CN103834870A - 含稀土高强钢板及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含稀土高强钢板，其材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.11-0.16%、Si0.15-0.30%、Mn1.20-1.40%、P≤0.010%，S≤0.005%、Als0.020-0.030%、Nb0.025-0.035%、Ti0.010-0.015%、Cr0.18-0.30%、Mo0.15-0.25%、B0.0010%-0.0015%、稀土RE0.0005%-0.0020%，余量为Fe和其它杂质。本发明还公开了一种含稀土高强钢板的生产工艺，包括：冶炼、连铸、板坯再加热、除鳞、轧制、热矫直和热处理。本发明的钢板的屈服强度达到700MPa级。

Description

含稀土高强钢板及其生产工艺

技术领域

本发明涉及热处理中厚板技术领域，具体地说，涉及一种含稀土高强钢板及其生产工艺。

背景技术

低合金高强度钢广泛应用于各类工程机械，特别是屈服强度700MPa级高强度工程机械用钢，大量应用于电动轮翻动车、矿用汽车、挖掘机、推土机、各类起重机、煤矿液压支架等。这些工程机械服役条件严苛，因此要求工程机械用钢具有较高的强度、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。随着工程机械越来越大型化、高效化，同时服役条件严苛化，用户对具有良好低温冲击韧性的屈服强度700MPa级高强度工程机械用钢板的需求将越来越多。

现有技术采用低碳高锰设计，同时添加较多量的Cr、Ni等贵金属元素制备了屈服强度700MPa级钢板，但是，合金成本较高。现有技术通过采用高碳成分设计，添加部分合金元素，通过TMCP工艺（Thermo MechanicalControl Process，热机械控制工艺）制备了690MPa高强度工程机械用钢，但其低温冲击韧性偏低，-20℃为150J左右。现有技术采用较低的碳和较少的合金元素设计制备了屈服强度690MPa级钢板，但仅当回火温度低于500℃时屈服强度才能大于700MPa，不可采用高温回火，钢板的抗回火软化能力差。综上所述，现有技术多采用低碳高锰、大量添加提高淬透性的Cu、Cr、Mo、Ni等元素来生产屈服强度700MPa级高强度工程机械用钢板，其生产的屈服强度700MPa级高强度工程机械用钢板的虽强度符合要求，但存在钢板生产成本高、低温冲击韧性特别是-60℃及以下冲击韧性较低的缺点，同时一般都添加较多量合金V，提高了钢板碳当量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含稀土高强钢板，屈服强度达到700MPa级。

本发明的技术方案如下：

一种含稀土高强钢板，其材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.11-0.16%、Si0.15-0.30%、Mn1.20-1.40%、P≤0.010%，S≤0.005%、酸溶铝Als0.020-0.030%、Nb0.025-0.035%、Ti0.010-0.015%、Cr0.18-0.30%、Mo0.15-0.25%、B0.0010%-0.0015%、稀土RE0.0005%-0.0020%，余量为Fe和其它杂质。

进一步：所述稀土RE为La。

进一步，所述含稀土高强钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.11%、Si0.30%、Mn1.35%、P0.008%、S0.004%、Als0.024%、Nb0.035%、Ti0.014%、Cr0.30%，Mo0.24%、B0.0013%、La0.0015%；或者，C0.12%、Si0.28%、Mn1.40%、P0.010%、S0.003%、Als0.030%、Nb0.033%、Ti0.015%、Cr0.29%，Mo0.25%、B0.0010%、La0.0020%；或者，C0.13%、Si0.16%、Mn1.25%、P0.005%、S0.002%、Als0.027%、Nb0.030%、Ti0.012%、Cr0.25%、Mo0.15%、B0.0015%、La0.0017%；或者，C0.14%、Si0.15%、Mn1.20%、P0.007%、S0.005%、Als0.023%、Nb0.027%、Ti0.010%、Cr0.20%、Mo0.16%、B0.0012%、La0.0009%；或者，C0.15%、Si0.18%、Mn1.23%、P0.008%、S0.003%、Als0.020%、Nb0.025%、Ti0.012%、Cr0.18%、Mo0.15%、B0.0014%、La0.0005%；或者，C0.16%、Si0.20%、Mn1.30%、P0.005%、S0.003%、Als0.025%、Nb0.030%、Ti0.013%、Cr0.20%、Mo0.20%、B0.0011%、La0.0010%。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种含稀土高强钢板的生产工艺，得到屈服强度达到700MPa级的含稀土高强钢板。

本发明的另一技术方案如下：

一种含稀土高强钢板的生产工艺，包括：冶炼、连铸、板坯再加热、除鳞、轧制、热矫直和热处理，生产得到的所述含稀土高强钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.11-0.16%、Si0.15-0.30%、Mn1.20-1.40%、P≤0.010%，S≤0.005%、Als0.020-0.030%、Nb0.025-0.035%、Ti0.010-0.015%、Cr0.18-0.30%、Mo0.15-0.25%、B0.0010%-0.0015%、稀土RE0.0005%-0.0020%，余量为Fe和其它杂质。

进一步，所述冶炼包括转炉冶炼、LF炉外精炼和RH精炼，所述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，所述转炉冶炼的铁水的温度为1250～1350℃，所述转炉冶炼的出钢温度为1620-1660℃；所述LF炉外精炼的钢包内钢水温度＞1500℃；所述RH精炼的真空度为0.20～0.30KPa，深真空时间＞20min，出钢时氢≤2.5ppm、氧≤20ppm、氮≤40ppm；所述连铸包括在210吨钢包内加入稀土RE50-100kg，所述连铸的钢水过热度为15-50℃，所述连铸保持恒速浇注，浇注速度为0.8-1.2m/min。

进一步：所述板坯再加热的温度为1160-1200℃，再加热时间为250-330分钟，所述板坯再加热的阶段包括加热段和均热段，其中所述均热段的时间为30-50分钟，所述板坯再加热时板坯移动速度为10-20分钟/厘米。

进一步，当成品钢板的厚度为8-10mm时，所述轧制包括：粗轧和精轧，所述粗轧包括整形阶段、展宽阶段和高温延伸阶段；所述粗轧的开轧温度为1140-1180℃，所述高温延伸阶段有效轧制道次数≤8道，至少有2道次压下率＞25%；所述精轧的终轧温度为825-850℃，精轧阶段有效轧制道次数≤7道。

进一步，当成品钢板的厚度＞10mm时，所述轧制包括：粗轧、二阶段摆动待温和精轧，所述粗轧包括整形阶段、展宽阶段和高温延伸阶段；所述粗轧的开轧温度为1140-1180℃，所述高温延伸阶段有效轧制道次数≤8道，至少有2道次压下率＞25%，所述粗轧后的中间坯的厚度为所述成品钢板的厚度的3.0倍；所述二阶段摆动待温为将所述中间坯冷却到所述精轧的开轧温度；所述精轧的开轧温度为930-980℃，终轧温度为825-850℃，精轧阶段有效轧制道次数≤7道。

进一步：当所述成品钢板的厚度＞12mm，所述轧制后的步骤还包括加速冷却，所述加速冷却的终冷温度为570-600℃，冷却速度为20-25℃/s。

进一步：所述热处理的步骤包括淬火和回火，所述淬火的温度为880-920℃，所述淬火的保温时间为10-15分钟；所述回火的温度为560-600℃，所述回火的保温时间为20-30分钟。

本发明的技术效果如下：

1、本发明的含稀土高强钢板采用低碳成分设计，超低P、S控制，适当添加合金元素合金化，适当添加提高淬透性的元素，并添加稀土元素处理，提高了基体低温韧性，使得该钢板的屈服强度达到700MPa级。

2、本发明采用优化控制的TMCP工艺和热处理调质工艺来生产含稀土高强钢板，该钢板的屈服强度达到700MPa级。

3、本发明采用较高的冷却速率，可以促进钢板形变奥氏体相变。

4、本发明采用合适的调质工艺，促进钢板具有良好的综合力学性能。

5、本发明生产的含稀土高强钢板的屈服强度大于750MPa，抗拉强度大于790MPa，延伸率大于15%，厚度为8mm-11mm的钢板-20℃冲击功可达180J以上，-40℃冲击功可达150J以上，-60℃冲击功可达130J以上，厚度大于11mm的钢板-20℃冲击功可达280J以上，-40℃冲击功可达240J以上，-60℃冲击功可达210J以上，钢板韧脆转变温度远低于-60℃。

附图说明

图1为本发明实施例3轧态的金相照片；

图2为本发明实施例3淬火态的金相照片；

图3为本发明实施例3回火态的金相照片。

具体实施方式

本发明的含稀土高强钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.11-0.16%、Si0.15-0.30%、Mn1.20-1.40%、P≤0.010%，S≤0.005%、Als0.020-0.030%、Nb0.025-0.035%、Ti0.010-0.015%、Cr0.18-0.30%、Mo0.15-0.25%、B0.0010%-0.0015%、稀土RE0.0005%-0.0020%，余量为Fe和其它杂质。

本发明主要合金元素作用和范围说明如下：

C：C作为间隙固溶体元素可以显著提高钢材的强度，但对韧性、塑性、冷成型性及焊接性能带来极大不利。本发明采用低碳设计，规定C的质量百分含量为0.11-0.16%。

Si：Si对过冷奥氏体影响不大，主要作为固溶强化元素而起作用，但Si含量较多时会造成基体塑性下降。本发明的Si的质量百分含量为0.15-0.30%。

Mn：Mn可以提高贝氏体钢淬透性，同时降低贝氏体转变温度促进组织细化，同时增大贝氏体基体中C含量，提高强度。本发明的Mn的质量百分含量为1.2-1.4%。

P和S：P、S作为有害元素会富集在晶界上，破坏钢板低温冲击韧性，因此要尽量低。本发明规定P的质量百分含量不大于0.010%，S的质量百分含量不大于0.005%。

Al：Al一方面作为脱氧元素加入钢中，另一方面Al与N结合形成AlN，细化晶粒。本发明的酸溶Al的质量百分含量为0.020-0.030%。

Nb：Nb可以显著抑制奥氏体再结晶，为实施奥氏体未再结晶区轧制提供了较宽的温度窗口，为细化晶粒创造了条件。本发明的Nb的质量百分含量为0.025-0.035%。

Ti：Ti的化合物在高达1400℃条件下不溶解，在板坯加热过程中Ti的化合物可以钉扎晶粒避免原始奥氏体晶粒过分长大。在钢板焊接过程中，热影响区中Ti的化合物TiN和Ti(CN)以第二相质点的形式存在，对热影响区晶粒长大有阻碍作用。本发明的Ti的质量百分含量为0.010-0.015%。

Cr：Cr可以促进珠光体和贝氏体转变曲线的分离，在中、低碳条件下能显著右移先共析铁素体和珠光体开始转变线，可代替部分Mn和Mo的作用。同时Cr与Mn配合可提高钢板的淬透性，提高钢板的力学性能。出于降低成本考虑，本发明的Cr的质量百分含量为0.18-0.30%。

Mo：Mo促进珠光体和贝氏体转变线分离，显著的右移先共析铁素体和珠光体开始转变线，对贝氏体的开始转变线影响不大，有利于贝氏体组织的获得，提高贝氏体的淬透性。加入Mo，可以细化组织，提高韧性，促进钢的强韧性匹配。出于降低成本考虑，本发明的Mo的质量百分含量为0.15-0.25%。

B：B可以显著提高过冷奥氏体的稳定性，进而提高钢板的淬透性，但是B容易在晶界偏聚，会严重影响钢板的焊接性能，综合考虑本发明的B的质量百分含量为0.0010%-0.0015%。

稀土元素RE：在Mn-Nb系低合金高强度钢中加入稀土可以显著改善钢的冷弯性能、冲击性能、低温冲击韧性，对提高钢板低温冲击韧性有积极影响。本发明的稀土元素RE的质量百分含量为0.0005%-0.0020%。

V：V主要是在后期冷却过程中析出，产生较强的析出强化作用，但是V会提高钢板碳当量，故本发明不添加V。

本发明的含稀土高强钢板的生产方法的具体流程如下：

步骤S1：冶炼

冶炼的具体步骤为：铁水预处理→转炉冶炼→LF炉外精炼→RH精炼。

铁水需经过预处理进行深脱硫，然后进行转炉冶炼。

转炉冶炼的铁水和废钢总装入量为230±15吨，其中废钢加入量为30～60吨，铁水温度为1250～1350℃。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。转炉冶炼出钢挡渣，保证一次拉碳成功。转炉冶炼的出钢温度控制在1620-1660℃。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。本工序要求转炉冶炼出钢后，钢包内钢水温度大于1500℃。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，钒铁收得率按95%计算。硅质量含量增加0.01%时硅铁加入量不小于25kg，铬质量含量增加0.01%时铬铁加入量不小于30kg，钼质量含量增加0.01%时钼铁加入量不小于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、钛铁品位来调整钛铁合金的加入量。

RH精炼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精炼处理阶段原则上不加或少加合金。RH精炼的真空脱气的真空度为0.20～0.30KPa，深真空时间＞20min，要求出钢时氢≤2.5ppm、氧≤20ppm、氮≤40ppm。

步骤S2：连铸

冶炼成功的钢水送到铸机进行连铸，控制钢水过热度为15-50℃。由于稀土元素极易氧化，收得率极低，要求稀土合金在连铸工序的铸机中包中加入。首先向铸机中包中加入稀土合金，在210吨钢包内加入量为50-100kg。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≥2.5级、中间裂纹≤1.5级、中心疏松≤1.0级。

步骤S3：板坯再加热

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。

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熔解以及成分、组织的均匀。一般情况下，合金元素碳（氮）化物的熔解温度约为1150℃-1200℃。为了促进合金元素碳（氮）化物的充分熔解，并考虑现场的实际生产条件，本发明的再加热温度为1160-1200℃，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250-330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30-50分钟。

步骤S4：除鳞

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。

步骤S5：轧制

轧制的具体步骤如下：

步骤S501：粗轧

板坯经除鳞后送到粗轧机进行粗轧。粗轧分为三个阶段：整形阶段、展宽阶段和高温延伸阶段。整形阶段主要是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轧机能力，实现强力大压下，以最少道次数将板坯轧到中间坯厚度，促进奥氏体晶粒反复再结晶以细化晶粒。要求粗轧高温延伸阶段有效轧制道次数不超过8道。本发明的粗轧的开轧温度为1140-1180℃，至少有2道次压下率大于25%。粗轧阶段开轧第一道次、转钢后第一道次必须采取机架除鳞设备进行除鳞，高温延伸阶段视板坯表面情况灵活进行除鳞，保证板坯表面质量。当成品钢板的厚度＞10mm时，粗轧后的中间坯的厚度为成品钢板的厚度的3.0倍。

步骤S502：二阶段摆动待温

二阶段摆动待温步骤并不是一个必须的步骤，其需要视具体情况而定：

当成品钢板的厚度为8mm～10mm时，由于成品钢板的厚度太薄，对钢板一般可以不进行控制轧制，即不需要进行二阶段摆动待温，粗轧后的中间坯直接从粗轧机输送到精轧机进行精轧。因为控制轧制（二阶段摆动待温）会使钢板温降过快造成终轧温度太低，从而影响设备安全，因此这种情况下精轧阶段没有开轧厚度和温度，简而言之，就是钢板出炉后一次性轧完，不进行二阶段摆动待温。

当成品钢板的厚度＞10mm时，板坯经粗轧阶段轧制成中间坯后，在粗轧机和精轧机之间的辊道上进行二阶段摆动待温。中间坯温度降低到精轧阶段开轧温度范围后输送到精轧机进行精轧阶段轧制。

步骤S503：精轧

精轧阶段从中间坯温度降到奥氏体未再结晶区后开始。精轧阶段开轧第一道次必须采取机架除鳞设备进行除鳞，精轧轧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。精轧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粒“扁平化”，另一方面在奥氏体晶粒内形成大量位错，增加铁素体晶粒形核位置，细化晶粒。要求精轧阶段有效轧制道次数不超过7道。Nb元素的作用显著抑制了奥氏体晶粒再结晶，提高了奥氏体未再结晶区温度。同时考虑到成品的钢板较厚，为了避免终轧后钢板温度过高，本发明的精轧的终轧温度为825-850℃。当成品钢板的厚度＞10mm时，中间坯温度需要降低到精轧阶段开轧温度范围后输送到精轧机进行精轧阶段轧制，此时，精轧开轧温度为930-980℃。

步骤S6：加速冷却

加速冷却步骤并不是一个必须的步骤，其需要视具体情况而定：

当成品钢板的厚度＞12mm时，本发明采用加速冷却***（ACC）对钢板冷却过程进行控制。钢板经轧制后，奥氏体晶粒被拉长呈“扁平化”，晶粒内部累积有大量位错和胞状亚结构，在较大冷速作用下变形奥氏体“过冷”。在较大的相变驱动力作用下促进新相在变形奥氏体内和晶界处形核，形成细小均匀的贝氏体组织。加速冷却的终冷温度为570-600℃，冷却速度为20-25℃/s。在钢板进行加速冷却过程中，为了确保钢板整体头部、尾部、边部及板身温度均匀，需要采用头尾遮蔽和边部遮挡，一般头部遮蔽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℃。

当成品钢板的厚度为8-12mm时，由于钢板薄，若轧后进行ACC加速冷却会因钢板冷却强度过大而造成钢板板型严重不良，因此这种情况下不用ACC对钢板冷却，其不会影响性能，所以厚度为8-12mm成品钢板不需要加速冷却步骤，不需要对终冷温度和冷却速率的工艺参数进行控制。

步骤S7：热矫直

钢板从ACC出来后需要进行热矫直处理以使钢板具有良好板形。综合考虑钢板矫直难度和热矫直机能力，要求钢板矫直温度为400-1000℃。若钢板一道次不能矫平，可以采用多道次矫直，但原则上不超过3道次，钢板不平度达到≤6mm/2m。热矫直后的钢板通过剪切后加工成要求的规格。

矫直温度大于1000℃，温度太高，矫直机无法工作，因为矫直机自身冷却能力有限，会把矫直机烫坏，而且温度很高矫直后钢板还会变形，失去了矫直的意义。温度低于400℃钢板太硬，热矫直机也能力有限“矫不动”。矫直温度主要由钢板终冷温度决定，钢板出ACC后约1分钟左右后就开始矫直，一般矫直温度比终冷返红温度低20-30℃。

步骤S8：热处理

热处理工艺为调质工艺。调质工艺包含淬火和回火，可以使钢板具有良好的强韧性匹配，提升钢板的综合性能。本发明的热处理工艺为：淬火温度为880-920℃，淬火保温时间为10-15分钟；回火温度为560-600℃，回火保温时间为20-30分钟。

对热处理后的钢板取样、检验。检验合格的成品入库、发货。

生产得到的含稀土高强钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.11-0.16%、Si0.15-0.30%、Mn1.20-1.40%、P≤0.010%，S≤0.005%、Als0.020-0.030%、Nb0.025-0.035%、Ti0.010-0.015%、Cr0.18-0.30%、Mo0.15-0.25%、B0.0010%-0.0015%、稀土RE0.0005%-0.0020%，余量为Fe和其它杂质。生产得到的含稀土高强钢板的厚度为8mm-25mm。

将通过上述步骤得到的含稀土高强钢板制成试样进行力学性能测试。其中，厚度为8mm-11mm的钢板采用10mm*5mm*55mm试样，厚度为12mm-25mm钢板采用10mm*10mm*55mm试样。

下面以具体实施例对本发明做出进一步说明。

按照步骤S1和S2进行冶炼和连铸得到实施例1～8的拟轧制的板坯。实际生产中因为冶炼和连铸都是按炉生产，每炉210吨钢，其冶炼和连铸的工艺参数是固定的，这些参数一般只随钢种不同有细微变化，统一钢种则不会变化，否则生产就无法稳定。

实施例1

将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，再加热时间为260分钟，均热时间为40分钟。板坯的化学成分的质量百分含量为：C0.11%、Si0.30%、Mn1.35%、P0.008%、S0.004%、Als0.024%、Nb0.035%、Ti0.014%、Cr0.30%，Mo0.24%、B0.0013%、La0.0015%，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为8mm的钢板，详细的工艺参数见表1，其力学性能见表2。

实施例2

将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，再加热时间为250分钟，均热时间为30分钟。板坯的化学成分的质量百分含量为：C0.12%、Si0.28%、Mn1.40%、P0.010%、S0.003%、Als0.030%、Nb0.033%、Ti0.015%、Cr0.29%，Mo0.25%、B0.0010%、La0.0020%，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为11mm的钢板，详细的工艺参数见表1，其力学性能见表2。

实施例3

将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，再加热时间300分钟，均热时间为45分钟。板坯的化学成分的质量百分含量为：C0.12%、Si0.28%、Mn1.40%、P0.010%、S0.003%、Als0.030%、Nb0.033%、Ti0.015%、Cr0.29%，Mo0.25%、B0.0010%、La0.0020%，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为12mm的钢板，详细的工艺参数见表1，其力学性能见表2。如图1～3所示，分别为本发明实施例3轧态的金相照片、淬火态的金相照片和回火态的金相照片。从上述照片中可以看出轧态钢板主要为低碳贝氏体组织，晶粒细小均匀；淬火态钢板主要为板条状马氏体组织，为钢板回火后获得良好性能奠定了基础；回火态钢板组织为回火索氏体，晶粒细小、均匀，保证了钢板具有良好的综合力学性能。

实施例4

将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，再加热时间300分钟，均热时间为45分钟。板坯的化学成分的质量百分含量为：C0.13%、Si0.16%、Mn1.25%、P0.005%、S0.002%、Als0.027%、Nb0.030%、Ti0.012%、Cr0.25%、Mo0.15%、B0.0015%、La0.0017%，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为14mm的钢板，详细的工艺参数见表1，其力学性能见表2。

实施例5

将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，再加热时间300分钟，均热时间为45分钟。板坯的化学成分的质量百分含量为：C0.14%、Si0.15%、Mn1.20%、P0.007%、S0.005%、Als0.023%、Nb0.027%、Ti0.010%、Cr0.20%、Mo0.16%、B0.0012%、La0.0009%，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为18mm的钢板，详细的工艺参数见表1，其力学性能见表2。

实施例6

将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，再加热时间330分钟，均热时间为50分钟，板坯的化学成分的质量百分含量为：C0.15%、Si0.18%、Mn1.23%、P0.008%、S0.003%、Als0.020%、Nb0.025%、Ti0.012%、Cr0.18%、Mo0.15%、B0.0014%、La0.0005%，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为20mm的钢板，详细的工艺参数见表1，其力学性能见表2。

实施例7

将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，再加热时间330分钟，均热时间为50分钟，板坯的化学成分的质量百分含量为：C0.16%、Si0.20%、Mn1.30%、P0.005%、S0.003%、Als0.025%、Nb0.030%、Ti0.013%、Cr0.20%、Mo0.20%、B0.0011%、La0.0010%，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为22mm的钢板，详细的工艺参数见表1，其力学性能见表2。

实施例8

将冶炼、连铸后的拟轧制的板坯放入加热炉，再加热时间330分钟，均热时间为50分钟，板坯的化学成分的质量百分含量为：C0.16%、Si0.20%、Mn1.30%、P0.005%、S0.003%、Als0.025%、Nb0.030%、Ti0.013%、Cr0.20%、Mo0.20%、B0.0011%、La0.0010%，余量为Fe和不可避免的杂质。轧制成厚度为25mm的钢板，详细的工艺参数见表1，其力学性能见表2。

表1实施例1～8的工艺参数

表2实施例1～8的力学性能

从实施例可以看出，本发明采用了钢水超低P、S控制，并添加稀土元素处理，提高了基体低温韧性；采用了较高的冷却速率促进钢板形变奥氏体相变；采用了合适的调质工艺，促进钢板形成回火索氏体组织，钢板综合性能优良。

综上所述，本发明的方法通过采用低碳成分设计，添加适当添加提高淬透性的元素和稀土元素，优化控制TMCP工艺和调质热处理工艺，可以稳定生产厚度为8mm-25mm的含稀土高强钢板，其力学性能优异，各实施例的钢板的屈服强度大于750MPa，抗拉强度大于790MPa，延伸率大于15%，厚度为8mm-11mm的钢板-20℃冲击功可达180J以上，-40℃冲击功可达150J以上，-60℃冲击功可达130J以上，厚度大于11mm的钢板-20℃冲击功可达280J以上，-40℃冲击功可达240J以上，-60℃冲击功可达210J以上，钢板韧脆转变温度远低于-60℃。

以1年生产2万吨本发明的高强度高韧性钢板（屈服强度700MPa级的D/E级钢板）计算，在不增加合金成本的前提下，参照Q690D盈利能力该等级钢板可盈利400元，年利润可达800万元。

Claims (10)

1.一种含稀土高强钢板，其特征在于，其材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.11-0.16%、Si0.15-0.30%、Mn1.20-1.40%、P≤0.010%，S≤0.005%、Als0.020-0.030%、Nb0.025-0.035%、Ti0.010-0.015%、Cr0.18-0.30%、Mo0.15-0.25%、B0.0010%-0.0015%、稀土RE0.0005%-0.0020%，余量为Fe和其它杂质。

2.如权利要求1所述的含稀土高强钢板，其特征在于：所述稀土RE为La。

3.如权利要求1或2所述的含稀土高强钢板，其特征在于，其材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.11%、Si0.30%、Mn1.35%、P0.008%、S0.004%、Als0.024%、Nb0.035%、Ti0.014%、Cr0.30%，Mo0.24%、B0.0013%、La0.0015%；或者，C0.12%、Si0.28%、Mn1.40%、P0.010%、S0.003%、Als0.030%、Nb0.033%、Ti0.015%、Cr0.29%，Mo0.25%、B0.0010%、La0.0020%；或者，C0.13%、Si0.16%、Mn1.25%、P0.005%、S0.002%、Als0.027%、Nb0.030%、Ti0.012%、Cr0.25%、Mo0.15%、B0.0015%、La0.0017%；或者，C0.14%、Si0.15%、Mn1.20%、P0.007%、S0.005%、Als0.023%、Nb0.027%、Ti0.010%、Cr0.20%、Mo0.16%、B0.0012%、La0.0009%；或者，C0.15%、Si0.18%、Mn1.23%、P0.008%、S0.003%、Als0.020%、Nb0.025%、Ti0.012%、Cr0.18%、Mo0.15%、B0.0014%、La0.0005%；或者，C0.16%、Si0.20%、Mn1.30%、P0.005%、S0.003%、Als0.025%、Nb0.030%、Ti0.013%、Cr0.20%、Mo0.20%、B0.0011%、La0.0010%。

4.一种含稀土高强钢板的生产工艺，其特征在于，包括：冶炼、连铸、板坯再加热、除鳞、轧制、热矫直和热处理，生产得到的所述含稀土高强钢板的材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.11-0.16%、Si0.15-0.30%、Mn1.20-1.40%、P≤0.010%，S≤0.005%、Als0.020-0.030%、Nb0.025-0.035%、Ti0.010-0.015%、Cr0.18-0.30%、Mo0.15-0.25%、B0.0010%-0.0015%、稀土RE0.0005%-0.0020%，余量为Fe和其它杂质。

5.如权利要求4所述的含稀土高强钢板的生产工艺，其特征在于，

所述冶炼包括转炉冶炼、LF炉外精炼和RH精炼，

所述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，所述转炉冶炼的铁水的温度为1250～1350℃，所述转炉冶炼的出钢温度为1620-1660℃；

所述LF炉外精炼的钢包内钢水温度＞1500℃；

所述RH精炼的真空度为0.20～0.30KPa，深真空时间＞20min，出钢时氢≤2.5ppm、氧≤20ppm、氮≤40ppm；

所述连铸包括在210吨钢包内加入稀土RE50-100kg，所述连铸的钢水过热度为15-50℃，所述连铸保持恒速浇注，浇注速度为0.8-1.2m/min。

6.如权利要求4所述的含稀土高强钢板的生产工艺，其特征在于：

所述板坯再加热的温度为1160-1200℃，再加热时间为250-330分钟，所述板坯再加热的阶段包括加热段和均热段，其中所述均热段的时间为30-50分钟，所述板坯再加热时板坯移动速度为10-20分钟/厘米。

7.如权利要求4所述的含稀土高强钢板的生产工艺，其特征在于，当成品钢板的厚度为8-10mm时，所述轧制包括：粗轧和精轧，

所述粗轧包括整形阶段、展宽阶段和高温延伸阶段；所述粗轧的开轧温度为1140-1180℃，所述高温延伸阶段有效轧制道次数≤8道，至少有2道次压下率＞25%；

所述精轧的终轧温度为825-850℃，精轧阶段有效轧制道次数≤7道。

8.如权利要求4所述的含稀土高强钢板的生产工艺，其特征在于，当成品钢板的厚度＞10mm时，所述轧制包括：粗轧、二阶段摆动待温和精轧，

所述粗轧包括整形阶段、展宽阶段和高温延伸阶段；所述粗轧的开轧温度为1140-1180℃，所述高温延伸阶段有效轧制道次数≤8道，至少有2道次压下率＞25%，所述粗轧后的中间坯的厚度为成品钢板的厚度的3.0倍；

所述二阶段摆动待温为将所述中间坯冷却到所述精轧的开轧温度；

所述精轧的开轧温度为930-980℃，终轧温度为825-850℃，精轧阶段有效轧制道次数≤7道。

9.如权利要求4所述的含稀土高强钢板的生产工艺，其特征在于：当所述成品钢板的厚度＞12mm，所述轧制后的步骤还包括加速冷却，所述加速冷却的终冷温度为570-600℃，冷却速度为20-25℃/s。

10.如权利要求4所述的含稀土高强钢板的生产工艺，其特征在于：所述热处理的步骤包括淬火和回火，所述淬火的温度为880-920℃，所述淬火的保温时间为10-15分钟；所述回火的温度为560-600℃，所述回火的保温时间为20-30分钟。

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