CN107058898A - 一种q690d低碳贝氏体钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种Q690D低碳贝氏体钢，化学成分wt%：C 0.06～0.09，Si 0.25～0.35，Mn 1.55～1.70，Cr 0.35～0.45，P≤0.014，S≤0.010，Als 0.025～0.040，Nb 0.050～0.060，Ti 0.010～0.025，Mo 0.15～0.25，余量为Fe；轧制工序第一阶段轧制总压下量55～70％，待温厚度2.5～4.0倍钢板成品厚度；第二阶段轧制终轧温度800～820℃，待温后累计压下率≥65%；控冷工序钢板开冷温度760～790℃，终冷温度150℃～300℃，冷速15～30℃/s。本发明可一次性生产出合格的Q690D钢种，成本低，流程简单。

Description

一种Q690D低碳贝氏体钢及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金板材生产技术领域，尤其涉及一种Q690D低碳贝氏体钢及其生产方法。
背景技术
低碳贝氏体钢是近几十年来发展的新钢系，被誉为环保型绿色钢种，具有高强度、高韧性、优良的焊接性能等特点，被广泛应用于工程机械、采挖机械、重型汽车、舟桥、造船、桥梁、海军舰艇、压力容器等领域。它成分上采用低碳，复合添加Mn、Cr、Mo、Nb、Ti、Ni等合金元素，通过位错强化、细晶强化和相变强化等措施获得均匀细小的贝氏体组织，以提高钢板的强度。Q690D低碳贝氏体钢大都采用调质处理或TMCP+回火工艺生产,以满足产品性能要求，但是此方法工序多，生产周期长，生产效率低。随着轧钢装备的升级换代，部分厂家正在开发TMCP态的Q690D低碳贝氏体钢，但是轧后终冷温度一般为400～500℃，此温度区间钢板刚开始贝氏体转变，若冷却不均极易导致钢板矫直后再次发生瓢曲；据了解钢板一次板型合格率（TMCP态不平度合格钢板占轧制钢板的百分率）只有80%左右，大大增加了钢板的生产难度。
中国专利“一种高强度低温用低碳贝氏体钢及其生产工艺”，专利申请号200810022600.2，通过采用TMCP+回火的工艺生产≤30mm的低碳贝氏体钢，不仅工艺复杂，也未提及钢板板型合格率。
中国专利“一种690 级超高强度海洋工程用钢板及其生产方法”，专利申请号201310291572.5，通过采用TMCP、缓冷、调质工艺制备了690MPa 高强度海洋平台用钢，该方法由于增加了缓冷工艺，生产较为复杂。
中国专利“厚规格Q690D 高强度高韧性钢板及其生产方法”，专利申请号201410221530.9，通过采用TMCP+控冷+调质工艺生产出了厚规格Q690D 高强度高韧性钢板；该方法在冷却过程中，为了确保钢板整体头部、尾部、边部及板身温度均匀，采用50～80mm厚的低碳贝氏体钢，不仅工艺复杂，而且控冷采用头尾遮蔽和边部遮挡，控制钢板返红后整体温度差≤50℃，控冷设备实际很难达到上述要求，生产难度很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种Q690D低碳贝氏体钢及其生产方法；该发明采用TMCP工艺直接生产出综合性能优良的Q690D低碳贝氏体钢，具有成本低、工艺简单、板型合格率高等优点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种Q690D低碳贝氏体钢，化学成分的质量百分含量分别为：C 0.06～0.09，Si 0.25～0.35，Mn 1.55～1.70，Cr 0.35～0.45，P≤0.014，S≤0.010，Als 0.025～0.040，Nb 0.050～0.060，Ti 0.010～0.025，Mo 0.15～0.25，余量为Fe。
上述的一种Q690D低碳贝氏体钢，所述化学成分的质量百分含量优选为：C 0.06～0.07，Si 0.25～0.30，Mn 1.55～1.65，Cr 0.39～0.41，P 0.010～0.012，S 0.005～0.008，Als 0.030～0.035，Nb 0.050～0.060， Ti 0.010～0.020，Mo 0.15～0.21，余量为Fe。
一种Q690D低碳贝氏体钢的生产方法，包括钢水冶炼、连铸、板坯加热、轧制、控冷和矫直工序；进入热轧工序的连铸坯化学成分的质量百分含量为：C 0.06～0.09，Si 0.25～0.35，Mn 1.55～1.70，Cr 0.35～0.45，P≤0.014，S≤0.010，Als 0.025～0.040，Nb0.050～0.060，Ti 0.010～0.025，Mo 0.15～0.25，余量为Fe。
上述的一种Q690D低碳贝氏体钢生产方法，所述轧制工序采用两阶段控温轧制，第一阶段轧制总压下量为55％～70％，待温厚度为2.5～4.0倍钢板成品厚度；第二阶段轧制的终轧温度为800～820℃，待温后累计压下率≥65%；所述控冷工序设置钢板开冷温度为760℃～790℃，终冷温度为150℃～300℃，冷速为15～30℃/s。
上述的一种Q690D低碳贝氏体钢生产方法，所述矫直工序矫直压下量为4～7mm，矫直速度0.7～1.0m/s，矫直力7000～16000kN。
上述的一种Q690D低碳贝氏体钢生产方法，所述钢水冶炼工序包括转炉冶炼、LF精炼和RH精炼; LF炉精炼时间≥35min，RH真空处理时间≥30min，真空度要求1mbar以下；所述板坯连铸过程中采用恒拉速工艺，拉速为0.80m/min～0.90m/min；所述板坯加热工序中加热一段温度范围为950℃～1150℃，加热二段温度范围为1200±20℃，均热段温度范围为1150±20℃，板坯在加热炉时间为4～5小时。
本发明通过以上工艺流程，所生产的Q690D低碳贝氏体钢，轧后钢板屈服强度大于700MPa，抗拉强度为780～930MPa，延伸率为16%～25%，力学性能达到或超过了相关标准的要求；本发明无需后续热处理，不仅仅降低了生产成本，而且简化了生产流程，更重要的是，采用本方法生产的Q690D低碳贝氏体钢板型好，一次板型合格率达到95%以上。
本发明的优点在于：
(1) 通过设计合理的冶炼、加热、轧制、控冷等工艺参数，采用控轧控冷(TMCP) 工艺一次性生产出合格的Q690D低碳贝氏体钢，无需后续热处理，不仅仅降低了生产成本，而且简化了生产流程。
(2) 通过采用150～300℃低温终冷工艺，再施以大压下量矫直，使钢板后续无变形，板型好，一次板型合格率达到95%以上，远高于国内同类型80%的一次板型合格率。
理论分析：高强钢通常采用轧后控冷对钢板进行控制冷却，一般控冷终冷温度为400～500℃，此温度区间钢板刚刚开始发生铁素体→贝氏体的组织转变，此时钢板温度高，很容易矫平，但是由于控冷装置将钢板从800℃冷却到400～500℃，钢板同板温差至少80℃以上，甚至高达100℃，温度不均的钢板矫完后上冷床冷却，还会发生铁素体→珠光体/贝氏体，甚至马氏体的相变，相变体积扩张，必然产生内应力，当钢板内部的压应力达到或超过钢板的屈服强度时钢板就会再次出现瓢曲，俗称“二次瓢曲”。而本发明采用的轧后控冷终冷温度为150～300℃，钢板从终轧温度以15～30℃/S的冷速连续温降到150～300℃，冷却路径通过贝氏体转变区域，因此可以产生贝氏体组织，但是，冷速并没有达到马氏体转变需要的冷速，因而不会产生贝氏体组织；终冷温度150～300℃，贝氏体组织转变基本完成，虽然钢板温度低，但是在强力矫直机作用下完全可以矫平，矫后钢板上冷床产生的组织转变应力小，不足以达到钢板的屈服强度，因此，钢板不会变形，一次板型合格率大幅度提升。
具体实施方式
本发明一种Q690D低碳贝氏体钢，所采用的铸坯化学成分的质量百分含量为：C0.06～0.09，Si 0.25～0.35，Mn 1.55～1.70，Cr 0.35～0.45，P≤0.014，S≤0.010，Als0.025～0.040，Nb 0.050～0.060，Ti 0.010～0.025，Mo 0.15～0.25，余量为Fe。
一种Q690D低碳贝氏体钢生产方法，包括钢水冶炼、连铸、板坯加热、轧制、控冷和矫直工序；
钢水冶炼工序包括转炉冶炼、LF精炼和RH精炼; LF炉精炼时间≥35min，RH真空处理时间≥30min，真空度要求1mbar以下；
板坯连铸过程中采用恒拉速工艺，拉速为0.80m/min～0.90m/min；板坯加热工序中加热一段温度范围为950℃～1150℃，加热二段温度范围为1200±20℃，均热段温度范围为1150±20℃，板坯在加热炉时间为4～5小时；
轧制工序采用两阶段控温轧制，第一阶段轧制总压下量为55％～70％，待温厚度为2.5～4.0倍钢板成品厚度；第二阶段轧制的终轧温度为800～820℃，待温后累计压下率≥65%；控冷工序设置钢板开冷温度为760℃～790℃，终冷温度为150℃～300℃，冷速为15～30℃/s；
矫直工序矫直压下量为4～7mm，矫直速度0.7～1.0m/s，矫直力7000～16000kN。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1～10通过在线控制钢水冶炼、连铸、板坯加热、轧制、控冷、矫直等工艺参数，实现钢中铁素体和贝氏体的含量比例在0.25～0.55范围内，确保Q690D强度满足要求的同时，满足用户需求板型、表面等要求；具体生产工序包括：
（1）转炉冶炼：采用脱硫铁水与低硫废钢，废钢比不大于10%，终点目标：[C]≤0.04%、P≤0.012%；T=1630℃～1680℃；
（2）LF精炼：精炼时间≥35min，进站钢水参考温度1560℃～1600℃，进站后加石灰、铝线、铝粒等造白渣，快速成渣；LF处理后钢水出站温度1630℃～1650℃，Als=300～500ppm，S≤0.005%，其它成分按内控要求；
（3）RH精炼：RH处理时间≥40min，真空处理时间≥30分钟，处理过程全泵投入，真空度1mbar以下，保证纯脱气时间≥6min；钙处理采用钙线，钙线喂入量100～300m；钙处理后吹氩时间大于6分钟，钢水液面不裸露；出站参考温度1570℃～1590℃；
（4）连铸：中间包选用超低碳覆盖剂，结晶器选用低碳钢保护渣；电磁搅拌参数：电流160A，频率6Hz；中间包钢水适宜过热度10℃～35℃；铸机恒拉速0.80～0.90m/min；铸坯堆垛缓冷时间不低于24小时；
各实施例连铸工序所得铸件的化学成分如表1所示：
表1：铸件化学成分（wt%）
（5）板坯加热：各实施例板坯加热工艺参数如表2所示：
表2：板坯加热工艺参数
（6）轧制工序：轧制工序要求采用两阶段控轧轧制，第一阶段轧制总压下量为55％～70％，待温厚度为2.5～4.0倍钢板成品厚度；第二阶段轧制的终轧温度为800～820℃，待温后累计压下率≥65%；各实施例轧制工序具体的工艺参数见表3：
表3：热轧工艺参数
（7）控冷工序：冷却阶段设置钢板开冷温度为760℃～790℃，终冷温度为150℃～300℃，冷速为15～30℃/S；具体控冷工艺参数见表4：
表4：控冷工艺参数
（8）矫直工序：钢板出控冷后进入热矫直机进行矫直，矫直压下量4-7mm，矫直力7000～16000kN，矫直速度0.7-1.0m/s；具体矫直工艺参数见表5：
表5：矫直工艺参数
各实施例所得产品力学性能见表6：
表:6：产品力学性能
由表6可知，实施例1－10所得产品完全能够满足Q690D低碳贝氏体钢的性能要求。

Claims (6)

1.一种Q690D低碳贝氏体钢，其特征在于：其化学成分的质量百分含量分别为：C 0.06～0.09，Si 0.25～0.35，Mn 1.55～1.70，Cr 0.35～0.45，P≤0.014，S≤0.010，Als 0.025～0.040，Nb 0.050～0.060，Ti 0.010～0.025，Mo 0.15～0.25，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的一种Q690D低碳贝氏体钢，其特征在于：所述化学成分的质量百分含量优选为：C 0.06～0.07，Si 0.25～0.30，Mn 1.55～1.65，Cr 0.39～0.41，P 0.010～0.012，S 0.005～0.008，Als 0.030～0.035，Nb 0.050～0.060，Ti 0.010～0.020，Mo 0.15～0.21，余量为Fe。
3.一种Q690D低碳贝氏体钢的生产方法，包括钢水冶炼、连铸、板坯加热、轧制、控冷和矫直工序；其特征在于：进入热轧工序的连铸坯化学成分的质量百分含量为：C 0.06～0.09，Si 0.25～0.35，Mn 1.55～1.70，Cr 0.35～0.45，P≤0.014，S≤0.010，Als 0.025～0.040，Nb 0.050～0.060，Ti 0.010～0.025，Mo 0.15～0.25，余量为Fe。
4.如权利要求3所述的一种Q690D低碳贝氏体钢生产方法，其特征在于：所述轧制工序采用两阶段控温轧制，第一阶段轧制总压下量为55％～70％，待温厚度为2.5～4.0倍钢板成品厚度；第二阶段轧制的终轧温度为800～820℃，待温后累计压下率≥65%；所述控冷工序设置钢板开冷温度为760℃～790℃，终冷温度为150℃～300℃，冷速为15～30℃/s。
5.如权利要求4所述的一种Q690D低碳贝氏体钢生产方法，其特征在于：所述矫直工序矫直压下量为4～7mm，矫直速度0.7～1.0m/s，矫直力7000～16000kN。
6.如权利要求5所述的一种Q690D低碳贝氏体钢生产方法，其特征在于：所述钢水冶炼工序包括转炉冶炼、LF精炼和RH精炼; LF炉精炼时间≥35min，RH真空处理时间≥30min，真空度要求1mbar以下；所述板坯连铸过程中采用恒拉速工艺，拉速为0.80m/min～0.90m/min；所述板坯加热工序中加热一段温度范围为950℃～1150℃，加热二段温度范围为1200±20℃，均热段温度范围为1150±20℃，板坯在加热炉时间为4～5小时。
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