一种屈服强度620MPa级稀土高强高韧钢的制备方法与流程

本发明涉及冶金材料领域领域，尤其涉及一种屈服强度620mpa级稀土高强高韧钢的制备方法。

背景技术：

1、目前，申请号201210586725.4公布了一种优质高屈服强度结构钢s620ql1钢板及其生产方法，重点介绍了冶炼、轧制和热处理工艺，得到s620ql1力学性能优良。本发明通过稀土元素的作用，既可以适当提高母材的强度和低温冲击韧性，又能重点提高焊接热影响区的低温冲击韧性，保证设备在较低的环境下能够稳定工作。

2、申请号201310173749.1公布了一种易成型高强度中厚钢板的生产方法。重点介绍了通过dq+t工艺生产性能良好、易焊接的q620e钢板。本发明侧重从成分优化着手，配合适当的生产工艺，提高母材强度和低温韧性；在不增加碳当量的情况下，提升焊接热影响区的低温冲击韧性。

3、申请号201310559357.9公布了一种调质高强度q620e特厚钢板的生产方法。重点介绍了采用调质热处理工艺生产100～120mm高强钢。本发明适用于中厚板高强钢生产，利用稀土的净化钢液和细化晶粒的作用，提升母材和焊接低温冲击韧性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种屈服强度620mpa级稀土高强高韧钢的制备方法，使钢板同时具备高强度、优良的低温冲击韧性，以及焊接后脆弱的热影响区具备良好的低温冲击韧性，保证钢板具备优良的综合力学性能和良好的焊接性能，满足工程机械复杂多变的使用工况。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种屈服强度620mpa级稀土高强高韧钢的制备方法，采用铁水预处理-转炉炼钢-lf炉外精炼-rh真空脱气-连铸-加热-除磷-粗轧-精轧-冷却-矫直-离线热处理工艺生产；其特征在于，加热温度1220±20℃，达到完全奥氏体化温度，使板坯组织完全奥氏体化；粗轧采用高温大压下量轧制，保证将柱状晶充分轧碎；终轧温度为790～820℃，保证精轧在完全未再结晶温度区域轧制，使奥氏体不会出现再结晶长大，而是晶粒被拉长、碎化，进而得到均匀细小的奥氏体晶粒，终冷温度为640±15℃；热处理淬火温度890±10℃，保温30～50min，回火温度520～600℃，保温60～80min，最终得到回火索氏体组织。

4、进一步的，所述稀土高强高韧钢质量百分比的化学成分为：c：0.06～0.08％，si：≤0.10％，mn：1.40～1.60％，p：≤0.010％，s：≤0.005％，ni：0.50～0.80％，cr：0.20～0.50％，mo：0.20～0.45％，nb：0.010～0.020％，v：0.025～0.045％，ti：0.010～0.030％，al：0.030～0.050％，ce：0.0015～0.0040％，其余为fe及不可避免夹杂，质量分数共计为100％。

5、进一步的，具体包括：

6、(1)其质量百分比的化学成分为：：c:0.065％，si：0.08％，mn：1.47％，p：0.010％，s：0.002％，ni：0.57％，cr：0.23％，mo：0.28％，nb：0.013％，v：0.028％，ti：0.013％，al：0.044％，ce：0.0023％，其余为fe及不可避免夹杂，质量分数共计为100％；

7、(2)铁水预处理：铁水脱硫预处理后，s含量≤0.003％；

8、(3)转炉炼钢：转炉采用低硫废钢，出钢温度1628℃；

9、(4)lf精炼：全程吹氩气，然后加入低碳铬铁、铌铁、钼铁等调整成分；

10、(5)rh精炼：喂入硅钙线，喂丝后软吹时间13min；

11、(6)连铸：采用电磁搅拌和轻压下，轻压下总量9mm，拉速控制在1.0m/min，保证铸坯质量；

12、(7)加热工艺：板坯冷装入炉，在炉时间316min，出炉温度1212℃；

13、(8)热轧工艺：采用多道次将铸坯轧制到目标厚度，其中粗轧采用展宽轧制，改善钢板各向异性，使横纵向性能趋于一致；精轧终轧温度控制在801℃，终轧温度tf满足：ar3＜tf＜tnr，使板坯在奥氏体完全未再结晶区轧制，可以细化奥氏体晶粒和冷却后的组织；终冷温度为648℃；轧制规格16mm；

14、(9)热处理工艺：淬火温度892℃，保温33min，回火温度601℃，保温62min；

15、(10)焊接工艺：采用气体保护焊，保护气体为90％ar+8％co2+2％o2三元混合气体，热输入量12.5kj/cm。

16、进一步的，具体包括：

17、(1)其质量百分比的化学成分为：：c:0.072％，si：0.08％，mn：1.51％，p：0.009％，s：0.002％，ni：0.58％，cr：0.34％，mo：0.38％，nb：0.015％，v：0.035％，ti：0.016％，al：0.048％，ce：0.0032％，其余为fe及不可避免夹杂，质量分数共计为100％；

18、(2)铁水预处理：铁水脱硫预处理后，s含量≤0.003％；

19、(3)转炉炼钢：转炉采用低硫废钢，出钢温度1634℃；

20、(4)lf精炼：全程吹氩气，然后加入低碳铬铁、铌铁、钼铁等调整成分；

21、(5)rh精炼：喂入硅钙线，喂丝后软吹时间12min；

22、(6)连铸：采用电磁搅拌和轻压下，轻压下总量9mm，拉速控制在1.0m/min，保证铸坯质量；

23、(7)加热工艺：板坯冷装入炉，在炉时间322min，出炉温度1225℃；

24、(8)热轧工艺：采用多道次将铸坯轧制到目标厚度，其中粗轧采用展宽轧制，改善钢板各向异性，使横纵向性能趋于一致；精轧终轧温度控制在815℃，终轧温度tf满足：ar3＜tf＜tnr，使板坯在奥氏体完全未再结晶区轧制，可以细化奥氏体晶粒和冷却后的组织；终冷温度为652℃；轧制规格32mm；

25、(9)热处理工艺：淬火温度891℃，保温42min，回火温度558℃，保温68min；

26、(10)焊接工艺：采用气体保护焊，保护气体为90％ar+8％co2+2％o2三元混合气体，热输入量13.1kj/cm。

27、进一步的，具体包括：

28、(1)其质量百分比的化学成分为：：c:0.078％，si：0.07％，mn：1.58％，p：0.010％，s：0.001％，ni：0.72％，cr：0.48％，mo：0.42％，nb：0.012％，v：0.042％，ti：0.025％，al：0.052％，ce：0.0038％，其余为fe及不可避免夹杂，质量分数共计为100％；

29、(2)铁水预处理：铁水脱硫预处理后，s含量≤0.003％；

30、(3)转炉炼钢：转炉采用低硫废钢，出钢温度1636℃；

31、(4)lf精炼：全程吹氩气，然后加入低碳铬铁、铌铁、钼铁等调整成分；

32、(5)rh精炼：喂入硅钙线，喂丝后软吹时间13min；

33、(6)连铸：采用电磁搅拌和轻压下，轻压下总量9mm，拉速控制在1.0m/min，保证铸坯质量；

34、(7)加热工艺：板坯冷装入炉，在炉时间332min，出炉温度1228℃；

35、(8)热轧工艺：采用多道次将铸坯轧制到目标厚度，其中粗轧采用展宽轧制，改善钢板各向异性，使横纵向性能趋于一致；精轧终轧温度控制在818℃，终轧温度tf满足：ar3＜tf＜tnr，使板坯在奥氏体完全未再结晶区轧制，可以细化奥氏体晶粒和冷却后的组织；终冷温度为649℃；轧制规格45mm；

36、(9)热处理工艺：淬火温度893℃，保温48min，回火温度522℃，保温72min；

37、(10)焊接工艺：采用气体保护焊，保护气体为90％ar+8％co2+2％o2三元混合气体，热输入量13.5kj/cm。

38、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

39、钢板母材屈服强度rp0.2控制在646～697mpa，抗拉强度rm控制在716～754mpa，延伸率a控制在18.0～19.5％，-60℃冲击功控制在290j以上；焊接热影响区-60℃冲击功在180j以上。

40、通过稀土元素的作用以及其及其成分及工艺的配合，提高母材强度和韧性，特别是焊接热影响区低温冲击韧性，实现材料的高强、高韧，从而保证工程机械设备具有良好的综合机械性能。

41、本发明材料主要应用于各类重型汽车、自卸车的车架以及车厢侧板、挡板等结构件，使用高强高低温韧性钢既可以满足设备在较低温度环境下的使用要求，又可以避免设备在多变载荷下产生开裂。