CN102181794B - 人造板设备用调质高强度钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人造板设备用调质高强度钢板，同时，还涉及一种该钢板的生产方法，属于低合金高强度结构钢制造领域。本发明的钢板由以下重量百分含量的化学成分组成：C0.18～0.24%，Si0.20～0.50%，Mn0.80～1.20%，P≤0.02%，S≤0.01%，Mo0.20～0.50%，Ni0.20～0.50%，Cr0.70～1.00%，B≤0.003%，Nb0.017～0.030%，V0.040～0.050%，Ti0.017～0.026%，余量为Fe及不可避免的杂质。该钢板生产方法为，电炉冶炼→VD/VOD炉真空脱碳→LF炉精炼→连铸（模铸）→钢坯（锭）清理→加热→轧板→调质→钢板检查、修磨→回火→取样检验→入库。本发明的人造板设备用调质高强度钢板采用Cr-Ni-Mo-B系微合金元素复合强化，经过合理的热处理工艺，获得良好的强韧性匹配，同时又不降低厚板的焊接性能。

Description

人造板设备用调质高强度钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种人造板设备用调质高强度钢板，同时，还涉及一种该人造板设备用调质高强度钢板的生产方法，属于低合金高强度结构钢制造领域。

背景技术

调质高强度钢板需要合理的化学成分设计、合适的调质工艺来保证各项性能达到要求。国内现有的一般的调质高强度钢板普遍存在碳当量和合金含量较高，焊接性能较差，屈服强度、抗拉强度等力学性能不佳，生产成本高等缺点，致使国内调质高强度钢板不能满足市场需求。

传统的人造板设备用调质高强度钢板为国外进口钢板，被国外设备厂商严格控制并技术封锁。国外采购同类钢板一是周期长，二是价格高。

近几年，随着国内人造板市场的扩大，使人造板设备的国产化有了良好机遇。为了适应市场需求，亟待开发高强度、力学性能良好、焊接性能好，且生产成本低的人造板用高强度调质钢板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人造板设备用调质高强度钢板。

同时，本发明的目的还在于提供一种该人造板设备用调质高强度钢板的生产方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种人造板设备用调质高强度钢板，由以下重量百分含量的化学成分组成：C 0.18～0.24%，Si 0.20～0.50%，Mn 0.80～1.20%，P ≤0.02%，S ≤0.01%，Mo 0.20～0.50%，Ni 0.20～0.50%，Cr 0.70～1.00%，B ≤0.003%，Nb 0.017～0.030%，V 0.040～0.050%，Ti 0.017～0.026%，余量为Fe及不可避免的杂质。

所述的钢板厚度为70～120mm。

人造板设备用调质高强度钢板的生产方法为，电炉冶炼→VD/VOD炉真空脱碳→LF炉精炼→连铸（模铸）→钢坯（锭）清理→加热→轧板→调质→钢板检查、修磨→回火→取样检验→入库，具体工艺步骤如下：

（1）冶炼步骤：将钢水进行冶炼，真空脱碳；然后送入LF精炼炉内进行精炼，脱氧，根据脱S情况，微调Mn、Mo、Nb、Ni、Cr、V 含量，吊包前调Ti、B；

（2）浇铸：采用连铸工艺对钢水进行浇铸，浇铸温度为1545～1547℃，拉坯速率为0.80m/min；

（3）加热轧制步骤：将钢坯加热处理，加热速度≤100℃/h，加热温度1180～1260℃，保温系数10～12min/mm；采用二阶段控轧，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度≥1050℃，道次压下率≥10％，累计压下率≥60％；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，轧制温度为870～930℃，累计压下率≥50％；轧后进行水冷，水冷温度低于750℃；

（4）调质步骤：淬火温度为900～930℃，保温系数2min/mm；淬火后再经过回火，回火温度为300～350℃，保温系数为3.5～5.0min/mm，取样检验，得人造板设备用调质高强度钢板。

本发明的人造板设备用调质高强度钢板采用Cr-Ni-Mo-B系微合金元素复合强化，经过合理的热处理工艺，获得良好的强韧性匹配，同时又不降低厚板的焊接性能。本发明中碳含量在0.18～0.24%，高强钢的发展是逐步降低碳含量的过程，碳含量的降低，一方面有利于提高钢的韧性，另一方面可显著地改善钢的焊接性能；Si含量在0.20～0.5%之间，Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，但不可含量过高，以免降低钢的韧性；Mn含量选择在0.80～1.20%，Mn主要起固溶强化和降低相变温度提高钢板强度的作用，Mn能显著提高钢的淬透性，随Mn含量的增加，钢板的塑性和低温冲击韧性略有下降，强度显著提高；Cr含量在0.70～1.00%，Ni含量在0.20～0.50%，Cr、Ni能增加奥氏体过冷能力，降低马氏体和贝氏体的转变温度，促进马氏体的形成；Mo含量在0.20～0.50%，B含量≤0.003%，适量的Mo和B能显著增加钢的淬透性，推迟过冷奥氏体向珠光体转变，通过Mo和B的复合添加，钢板轧后再经过ACC快速冷却，基本可以消除钢中铁素体和珠光体的生成；Cr、Ni含量低于国外同类钢种，既满足钢板强韧性需求，又起到节约合金，降低成本的作用；Nb含量0.017～0.030%，Nb对晶粒细化作用十分明显，通过轧制过程中Nb(C、N)应变诱导析出阻碍形变奥氏体回复、再结晶、经控轧控冷使精轧阶段非再结晶区轧制的形变奥氏体组织再相变时转变成细小的相变产物；V含量0.040～0.050%，V具有较高的析出强化作用，用来提高钢的强度；Ti是强烈的固N元素，细小的TiN粒子可有效地阻碍钢在加热时的奥氏体晶粒长大，并且能显著地改善钢的焊接性能；P含量≤0.020%、S含量≤0.010%，是为了保证钢质纯净，调质高强钢中，P含量偏高影响钢板的冲击韧性。

采用本发明的方法进行生产,实现了较低的碳当量和合金含量的化学成分设计，严格控制铸坯加热、轧制及冷却参数，钢板经调质处理后，既获得了技术条件要求的各项力学性能指标又降低了生产成本，同时生产的钢板得到了更细小的组织结构和更佳的焊接性能；规格范围广，厚度70～120mm，用于代替进口产品，填补国内市场空白，满足国内、外行业不断增长用量的需求。

经检测本发明的钢板的力学性能达到下列要求：Rp0.2≥900MPa，Rm≥1000MPa，A≥4%，+20℃AKV≥20J，硬度≥360HB。碳当量Ceq≤0.60%，具有良好的焊接性能。

由于本发明钢采用电炉冶炼，P、S含量低，钢质纯净；本发明钢因加入的贵金属含量少，成本低；本发明钢采用II型控轧工艺，解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗大不均、冲击韧性减低现象，适合其它钢厂低轧制压力轧机生产高强钢；其轧制工艺简单，调质工艺范围广，易于操作，适合于有淬火机的钢铁厂生产。

具体实施方式

实施例1

本实施例的调质高强度钢按重量百分含量各成分组成为：C 0.19%、Si 0.27%、Mn 1.03%、P 0.009%、S 0.002 %、Mo 0.29%、Ni 0.23%、Cr 0.79%、Nb 0.020%、V 0.044%、B 0.0017%、Ti0.021%，余量为Fe及不可避免的杂质。Ceq为0.60%，300mm*1500 mm连铸坯轧成100mm*1500 mm钢板。

本实施例的调质高强度钢板的生产方法，步骤如下：

（1）冶炼：钢水采用超高功率电弧炉冶炼，选取优质钢种，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳，使C含量为0.19%；然后送入LF精炼炉内进行精炼，脱氧处理，调整钢水中各组分的含量，使其组分满足以下重量百分比：Si 0.27%、Mn 1.03%、P 0.009%、S 0.002 %、Mo 0.29%、Cr 0.79%、Nb 0.020%、V 0.044%、B 0.0017%、Ti0.021%；

（2）浇铸：采用连铸工艺对钢水进行浇铸，浇铸温度为1547℃，拉坯速率为0.80m/min；

（3）加热：将钢坯在连续炉加热，加热速度为80℃/h，加热温度为1240℃，保温系数为10 min / cm；

（4）轧制：分为两个阶段进行轧制，第一阶段的轧制温度为1060℃，道次压下率10％，轧制至厚于最终钢板厚度150mm；第二阶段轧制温度为930℃，累计压下率55％，轧制至目标厚度；

 （5）调质：将轧制后的铸坯进行淬火处理，淬火温度为930℃，保温系数2min/mm，水冷；再进行回火处理，回火温度为310℃，保温系数为4min/mm，得到人造板设备用调质高强度钢板。

实施例2

本实施例的调质高强度钢按重量百分含量各成分组成为：C 0.20%、Si 0.30%、Mn 0.95%、P 0.008%、S 0.003%、Mo 0.30%、Ni 0.25%、Cr 0.75%、 Nb 0.021%、V 0.040%、B 0.0015%、Ti 0.020%，余量为Fe及不可避免的杂质。Ceq为0.59%，300mm*1500 mm连铸坯轧成112mm*1500 mm钢板。

本实施例的调质高强度钢板的生产方法，步骤如下：

（1）冶炼：钢水采用超高功率电弧炉冶炼，选取优质钢种，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳，使C含量为0.20%；然后送入LF精炼炉内进行精炼，脱氧处理，调整钢水中各组分的含量，使其组分满足以下重量百分比：Si 0.30%、Mn 0.95%、P 0.008%、S 0.003%、Mo 0.30%、Ni 0.25%、Cr 0.75%、Nb 0.021%、V 0.040%、B 0.0015%、Ti 0.020%；

（2）浇铸：采用连铸工艺对钢水进行浇铸，浇铸温度为1545℃，拉坯速率为0.80m/min；

（3）加热：将钢坯在连续炉加热，加热速度为80℃/h，加热温度为1220℃，保温系数为11min / cm；

（4）轧制：分为两个阶段进行轧制，第一阶段的轧制温度为1080℃，道次压下率15％，累计压下率65％，轧制至厚于最终钢板厚度150mm；第二阶段轧制温度为910℃，累计压下率55％，轧制至目标厚度；

 （5）调质处理：将轧制后的铸坯进行淬火处理，淬火温度为900℃，保温系数2min/mm，水冷；再在进行回火处理，回火温度为320℃，保温系数为5min/mm，得到人造板设备用调质高强度钢板。

实施例3

本实施例的调质高强度钢按重量百分含量各成分组成为：C 0.18%、Si 0.35%、Mn 0.90%、P 0.011%、S 0.003%、Mo 0.25%、Ni 0.23%、Cr 0.77%、  Nb 0.024%、V 0.042%、B 0.0016%、Ti 0.020%，余量为Fe及不可避免的杂质。Ceq为0.54%，300mm*1500 mm连铸坯轧成72mm*1500 mm钢板。

本实施例的调质高强度钢板的生产方法，步骤如下：

（1）冶炼：钢水采用超高功率电弧炉冶炼，选取优质钢种，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳，使C含量为0.18%；然后送入LF精炼炉内进行精炼，脱氧处理，调整钢水中各组分的含量，使其组分满足以下重量百分比：Si 0.35%、Mn 0.90%、P 0.011%、S 0.003%、Mo 0.25%、Ni 0.23%、Cr 0.77%、Nb 0.024%、V 0.042%、B 0.0016%、Ti 0.020%；

（2）浇铸：采用连铸工艺对钢水进行浇铸，浇铸温度为1545℃，拉坯速率为0.80m/min；

（3）加热：将钢坯在连续炉加热，加热速度为80℃/h，加热温度为1250℃，保温系数为12 min / cm；

（4）轧制：分为两个阶段进行轧制，第一阶段的轧制温度为1080℃，道次压下率20％，累计压下率65％，轧制至厚于最终钢板厚度120mm；第二阶段轧制温度为890℃，累计压下率50％，轧制至目标厚度；

 （5）调质处理：将轧制后的铸坯进行淬火处理，淬火温度为900℃，保温系数2min/mm，水冷；再进行回火处理，回火温度为330℃，保温系数为3.5min/mm，得到人造板设备用调质高强度钢板。

本发明实施例1～3的钢板探伤JB/T4730 Ⅱ级合格，力学性能见表1。

表1实施例1～3的钢板力学性能检测

                                                

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (4)

1.一种人造板设备用调质高强度钢板，其特征在于，由以下重量百分含量的化学成分组成：C 0.18～0.24%，Si 0.20～0.50%，Mn 0.80～1.20%，P ≤0.02%，S ≤0.01%，Mo 0.20～0.50%，Ni 0.20～0.50%，Cr 0.70～1.00%，B ≤0.003%，Nb 0.017～0.030%，V 0.040～0.050%，Ti 0.017～0.026%，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的人造板设备用调质高强度钢板，其特征在于，所述的钢板厚度为70～120mm。

3.一种如权利要求1或2中任一条所述的人造板设备用调质高强度钢板的生产方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）冶炼步骤：将钢水进行冶炼，真空脱碳；然后送入LF精炼炉内进行精炼，脱氧，根据脱S情况，微调Mn、Mo、Nb、Ni、Cr、V 含量，吊包前调Ti、B；

（2）浇铸：采用连铸工艺对钢水进行浇铸，浇铸温度为1545～1547℃，拉坯速率为0.80m/min；

（3）加热轧制步骤：将钢坯加热处理，加热速度≤100℃/h，加热温度1180～1260℃，保温系数10～12min/mm；采用二阶段控轧，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度≥1050℃，道次压下率≥10％，累计压下率≥60％；第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，轧制温度为870～930℃，累计压下率≥50％；

（4）调质步骤：淬火温度为900～930℃，保温系数2min/mm；淬火后再经过回火，回火温度为300～350℃，保温系数为3.5～5.0min/mm，取样检验，得人造板设备用调质高强度钢板。

4.根据权利要求3所述的人造板设备用调质高强度钢板的生产方法，其特征在于，步骤（4）中淬火的冷却介质为水。