保证厚规格高强钢低温韧性的热处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及中厚板技术领域，具体地说，涉及一种保证厚规格高强钢低温韧性的 热处理方法。
【背景技术】
[0002] 低合金高强度钢广泛应用于各类工程机械，随着工程机械设备向着大型化发展， 厚规格高性能高强度工程机械用钢大量应用于工程机械制造等。工程机械用钢需要具有较 高的强度、良好的低温韧性、良好的抗疲劳性能、良好的冷成型性能、良好的焊接性能等。特 别是随着技术的发展，厚规格高强钢生产难度大，特别是低温冲击韧性极不稳定，给用户的 使用带来困扰。
[0003] 专利申请号为201210078314.4,名称为80公斤级超高韧性、极厚钢板及其制造方 法的专利文件，公开了厚规格80公斤级高强钢，但不是基于连铸坯，而是采用模铸钢锭，不 适合于连铸生产线。
[0004] 2012年4月出版的第40卷第2期《钢铁研究》期刊的名称为110mm厚高强度结构钢 Q690D-Z35的研发介绍了一种厚规格Q690D钢板，但同样采用模铸钢锭生产，不适合于以连 铸板坯为原料的生产线。
[0005] 专利申请号为201010227961.8,名称为强韧性、强塑性优良的100公斤级调质钢板 及其制造方法公开了一种厚规格Q690D钢板，但合金元素含量高，Cr、Mo含量下限为0.45 %， Ni含量下限1.3%，且限制了钢板压缩比不小于3.5,对于厚规格钢板要求板坯厚度尺寸较 厚，超过常规连铸线的生产能力。
【发明内容】
[0006]本发明所解决的技术问题是提供一种保证厚规格高强钢低温韧性的热处理方法， 大大提升了厚规格高强钢板的低温冲击韧性。
[0007]技术方案如下：
[0008] -种保证厚规格高强钢低温韧性的热处理方法，步骤包括淬火、回火和二次低温 回火;淬火温度为860-930°C，淬火保温时间为15-25分钟；回火温度为600-650°C，回火保温 时间为25-40分钟；钢板出炉后进行二次回火，回火温度为400-300°C，回火保温时间为25-40分钟。
[0009] 进一步:还包括冶炼的步骤，铁水经过预处理进行深脱硫，然后进行转炉冶炼，铁 水和废钢总装入量为230± 15吨/炉，其中废钢加入量为30~60吨，铁水温度为1250~1350 °C;转炉冶炼采用单渣工艺冶炼，采用硅铝铁、低碳锰铁和硅铁脱氧合金化，转炉出钢温度 为1620-1660°C，出钢过程钢包要进行底吹氩操作；钢水经转炉冶炼后进行LF炉外精炼，对 钢水配Si、Mn、Nb、Ti、Cr、Mo合金；RH工序进行真空脱气，真空脱气的真空度为0.20~ 0.30KPa，深真空时间> 15min，要求钢中各类夹杂物不高于1.0级，总夹杂物不高于3.0级。
[0010] 进一步：还包括连铸步骤，冶炼成功的钢水送到铸机进行连铸，控制钢水过热度 15-50°C;连铸机为直弧形连铸机，使用低碳高锰合金钢保护渣，中包使用碱性空心颗粒无 碳覆盖剂;保持恒速浇注，浇注速度控制在〇 . 8-1.2m/min;铸坯低倍检验结果应满足C类中 心偏析2 3.0级、中间裂纹< 1.5级、中心疏松< 1.0级，板坯厚度为250-300mm。
[0011]进一步:还包括板坯再加热的步骤，板坯再加热过程在推钢式加热炉或步进式加 热炉中进行，再加热温度为1180-1250°C，再加热过程包括加热段和均热段，板坯再加热的 总再加热时间为250-350分钟，加热时板坯移动速度为10-20分钟/厘米，其中均热段时间为 30-60分钟。
[0012]进一步:还包括粗乳的步骤，粗乳的开乳温度为1160-1230°C，至少有2道次压下率 大于20%，中间坯的厚度为成品板坯的厚度的1.3-2.0倍;粗乳阶段开乳第一道次、转钢后 第一道次进行除鳞。
[0013] 进一步：还包括精乳的步骤，精乳开乳温度为890-930°C，终乳温度为840-860°C， 精乳阶段有效乳制道次数不超过7道次。
[0014] 进一步：还包括冷却的步骤，冷却采用加速冷却系统ACC冷却，终冷温度600-640 °C，冷却速度10_15°C/s;冷却过程中，采用头遮蔽、尾遮蔽和边部遮挡，头部遮蔽0-2.0m，尾 部遮蔽0-2.5m，边部遮挡0-2.0m，控制钢板返红后整体温度差< 50°C。
[0015]进一步：还包括热矫直的步骤，钢板矫直温度为400-1000°C，钢板不平度达到< 6mm/2m〇
[0016] 与现有技术相比，本发明技术效果包括：
[0017] 本发明的突出优点是通过采用淬火+回火+二次低温回火的热处理方法，大大提升 了厚规格高强钢板的低温冲击韧性，为采用250-300mm厚Q690D和Q890D连铸板坯稳定生产 60mm-100mm厚高强钢板创造了条件。经实际生产并检验，其力学性能优异，各实施例的钢板 的低温冲击韧性优良，_20°C低温冲击功大于90J，-40°C低温冲击韧性大于70J。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明实施例3中Q690D板坯回火态的金相图；
[0019]图2为本发明实施例3中Q890D板坯回火态的金相图。
【具体实施方式】
[0020] 下面参考附图和优选实施例，对本发明技术方案作详细说明。
[0021] 步骤1:冶炼；
[0022] 铁水需经过预处理进行深脱硫，然后进行转炉冶炼。铁水和废钢总装入量为230土 15吨/炉，其中废钢加入量为30~60吨，铁水温度为1250~1350°C。
[0023] 采用单渣工艺冶炼，采用硅铝铁、低碳锰铁和硅铁脱氧合金化，锰回收率按95%计 算，铝线收得率按55~70 %计算，出钢挡渣，保证一次拉碳成功，转炉出钢温度控制在1620-1660°C。出钢过程钢包要进行底吹氩操作。钢水经转炉冶炼后进行LF炉(钢包精炼炉)外精 炼，本工序要求转炉出钢后，钢包内钢水温度大于1500°C，该阶段对钢水配Si、Mn、Nb、Ti、 Cr、Mo等合金，确保合金命中目标，金属锰铁收得率按99 %计算，铌铁收得率按100 %计算， 硅增加0.01 %硅铁加入量不小于25kg，铬增加0.01 %铬铁加入量不小于30kg，钼增加 0.01%钼铁加入量不小于40kg，钛铁收得率较低，且极易氧化，在处理后期加入，根据钢水 量、钛铁品位来调整合金加入量。
[0024] RH(全称为RH真空循环脱气精炼法)工序主要进行真空脱气，在保证钢水温度稳定 的前提下大幅降低氢、氧、氮等气体含量，减小有害气体对钢水纯净度的不利影响，RH处理 阶段原则上不加或少加合金。真空脱气的真空度为〇. 20~0.30KPa，深真空时间> 15min。要 求钢中各类夹杂物不高于1. 〇级，总夹杂物不高于3.0级。
[0025]步骤2:连铸；
[0026]冶炼成功的钢水送到铸机进行连铸，控制钢水过热度15_50°C。连铸机为直弧形连 铸机，详细工艺及参数控制如下:使用低碳高锰合金钢保护渣，渣子要保持干燥；中包使用 碱性空心颗粒无碳覆盖剂;保持恒速浇注，浇注速度控制在0.8-1.2m/min;做好保护浇注， 谨防钢水二次氧化和吸气增氮;铸坯低倍检验结果应满足C类中心偏析2 3.0级、中间裂纹 <1.5级、中心疏松<1.0级。
[0027] 板坯为250-300mm厚Q690D和Q890D连铸板坯。
[0028]步骤3:板坯再加热；
[0029]钢水连铸成坯时温度从1500多度冷却到1200多度再冷却到室温，板坯再加热是指 板坯又从室温升高到1200多度，温度再次升高的加热过程。
[0030]板坯再加热过程在推钢式加热炉或步进式加热炉中进行。再加热温度的制定主要 依赖于合金元素的溶解度。加热过程要求合适的温度和合理的时间，促进合金元素的充分 溶解和成分、组织均匀。一般情况下，合金元素碳(氮)化物的溶解温度约为1150°C_1200°C。 为了促进合金元素碳(氮)化物的充分溶解，并考虑现场的实际生产条件，本发明的再加热 温度为1180-1250°C，再加热过程包括加热段和均热段，由于加热段板坯内外温差很大，需 要最后进行均热以保证板坯温度均匀。板坯再加热的总再加热时间为250-350分钟，加热时 板坯移动速度按10-20分钟/厘米控制，其中均热段时间为30-60分钟。
[0031] 步骤4:除磷；
[0032]板坯在再加热过程中表面会严重生成氧化铁皮，因此，板坯出炉后需要进行除鳞 以消除其表面氧化铁皮。板坯采用高压水除鳞，要求除鳞压力不小于18MPa。一般情况下除 鳞压力在25MPa以内即可。
[0033] 步骤5:粗乳；
[0034]板坯经除鳞后送到粗乳机进行粗乳。粗乳分为三个阶段:整形阶段、展宽阶段和高 温延伸阶段。整形阶段消除板坯表面的凹凸不平等缺陷，并促进板坯厚度均匀。展宽阶段主 要是将板坯宽度增加到成品宽度。一般认为，整形阶段和展宽阶段不会对钢板性能产生明 显影响。高温延伸阶段要充分发挥乳机能力，实现强力大压下，以最少道次数将板坯乳到中 间坯厚度，促进奥氏体晶粒反复再结晶以细化晶粒，要求粗乳高温延伸阶段有效乳制道次 数不超过8道。本发明的粗乳的开乳温度为1160-1230°C，至少有2道次压下率大于20%，中 间坯的厚度为成品板坯的厚度的1.3-2.0倍。粗乳阶段开乳第一道次、转钢后第一道次必须 采取机架除鳞设备进行除鳞，高温延伸阶段视钢板表面情况灵活进行除鳞，保证钢板表面 质量。
[0035] 步骤6:精乳；
[0036]精乳阶段从中间坯温度降到奥氏体未再结晶区后开始。板坯经粗乳阶段乳制成中 间坯后在粗乳机和精乳机之间的辊道上进行摆动待温，中间坯温度降低到精乳阶段开乳温 度范围后输送到精乳机进行精乳阶段乳制。精乳阶段开乳第一道次必须采取机架除鳞设备 进行除鳞，精乳乳制过程中视钢板表面情况灵活进行除鳞，保证钢板表面质量。精乳阶段在 奥氏体未再结晶区进行，该阶段变形逐渐累积，一方面促进奥氏体晶