CN103233169A

CN103233169A - 板形优良的高强度薄规格钢板及其生产方法

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Publication number: CN103233169A
Application number: CN201310157455XA
Authority: CN
Inventors: 李银华; 王世森; 董汉雄; 熊玉彰; 洪君; 余宏伟; 梁宝珠; 熊涛; 王孝东; 李德发; 陈勇; 易勋
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Baowu Group Echeng Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-05-02
Also published as: CN103233169B

Abstract

本发明公开了一种板形优良的高强度薄规格钢板，钢板的化学成分重量百分比：C：0.10～0.20%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.40～1.70%，Nb：0.02～0.06%，Ti：0.008～0.025%，Cr：0.20～0.40%，其余为Fe及不可避免的杂质，且其金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度≥9.5级。生产方法包括转炉冶炼、连铸、加热、轧制及控冷的步骤，加热的温度控制在1150～1190℃；轧制为分段轧制，在粗轧阶段，控制开轧温度不低于1080℃，控制道次的压下率不低于15%，在精轧阶段，控制开轧温度为900～950℃，控制终轧温度在760～800℃；控冷时，控制冷却速度≤10℃/S，控制钢板的返红温度为500～600℃；空冷至室温。本发明在薄规格钢板上实现了高强度、高韧性，和低不平度等性能的结合，生产过程简单，不需进行热处理，提高了产率。

Description

板形优良的高强度薄规格钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金材料领域，具体地指一种板形优良的高强度薄规格钢板及其生产方法。

背景技术

中厚板生产的薄规格钢板一直存在钢板的板形和强度均不太理想的问题。为保证钢板的强度和冲击韧性，钢板的冷却速度一般要求较快，在此情况下得到的钢板为屈氏体+铁素体或贝氏体+铁素体组织形态的钢板，钢板的板形容易出现瓢曲；或为了保证钢板的板形，降低钢板的冷却速度，得到显微组织为珠光体+铁素体组织形态的钢板，但钢板的强度一般只能达到420MPa左右，很难超越450MPa，另外，钢板的冲击韧性也比较差；利用低温轧制或者超低碳的方法能达到较好的钢板性能，但是，低温轧制对于薄规格的钢板的板形不太容易控制，而冶炼超低碳的板坯会造成冶炼成本的增加。

因此，如何在保证板形优良的前提下，生产出高强度和高韧性的薄规格钢板便成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种板形优良的高强度薄规格钢板及其生产方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种板形优良的高强度薄规格钢板，该钢板的化学成分重量百分比如下：C：0.10～0.20%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.40～1.70%，Nb：0.02～0.06%，Ti：0.008～0.025%，Cr：0.20～0.40%，其余为Fe及不可避免的杂质，且其金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度≥9.5级。

进一步地，该钢板的化学成分重量百分比如下：C：0.15～0.20%，Si：0.15～0.30%，Mn：1.50～1.70%，Nb：0.03～0.06%，Ti：0.015～0.025%，Cr：0.25～0.40%，其余为Fe及不可避免的杂质。

再进一步地，该钢板的化学成分重量百分比如下：C：0.16～0.20%，Si：0.15～0.30%，Mn：1.60～1.70%，Nb：0.03～0.06%，Ti：0.018～0.025%，Cr：0.3～0.40%，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选地，所述钢板的厚度≤15mm。

上述板形优良的高强度薄规格钢板的生产方法，包括转炉冶炼、连铸、加热、轧制及控冷的步骤，所述加热的温度控制在1150～1190℃；所述轧制为分段轧制，在粗轧阶段，控制开轧温度不低于1080℃，控制道次的压下率不低于15%，在精轧阶段，控制开轧温度为900～950℃，控制终轧温度在760～800℃；所述控冷时，控制冷却速度≤10℃/S，控制钢板的返红温度为500～600℃；空冷至室温。

优选地，在粗轧阶段，控制开轧温度为1080～1200℃，控制道次的压下率为15～30%。

进一步优选地，所述控冷时，控制冷却速度为5～8℃/S，控制钢板的返红温度为550～600℃。

以下就本发明的化学成分及生产方法进行分析说明：

（1）化学成分

C：C是决定钢强度的主要元素，碳化物在钢中的形态和多少决定钢的硬度和强度。C含量超过0.20%时，钢的低温韧性显著恶化，但C含量太低又对强度不利，将C的含量目标值控制在0.10～0.20%范围内，既保证了钢的强度，又克服了低温韧性不佳的缺点。

Mn：Mn能降低钢的下临界点、增加奥氏体冷却的过冷度、细化珠光体组织和改善其力学性能，并能明显提高钢的淬透性，但Mn含量较高时，有使钢晶粒粗化和增加回火脆性的不利趋向。因此，本发明将Mn的含量目标值控制在1.40～1.70%。

Si：Si是常用的脱氧剂，有固熔强化作用，能提高淬透性和抗回火性，有利于提高钢的弹性极限和改善其综合性能，增加钢在自然条件下的耐蚀性，但Si含量较高时，降低了钢的韧性、塑性及延展性，易导致冷脆不利于焊接。因此，本发明将Si的含量目标值控制在0.10～0.30%。

Nb：Nb可以显著提高钢的奥氏体再结晶温度，扩大未再结晶区范围，实现严格的未再结晶区轧制，促进铁素体晶粒的细化，以起到改善强度和韧性的作用，Nb与C结合生成的碳化物会在轧制过程中阻碍奥氏体晶粒的长大，具有显著地细晶强化和析出强化作用，但是铌铁属于贵重合金，含量增高时将增加钢材成本。因此，本发明将Nb的含量目标值控制在0.02～0.06%。

Ti：Ti与Nb在钢中的作用类似，Ti有较强的细晶强化和析出强化作用，微量的Ti还可以在高温下与碳、氧结合，形成高温难熔的析出物，有利于抑制焊接热影响区的奥氏体晶粒长大，显著改善焊接热影响区的韧性，但化合钛却降低钢的淬透性。因此，本发明将Ti的含量目标值控制在0.008～0.025%。

Cr：Cr能提高钢的淬透性，并具有一定的固熔强化作用，但含量高时易产生脆性，对钢材的焊接性能不利。因此，本发明将Cr的含量目标值控制在0.20～0.40%。

（2）生产方法

为了得到高强度和高韧性钢板性能，细化晶粒成为首选，形变诱导铁素体相变（DIFT）和相变强化铁素体相变（DEET）即是利用超细晶来得到较高的强度和较好的韧性。形变诱导铁素体相变（DIFT）和相变强化铁素体相变（DEET）的轧制温度在奥氏体未再结晶区的低温区间，即在形变诱导铁素体相变温度Ad3和未变形奥氏体的相变温度Ar3之间，因此，其相变主要发生在变形过程中，而不是变形后的冷却过程中，而且两者几乎同步进行，所以其变形都是在实际的两相区中进行。

对本发明的关键工艺技术参数说明如下：

控制粗轧开轧温度不低于1080℃，是为了保证钢板在适当高的温度下，没有较大的变形抗力，避免因为温度较低轧制力不足导致钢板的压下率不足；控制粗轧道次的压下率不低于15%，是为了保证钢板在再结晶轧制区晶粒充分破碎，为最终得到较细的晶粒打基础；控制精轧阶段开轧温度为900～950℃，及控制终轧温度在760～800℃，是为了保证钢板在未再结晶区进行轧制，从而细化晶粒；控制钢板的返红温度在500～600℃，主要是保证钢板的板形。

本发明的有益效果为：本发明通过合理设计钢的成分配比、优化轧制工艺条件、慢速冷却等方式细化晶粒，得到晶粒度≥9.5级，金相组织为珠光体+铁素体的薄规格钢板，保证钢板板形的同时使得钢板具有高强度和高韧性；本发明的薄规格钢板，其在保证钢板板形的不平度≤7mm/1000mm的前提下，屈服强度达到480MPa以上，-20℃KV₂达到150J以上；本发明钢成分简单、其生产过程无需进行热处理，从而简化了生产过程，提高了产率，并降低了成本。

说明书附图

图1为实施例2生产的钢板的金相组织示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明并不限于下述实施例。除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。

表1列出了本发明实施例1～8中板形优良的高强度薄规格钢板的化学成分重量百分数，余量为Fe及不可避免的杂质。

表1

上述实施例1～8所述板形优良的高强度薄规格钢板的生产方法为：转炉冶炼并连铸成坯；将铸坯加热到1150～1190℃；进行分段轧制，在粗轧段，控制粗轧开轧温度不低于1080℃，控制道次的压下率不低于15%，精轧阶段开轧温度为900～950℃，保证二阶段终轧温度在760～800℃；钢板轧制完成后进行冷却，控制冷却速度≤10℃/S，保证钢板的返红温度为500～600℃；空冷至室温后待用。

对上述实施例1～8所得产品进行屈服强度（ReL）、抗拉强度（Rm）、伸长率（A50/%）、-20℃冲击韧性（-20℃KV₂）、晶粒等级，及不平度的测试，对应的测试结果见表2：

表2

通过表2的数据可以看出，实施例1～8所生产的钢板，厚度≤15mm，屈服强度达到482 MPa以上，-20℃KV2达189 J以上，晶粒度≥9.5级，不平度≤7mm/1000mm，其中，实施例2所生产的板形优良的高强度薄规格钢板的金相组织结构见图1（500×），其组织为珠光体+铁素体，晶粒度为10级，在厚度规格≤15mm的钢板上实现了高强度、高韧性，和低不平度等性能的结合。

Claims

1.一种板形优良的高强度薄规格钢板，其特征在于：该钢板的化学成分重量百分比如下：C：0.10～0.20%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.40～1.70%，Nb：0.02～0.06%，Ti：0.008～0.025%，Cr：0.20～0.40%，其余为Fe及不可避免的杂质，且其金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度≥9.5级。

2.根据权利要求1所述的板形优良的高强度薄规格钢板，其特征在于：该钢板的化学成分重量百分比如下：C：0.15～0.20%，Si：0.15～0.30%，Mn：1.50～1.70%，Nb：0.03～0.06%，Ti：0.015～0.025%，Cr：0.25～0.40%，其余为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的板形优良的高强度薄规格钢板，其特征在于：该钢板的化学成分重量百分比如下：C：0.16～0.20%，Si：0.15～0.30%，Mn：1.60～1.70%，Nb：0.03～0.06%，Ti：0.018～0.025%，Cr：0.3～0.40%，其余为Fe及不可避免的杂质。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的板形优良的高强度薄规格钢板，其特征在于：所述钢板的厚度≤15mm。

5.一种权利要求1所述的板形优良的高强度薄规格钢板的生产方法，包括转炉冶炼、连铸、加热、轧制及控冷的步骤，其特征在于：所述加热的温度控制在1150～1190℃；所述轧制为分段轧制，在粗轧阶段，控制开轧温度不低于1080℃，控制道次的压下率不低于15%，在精轧阶段，控制开轧温度为900～950℃，控制终轧温度在760～800℃；所述控冷时，控制冷却速度≤10℃/S，控制钢板的返红温度为500～600℃；空冷至室温。

6.根据权利要求5所述的板形优良的高强度薄规格钢板的生产方法，其特征在于：在粗轧阶段，控制开轧温度为1080～1200℃，控制道次的压下率为15～30%。

7.根据权利要求5或6所述的板形优良的高强度薄规格钢板的生产方法，其特征在于：所述控冷时，控制冷却速度为5～8℃/S，控制钢板的返红温度为550～600℃。