CN105970097A - 稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢及生产方法 - Google Patents

稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、RH真空脱气、连铸、轧制、热处理。本发明还公开了一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢。本发明通过合理的化学成分设计，采取上述制造工艺，获得一种显微组织为回火索氏体的稀土处理的防爆高强度钢板，具备抵御8KG TNT***的***能力，能够满足防爆使用要求，应用效果较好。

Description

稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢及生产方法
技术领域
本发明涉及一种高强度结构用调质钢板技术，具体说，涉及一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢及生产方法。
背景技术
面对国际反恐防爆日趋严峻形势，国际市场对非战争用途的防雷特种车辆的需求显著增加，美国、英国、南非等国家正在积极研发防雷反伏击特种战术车，由于其具有高防护性、高机动性和底部防雷等优点，可广泛用于警用巡逻、人员运输。
在整车的防爆设计方面，车厢底板要求具有抵御地雷及简易***装置的能力，用于保护车内人员安全及车辆底部传动装置稳定运行，因此对车厢防护用底板提出其应具有防爆性能强、各向异性小、强塑积高、冲击韧性好等优良的综合性能。
中国公开号CN 1022300580185A公开了“一种屈服强度690MPa级低合金高强钢的热处理工艺”，研究通过提高升温速度和在较高的奥氏体化温度下进行短时保温，在保证钢力学性能的同时，缩短了热处理加热和保温时间，有利于节能和提高产能。
中国公开号CN 104532159A公开了“一种屈服强度700MPa级调质高强钢及其生产方法”，研究通过采用调质工艺生产，保证不同厚度性能均匀性。
中国公开号CN 104947000A公开了“屈服强度700MPa级高强钢及TMCP制造方法”，研究通过采用TMCP工艺生产高强钢，性能指标稳定，完全可以满足高强钢性能要求，并具有良好的强度、塑性、韧性及焊接性能。
但是高强钢并不具备防爆性能。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢及生产方法，能够满足防爆使用要求，应用效果较好。
技术方案如下：
一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢，化学成分按重量百分比包括C：0.10～0.16％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.8～1.4％、P：≤0.012％、S：≤0.002％、Cr：0.15～0.35％、Ti：0.008～0.018％、B：0.0008～0.0020％、Mo：0.10～0.30％、Ce：≤0.0015、Als：0.025～0.04％、碳当量CEV：0.39～0.46％。
进一步：包括C 0.13％、Si：0.20％、Mn：1.4％、P：0.009％、S：0.001％、Cr：0.30％、Ti：0.010％、B：0.0015％、Mo：0.25％、Ce：0.0015。
一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、RH真空脱气、连铸、轧制、热处理；其中，冶炼用铁水经脱硫预处理，S含量≤0.005％，加入废钢，转炉终点一次命中或补吹次数不超过一次，拉碳温度范围≥1640℃，终点[C]≤0.10％，[P]≤0.010％；RH真空处理时，真空处理时间15～25min，真空处理时添加稀土Ce-Fe合金，合金加入前测温定氧，要求活度氧≤5ppm，真空处理结束后进行软吹氩气，软吹时间大于15min；板坯出炉温度为1200±20℃，轧制采用二阶段轧制，粗轧开轧温度≥1100℃，精轧终轧温度820～870℃；热处理过程中，淬火温度920±10℃，保温时间15～25min；回火温度600±10℃，保温时间25～35min；成品钢板化学成分按重量百分比包括C：0.10～0.16％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.8～1.4％、P：≤0.012％、S：≤0.002％、Cr：0.15～0.35％、Ti：0.008～0.018％、B：0.0008～0.0020％、Mo：0.10～0.30％、Ce：≤0.0015、Als：0.025～0.04％、碳当量CEV：0.39～0.46％。
进一步：连铸全程采用保护浇注，投入电磁搅拌、轻压下，过热度控制在15～35℃，拉速0.8～1.2m/min，中间包分别取O、N样，结晶器取H样，其中[O]≤30ppm，[N]≤50ppm，[H]≤1.5ppm。
进一步：板坯的加热炉出炉温度为1210℃，粗轧开轧温度1150℃，精轧终轧温度845℃，中间坯厚度为3倍成品厚度；淬火温度923℃，保温时间20min；回火温度605℃，保温时间30min，空冷。
进一步：板坯的加热炉出炉温度为1205℃，加热后及时轧制，粗轧开轧温度≥1160℃，精轧终轧温度835℃，中间坯厚度为3倍成品厚度；淬火温度912℃，保温时间20min；回火温度590℃，保温时间30min，空冷。
进一步：还包括防爆试验步骤，要求***件护罩整体及折弯线均不产生裂纹。
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
1、本发明通过合理的化学成分设计，采取上述制造工艺，获得一种显微组织为回火索氏体的稀土处理的防爆高强度钢板，具备抵御8KG TNT***的***能力，能够满足防爆使用要求，应用效果较好。
2、本发明中防爆钢板具有良好的强韧性匹配和优越的防爆性能，力学性能满足标准要求，并成功应用到X轻型战术车，具有广阔的市场前景及潜在的经济效益和社会效益。
批量供货后含税完全成本为4130元/吨，目前含税结算价格为11500元/吨，含税吨钢效益为7370元，累计产量125.9吨，累计销量115吨，产生的经济效益为84.6万元。
附图说明
图1是本发明实施例2的防爆钢板20μm下的金相组织图；
图2是本发明实施例2的防爆钢板10μm下的金相组织图；
图3是本发明中1#***件延棱线1的变形量统计图；
图4是本发明中1#***件延棱线2的变形量统计图；
图5是本发明中1#***件延棱线3的变形量统计图；
图6是本发明中2#***件延棱线1的变形量统计图；
图7是本发明中2#***件延棱线2的变形量统计图；
图8是本发明中2#***件延棱线3的变形量统计图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明优选实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，步骤如下：
步骤1：冶炼；
冶炼用铁水经脱硫预处理，S含量≤0.005％，加入自产优质废钢，转炉终点一次命中或补吹次数不超过一次，拉碳温度范围≥1640℃，终点[C]≤0.10％，[P]≤0.010％。
步骤2：LF精炼；
经LF精炼加热、成分微调、合金化，保证钢水成份、温度满足后续工序需要。
步骤3：RH真空脱气；
RH(RH真空循环脱气精炼法)真空处理时，真空处理时间15～25min，真空处理时添加稀土Ce-Fe合金，合金加入前测温定氧，要求活度氧≤5ppm。真空处理结束后进行软吹氩气，软吹时间大于15min。以确保夹杂充分上浮。
步骤4：连铸；
连铸全程采用保护浇注，投入电磁搅拌、轻压下，过热度控制在15～35℃，拉速0.8～1.2m/min，中间包分别取O、N样，结晶器取H样，其中[O]≤30ppm，[N]≤50ppm，[H]≤1.5ppm。
步骤5：轧制；
板坯出炉温度为1200±20℃。采用二阶段轧制，粗轧开轧温度≥1100℃。精轧终轧温度820～870℃，轧后无需控冷。
步骤6：热处理工艺。
淬火工艺：淬火温度920±10℃，保温时间15～25min；
回火工艺：回火温度600±10℃，保温时间25～35min。
成品防爆钢板的化学成分按重量百分比包括：C：0.10～0.16％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.8～1.4％、P：≤0.012％、S：≤0.002％、Cr：0.15～0.35％、Ti：0.008～0.018％、B：0.0008～0.0020％、Mo：0.10～0.30％、Ce：≤0.0015、Als：0.025～0.04％、CEV(碳当量，公式：CEV(％)＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)：0.39～0.46％。
稀土的加入在减小钢板各向异性、提高强塑积、改善低温冲击韧性及防爆性能等方面作用显著，因此通过添加稀土制造高强度防爆用钢板具有技术创新性及领先性，产品命名为BT700E，命名原则：BT代表包钢特色，700代表屈服强度700MPa，E代表质量等级要求-40℃进行冲击试验。
实施例1
板坯的加热炉出炉温度为1210℃，采用二阶段轧制，粗轧开轧温度1150℃。精轧终轧温度845℃，轧后无需控冷，中间坯厚度为3倍成品厚度。淬火工艺：淬火温度923℃，保温时间20min；回火工艺：回火温度605℃，保温时间30min，空冷。最后即可得到防爆钢板。
实施案例2
板坯的加热炉出炉温度为1205℃，加热后及时轧制。采用二阶段轧制，粗轧开轧温度≥1160℃。精轧终轧温度835℃，薄规格无需控冷，中间坯厚度为3倍成品厚度。淬火工艺：淬火温度912℃，保温时间20min；回火工艺：回火温度590℃，保温时间30min，空冷。最后即可得到防爆钢板。
如图1所示，是本发明实施例2的防爆钢板20μm下的金相组织图；如图2所示，是本发明实施例2的防爆钢板10μm下的金相组织图。
如图所示。可以看出该钢板的微观组织为回火马氏体+碳化物。细小碳化物弥散分布在大小均匀的等轴马氏体基体上，使得钢板具有良好的强韧性。
实施例1、实施例2中防爆钢板的化学成分重量百分比见表1。
表1板卷化学成分(wt％)
元素 C Si Mn P S Cr Mo B Ti Ce
实测 0.13 0.20 1.40 0.009 0.001 0.30 0.25 0.0015 0.010 0.0015
表2为本发明实施案例1～2对应的防爆钢板的力学性能。
为检验BT700E钢板防爆性能，结合X防雷车底板防护性能指标要求，开展高强钢防雷底板防***试验工作。
本发明中，高强钢防爆试验如下所示：
为考核验证高强度钢能否满足特种防雷车底板防护性指标要求，进行了模拟***件防雷***试验。
(1)高强度钢模拟***件尺寸参数见表1。
表1***件尺寸参数mm
长 宽 高 厚 底部防护厚度 底部距地面高度(炸高)
1910 785 855 10 10+10＝20 385
(2)***条件
8kg TNT***，直径34cm，埋深5cm。
(3)试验结果
由于条件相同，1#、2#***件***结果相近，护罩底部均产生较大凹变形，1#、2#***件护罩整体及折弯线均未产生裂纹，满足特种防雷车底盘防8kg TNT级***防护性要求。
如图3所示，是本发明中1#***件延棱线1的变形量统计图；如图4所示，是本发明中1#***件延棱线2的变形量统计图；如图5所示，是本发明中1#***件延棱线3的变形量统计图。
3条棱线的变形量分别为24mm、21.5mm、18mm，***件护罩整体及折弯线均未产生裂纹，满足特种防雷车底盘防8kg TNT级***防护性要求。
如图6所示，是本发明中2#***件延棱线1的变形量统计图；如图7所示，是本发明中2#***件延棱线2的变形量统计图；如图8所示，是本发明中2#***件延棱线3的变形量统计图。
3条棱线的变形量分别为20mm、18mm、18mm，***件护罩整体及折弯线均未产生裂纹，满足特种防雷车底盘防8kg TNT级***防护性要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢，其特征在于：化学成分按重量百分比包括C：0.10～0.16％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.8～1.4％、P：≤0.012％、S：≤0.002％、Cr：0.15～0.35％、Ti：0.008～0.018％、B：0.0008～0.0020％、Mo：0.10～0.30％、Ce：≤0.0015、Als：0.025～0.04％、碳当量CEV：0.39～0.46％。
2.如权利要求1所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢，其特征在于：包括C 0.13％、Si：0.20％、Mn：1.4％、P：0.009％、S：0.001％、Cr：0.30％、Ti：0.010％、B：0.0015％、Mo：0.25％、Ce：0.0015。
3.一种稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，包括：冶炼、LF精炼、RH真空脱气、连铸、轧制、热处理；其中，冶炼用铁水经脱硫预处理，S含量≤0.005％，加入废钢，转炉终点一次命中或补吹次数不超过一次，拉碳温度范围≥1640℃，终点[C]≤0.10％，[P]≤0.010％；RH真空处理时，真空处理时间15～25min，真空处理时添加稀土Ce-Fe合金，合金加入前测温定氧，要求活度氧≤5ppm，真空处理结束后进行软吹氩气，软吹时间大于15min；板坯出炉温度为1200±20℃，轧制采用二阶段轧制，粗轧开轧温度≥1100℃，精轧终轧温度820～870℃；热处理过程中，淬火温度920±10℃，保温时间15～25min；回火温度600±10℃，保温时间25～35min；成品钢板化学成分按重量百分比包括C：0.10～0.16％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.8～1.4％、P：≤0.012％、S：≤0.002％、Cr：0.15～0.35％、Ti：0.008～0.018％、B：0.0008～0.0020％、Mo：0.10～0.30％、Ce：≤0.0015、Als：0.025～0.04％、碳当量CEV：0.39～0.46％。
4.如权利要求3所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，其特征在于：连铸全程采用保护浇注，投入电磁搅拌、轻压下，过热度控制在15～35℃，拉速0.8～1.2m/min，中间包分别取O、N样，结晶器取H样，其中[O]≤30ppm，[N]≤50ppm，[H]≤1.5ppm。
5.如权利要求3或者4所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，其特征在于：包括C 0.13％、Si：0.20％、Mn：1.4％、P：0.009％、S：0.001％、Cr：0.30％、Ti：0.010％、B：0.0015％、Mo：0.25％、Ce：0.0015。
6.如权利要求3或者4所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，其特征在于：板坯的加热炉出炉温度为1210℃，粗轧开轧温度1150℃，精轧终轧温度845℃，中间坯厚度为3倍成品厚度；淬火温度923℃，保温时间20min；回火温度605℃，保温时间30min，空冷。
7.如权利要求3或者4所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，其特征在于：板坯的加热炉出炉温度为1205℃，加热后及时轧制，粗轧开轧温度≥1160℃，精轧终轧温度835℃，中间坯厚度为3倍成品厚度；淬火温度912℃，保温时间20min；回火温度590℃，保温时间30min，空冷。
8.如权利要求3或者4所述稀土处理屈服强度700MPa级防爆高强钢的生产方法，其特征在于：还包括防爆试验步骤，要求***件护罩整体及折弯线均不产生裂纹。
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