpa，抗拉强度≥1140mpa，断后伸长率≥16％，断面收缩率≥55％，-60℃纵向冲击功kv2≥80j。

技术特征：

1.一种屈服强度1100mpa级含cu低合金高强钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计为c：0.015％～0.050％，si：0.85％～0.95％，mn：0.45％～0.65％，p≤0.010％，s≤0.005％，cr：0.85％～1.00％，ni：2.30％～2.70％，cu：2.25％～2.65％，zr：0.105％～0.180％，mo：0.15％～0.30％，alt：0.195％～0.295％；ni/cu比控制在1～1.2；余量为fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种屈服强度1100mpa级含cu低合金高强钢，其特征在于，所述钢中含有cu纳米亚稳相弥散析出及zr和/或mo碳化物沉淀析出。

3.根据权利要求1所述的一种屈服强度1100mpa级含cu低合金高强钢，其特征在于，成品钢板的屈服强度≥1100mpa，抗拉强度≥1140mpa，断后伸长率≥16％，断面收缩率≥55％，-60℃纵向冲击功kv2≥80j。

4.如权利要求1～3任意一种所述屈服强度1100mpa级含cu低合金高强钢的制造方法，其特征在于，生产过程包括冶炼、连铸、加热、轧制及热处理；其中轧制及热处理过程控制如下：

5.如权利要求4所述一种屈服强度1100mpa级含cu低合金高强钢的制造方法，其特征在于，其中冶炼、连铸及加热过程控制如下：

技术总结
本发明涉及一种屈服强度1100MPa级含Cu低合金高强钢及其制造方法，钢中化学成分为C：0.015％～0.050％，Si：0.85％～0.95％，Mn：0.45％～0.65％，P≤0.010％，S≤0.005％，Cr：0.85％～1.00％，Ni：2.30％～2.70％，Cu：2.25％～2.65％，Zr：0.105％～0.180％，Mo：0.15％～0.30％，Alt：0.195％～0.295％；Ni/Cu比控制在1～1.2；余量为Fe和杂质。通过Cu、Al、Mn、Ni、Si以及Mo、Zr等元素的协同作用，采用“离线淬火+高温回火”工艺，形成含Cu纳米亚稳相弥散析出及Zr和/或Mo碳化物沉淀析出，配合固溶强化，使所生产的钢板具有优高强度、优异的低温韧性、焊接性能及冷成型性能。

技术研发人员：张瑞琦,刘志伟,孙傲,郭晓宏,孙杭,严平沅,杨玉,许成,孙绍广,许磊
受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13