CN109023039A - 一种980MPa级别ATM机用防暴钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种980MPa级别ATM机用防暴钢板及其制造方法，属于金属材料制备技术领域。所述980MPa级别ATM机用防暴钢板，其化学成分按质量百分比计为：C：0.10～0.15％；Si：0.2～0.6％；Mn：1.10～2.0％；Al:0.01～0.06％；P≤0.015％；S≤0.004％；N≤0.004％；Cr:1.0～1.5％；Ti+Nb≤0.2％；B:0.0015‑0.0020％；其余为Fe和不可避免的杂质。所述980MPa级别ATM机用防暴钢板及其制造方法得到的钢板屈服强度达到800MPa级别，抗拉强度达到980MPa以上，延伸率A达到13％以上，同时具有良好的冷弯和焊接性能，合金和工艺成本都低。

Description

一种980MPa级别ATM机用防暴钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及金属材料制备技术领域，特别涉及一种980MPa级别ATM机用防暴钢板及其制造方法。
背景技术
国内ATM机用钢还没有专有牌号的钢种，现在制造ATM机主要使用冷成形性能良好的700MPa级别钢种，产品规格为12.5mm，主要为析出强化型钢板。欧洲标准En10149中的S500MC-S700MC系列、瑞典SSAB钢板有限公司的DOMEX系列，以及国内宝钢BS550-BS700MC系列。随着保险柜和ATM机行业的发展，为提高铁柜的抗冲击能力，延长防火焰切割时间，并且满足防火、防撬等安全要求，用热轧低合金高强度和超高强度钢板生产保险柜和ATM机已成为发展趋势。
现有的900MPa级别以上的高强钢，一般都采用热轧后调质处理，其合金和工艺成本都相对较高,在ATM机的应用推广上没有优势。
发明内容
本发明提供一种980MPa级别ATM机用防暴钢板及其制造方法，解决了或部分解决了现有技术中900MPa级别以上的高强钢，一般都采用热轧后调质处理，其合金和工艺成本都相对较高,在ATM机的应用推广上没有优势的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种980MPa级别ATM机用防暴钢板，其化学成分按质量百分比计为：C：0.10～0.15％；Si：0.2～0.6％；Mn：1.10～2.0％；Al:0.01～0.06％；P≤0.015％；S≤0.004％；N≤0.004％；Cr:1.0～1.5％；Ti+Nb≤0.2％；B:0.0015-0.0020％；其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，碳当量CE≤0.65。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种980MPa级别ATM机用防暴钢板的制造方法包括以下步骤：对钢坯进行KR脱硫，所述钢坯的化学成分按质量百分比计为：C：0.10～0.15％；Si：0.2～0.6％；Mn：1.10～1.8％；Al:0.01～0.06％；P≤0.025％；S≤0.004％；N≤0.004％O≤0.015％；Cr:1.0～1.5％；Ti+Nb≤0.2％；B:0.0015-0.0020％；其余为Fe和不可避免的杂质；对脱硫后的钢坯进行全三脱转炉冶炼；对冶炼后的钢坯进行LF精炼，然后进行RH精炼；对RH精炼后的钢坯进行连铸，得到连铸坯；将连铸坯送入加热炉进行加热；对加热后的连铸坯进行粗轧及精轧；对精轧后的连铸坯进行超快冷冷却；对冷却后的连铸坯进行卷取得到钢板，并在缓冷坑冷却至室温。
进一步地，所述将连铸坯送入加热炉进行加热包括：所述连铸坯进入所述加热炉加热温度为1250-1280℃，并保温3.0-5.0小时。
进一步地，所述对加热后的连铸坯进行粗轧及精轧包括：所述粗轧经过6道次变形，且控制连铸坯的累计变形量大于80％。
进一步地，所述对加热后的连铸坯进行粗轧及精轧包括：所述精轧采用7道次轧制，且控制连铸坯的累计变形量大于75％。
进一步地，控制精轧末道次的轧制压下率≥8％。
进一步地，所述精轧的终轧温度为820-860℃。
进一步地，所述对精轧后的连铸坯进行冷却包括：所述连铸坯的冷却速度大于50℃/s。
进一步地，所述对精轧后的连铸坯进行冷却包括：所述连铸坯冷却到350-450℃。
本发明主要合金元素作用说明：
C是提高材料强度最经济有效的元素，C在钢卷中与V结合，产生一定的析出强化效果。同时，采用较高的C可显著的提高材料的热成形后的强度。如C含量设计偏低，热成形后强度下降；如C含量设计偏高，易引起中心偏析及焊接开裂等问题，因此，本发明确定采用的碳含量设定范围为0.10～0.15％。
Si在钢中起固溶强化作用，促进贝氏体形成。含量太少，强度达不到，太多容易使表面形成铁锈影响表面质量。因此，本发明添加Si的含量为0.2～0.6％。
Mn具有固溶强化作用，是提高材料强度重要元素之一，但锰含量添加过高容易产生偏析并会降低材料韧性，恶化性能。因此，本发明添加锰含量为1.1％～1.8％。
Al为脱氧元素，同时具有一定的晶粒细化效果。本发明限定了0.01～0.06％。
P，S，N为杂质元素，应尽量减少。硫和磷元素过高会对材料韧性和塑性有不利影响，氮含量过高会严重恶化材料的塑性和韧性。本发明限定了S≤0.004％，P≤0.025％，N≤0.004％。
Cr增加钢的淬透性。另外，Cr元素是中等碳化物形成元素，在所有各种碳化物中，铬碳化物是最细小的一种，它可均匀地分布在钢体积中，所以具有高的强度、硬度、屈服点和高的耐磨性。Cr是提高材料强度和硬度的经济型元素。本发明限定了Cr:1.0～1.5％。
Nb，Ti为细化晶粒元素，析出强化。添加太少，细化晶粒提高强度作用不明显，添加过多成本增加，性能增加不多。本发明限定了Ti+Nb≤0.2％。
B是偏聚倾向较大的元素,能偏聚于晶界,降低碳原子在晶界上的偏聚浓度。由于晶界是铁素体优先形核的位置，所以当硼偏聚于晶界后，这些优先形核的位置将要消失，并且沿晶界形成细小的硼化物与基体是相连贯的,在这种情况下，铁素体很难在硼化物与基体之间的界面上形核，抑制先共析铁素体的析出，提高贝氏体淬透性。本发明限定了B:0.0015-0.0020％。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明生产的980MPa级别ATM机用防暴钢板，其化学成分按质量百分比计为：C：0.10～0.15％；Si：0.2～0.6％；Mn：1.10～2.0％；Al:0.01～0.06％；P≤0.015％；S≤0.004％；N≤0.004％；Cr:1.0～1.5％；Ti+Nb≤0.2％；B:0.0015-0.0020％；其余为Fe和不可避免的杂质，采用了一种低合金成本成分体系：主要采用Cr-Nb-B成分体系，通过添加Cr元素提高材料的强度和硬度，进而提高其防爆性能；添加Nb元素，结合超快冷工艺进一步细化晶粒，B元素可以提高材料的淬透性，抑制先共析铁素体的析出，促进板条贝氏体形成。
本发明控制碳当量CE≤0.65，碳当量CE是判断焊接性能的重要参数，如碳当量CE值大于0.65，焊接性能下降明显，CE＝[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100％。
本发明采用的生产工艺控制要点为，冶炼过程严格控制各冶炼工艺参数，轧制过程严格控制各控轧控冷工艺参数。
本发明连铸坯加热时，采用的加热温度为1250-1280℃，并保温3.0-5.0小时，保证Nb，Ti炭氮氧化物充分溶解。
采用两阶段控制轧制，精轧过程需按照成品厚度规格严格控制精轧终轧温度为820-860℃；较低的轧制温度有利于得到均匀细小的晶粒，避免出现混晶组织，提高材料的强度和塑韧性。通过采用低温控轧，较为均匀细小的奥氏体晶粒相变后得到细化的组织，原材料的组织状态对热成形后材料的最终组织状态具有遗传性，从而可提高最终产品的各项力学性能。
连铸坯出精轧后采用前段冷却模式进行超快冷，冷却速度大于50℃/s，有利于加强相变后的组织强化；本发明采用的目标卷取温度为350-450℃，采用较低的卷取温度是得到良好屈服强度和抗拉强度以及延伸率和冲击韧性。
综上所述，本发明采用低成本成分设计，在保证材料强度的基础上，提高材料的塑性和抗冲击性能，其屈服强度达到800MPa级别，抗拉强度达到980MPa以上，延伸率A达到13％以上，同时具有良好的冷弯和焊接性能，具有一定的抗冲击能力，可延长火焰切割时间。本发明提供方法不会进行热轧后调质处理，其工艺容易实现，合金和工艺成本都低,在ATM机的应用推广上具有优势。
附图说明
图1为本发明实施例提供的980MPa级别ATM机用防暴钢板的制造方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的980MPa级别ATM机用防暴钢金相示意图。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图1-2，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
本发明提供了一种980MPa级别ATM机用防暴钢板，其化学成分按质量百分比计为：C：0.10～0.15％；Si：0.2～0.6％；Mn：1.10～2.0％；Al:0.01～0.06％；P≤0.015％；S≤0.004％；N≤0.004％；Cr:1.0～1.5％；Ti+Nb≤0.2％；B:0.0015-0.0020％；其余为Fe和不可避免的杂质。
控制碳当量CE≤0.65，碳当量CE是判断焊接性能的重要参数，如碳当量CE值大于0.65，焊接性能下降明显，CE＝[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100％。
在实际应用中，根据钢种类型的不同，具有不同的成分含量，下面请参看表1，是不同钢种的成分表。
为了更好地说明和解释本发明，表1中将发明例成分罗列出来进行。
实施例 C Si Mn P S Als Cr Nb Ti B CE
A-1 0.12 0.3 1.8 0.007 0.003 0.04 1.1 0.06 0.03 0.0018 0.640
A-2 0.12 0.4 1.7 0.009 0.004 0.04 1.05 0.02 0.06 0.0020 0.613
A-3 0.13 0.3 1.6 0.008 0.004 0.04 1.05 0.05 0.08 0.0018 0.607
A-4 0.15 0.20 1.4 0.009 0.002 0.03 1.0 0.03 0.08 0.0020 0.583
A-5 0.13 0.2 1.6 0.009 0.003 0.04 1.2 0.06 0.017 0.0018 0.637
A-6 0.11 0.4 1.8 0.008 0.004 0.03 1.3 0.07 0.05 0.0019 0.620
A-7 0.13 0.3 1.6 0.008 0.004 0.04 1.05 0.05 0.08 0.0018 0.607
A-8 0.14 0.5 1.6 0.009 0.002 0.03 1.2 0.03 0.09 0.0020 0.647
A-9 0.12 0.3 1.8 0.007 0.003 0.04 1.1 0.06 0.03 0.0018 0.640
A-10 0.13 0.4 1.45 0.005 0.002 0.02 1.5 0.05 0.08 0.0019 0.632
表1钢坯的主要化学成分(％)
实验组的制备方法为：
对实验组的钢坯进行KR脱硫，对脱硫后的钢坯进行全三脱转炉冶炼，对冶炼后的钢坯进行LF精炼，然后进行RH精炼，对RH精炼后的钢坯进行连铸，得到连铸坯。
KR脱硫即机械搅拌法脱硫，是将浇注耐材形成的十字型搅拌桨，经烘烤后***定量的铁水中旋转，使铁水产生漩涡，然后向铁水漩涡中投入定量的脱硫剂，使脱硫剂和铁水中的硫在不断的搅拌中发生脱硫反应；LF精炼即为碱性合成渣，埋弧加热，吹氩搅拌，在还原气氛下精炼钢水；RH精炼即为：在真空室的下部设有两根与其相通的环流管，脱气处理时将环流管***钢液，靠真空室被抽成真空后建立的压差使钢液由环流管进入真空脱气室，同时从两根环流管之一(上升管)吹入驱动气体，利用气泡泵原理抽引钢液流过脱气室和下降管产生循环运动，并在真空室内脱除气体。
将连铸坯送入加热炉进行加热，加热温度为1250-1280℃，优选加热温度1260℃，并保温3.0-5.0小时。
对加热后的连铸坯进行粗轧及精轧，粗轧经过6道次变形，且控制连铸坯的累计变形量大于80％。精轧开轧温度为1020℃，终轧温度为820-860℃，精轧采用7道次轧制，且控制连铸坯的累计变形量大于75％，控制精轧末道次的轧制压下率≥8％。
对精轧后的连铸坯进行超快冷冷却，冷却速度50℃/s，将连铸坯冷却到350-450℃。
对冷却后的连铸坯进行卷取，整体的卷取温度在350℃-450℃之间，由于本发明实施例中的工艺是冷却后再进行卷曲，故而冷却后的温度400℃-500℃即为卷曲温度。在缓冷坑缓慢冷却至室温，即15-25℃，得到所需的980MPa级别ATM机用防暴钢板。
三组成品样进行力学性能测量，典型性能见表2。
表2实验组力学性能
通过本发明的一个或者多个实施例，本发明的有益效果如下：
本发明生产的980MPa级别ATM机用防暴钢板，其化学成分按质量百分比计为：C：0.10～0.15％；Si：0.2～0.6％；Mn：1.10～2.0％；Al:0.01～0.06％；P≤0.015％；S≤0.004％；N≤0.004％；Cr:1.0～1.5％；Ti+Nb≤0.2％；B:0.0015-0.0020％；其余为Fe和不可避免的杂质，采用了一种低合金成本成分体系：主要采用Cr-Nb-B成分体系，通过添加Cr元素提高材料的强度和硬度，进而提高其防爆性能；添加Nb元素，结合超快冷工艺进一步细化晶粒，B元素可以提高材料的淬透性，抑制先共析铁素体的析出，促进板条贝氏体形成。
本发明控制碳当量CE≤0.65，碳当量CE是判断焊接性能的重要参数，如碳当量CE值大于0.65，焊接性能下降明显，CE＝[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100％，。
本发明采用的生产工艺控制要点为，冶炼过程严格控制各冶炼工艺参数，轧制过程严格控制各控轧控冷工艺参数。
本发明连铸坯加热时，采用的加热温度为1250-1280℃，并保温3.0-5.0小时，保证Nb，Ti炭氮氧化物充分溶解。
采用两阶段控制轧制，精轧过程需按照成品厚度规格严格控制精轧终轧温度为820-860℃；较低的轧制温度有利于得到均匀细小的晶粒，避免出现混晶组织，提高材料的强度和塑韧性。通过采用低温控轧，较为均匀细小的奥氏体晶粒相变后得到细化的组织，原材料的组织状态对热成形后材料的最终组织状态具有遗传性，从而可提高最终产品的各项力学性能。
连铸坯出精轧后采用前段冷却模式进行超快冷，冷却速度大于50℃/s，有利于加强相变后的组织强化；本发明采用的目标卷取温度为350-450℃，采用较低的卷取温度是得到良好屈服强度和抗拉强度以及延伸率和冲击韧性。
综上所述，本发明采用低成本成分设计，在保证材料强度的基础上，提高材料的塑性和抗冲击性能，其屈服强度达到800MPa级别，抗拉强度达到980MPa以上，延伸率A达到13％以上，同时具有良好的冷弯和焊接性能，具有一定的抗冲击能力，可延长火焰切割时间。本发明提供方法不会进行热轧后调质处理，其工艺容易实现，合金和工艺成本都低,在ATM机的应用推广上具有优势。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种980MPa级别ATM机用防暴钢板，其特征在于，其化学成分按质量百分比计为：C：0.10～0.15％；Si：0.2～0.6％；Mn：1.10～2.0％；Al:0.01～0.06％；P≤0.015％；S≤0.004％；N≤0.004％；Cr:1.0～1.5％；Ti+Nb≤0.2％；B:0.0015-0.0020％；其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的980MPa级别ATM机用防暴钢板，其特征在于：碳当量CE≤0.65。
3.一种如权利要求1所述的980MPa级别ATM机用防暴钢板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
对钢坯进行KR脱硫，所述钢坯的化学成分按质量百分比计为：C：0.10～0.15％；Si：0.2～0.6％；Mn：1.10～1.8％；Al:0.01～0.06％；P≤0.025％；S≤0.004％；N≤0.004％O≤0.015％；Cr:1.0～1.5％；Ti+Nb≤0.2％；B:0.0015-0.0020％；其余为Fe和不可避免的杂质；
对脱硫后的钢坯进行全三脱转炉冶炼；
对冶炼后的钢坯进行LF精炼，然后进行RH精炼；
对RH精炼后的钢坯进行连铸，得到连铸坯；
将连铸坯送入加热炉进行加热；
对加热后的连铸坯进行粗轧及精轧；
对精轧后的连铸坯进行超快冷冷却；
对冷却后的连铸坯进行卷取得到钢板，并在缓冷坑冷却至室温。
4.根据权利要求3所述的980MPa级别ATM机用防暴钢板的制造方法，其特征在于，所述将连铸坯送入加热炉进行加热包括：
所述连铸坯进入所述加热炉加热温度为1250-1280℃，并保温3.0-5.0小时。
5.根据权利要求3所述的980MPa级别ATM机用防暴钢板的制造方法，其特征在于，所述对加热后的连铸坯进行粗轧及精轧包括：
所述粗轧经过6道次变形，且控制连铸坯的累计变形量大于80％。
6.根据权利要求3所述的980MPa级别ATM机用防暴钢板的制造方法，其特征在于，所述对加热后的连铸坯进行粗轧及精轧包括：
所述精轧采用7道次轧制，且控制连铸坯的累计变形量大于75％。
7.根据权利要求6所述的980MPa级别ATM机用防暴钢板的制造方法，其特征在于：
控制精轧末道次的轧制压下率≥8％。
8.根据权利要求6所述的980MPa级别ATM机用防暴钢板的制造方法，其特征在于：
所述精轧的终轧温度为820-860℃。
9.根据权利要求3所述的980MPa级别ATM机用防暴钢板的制造方法，其特征在于，所述对精轧后的连铸坯进行冷却包括：
所述连铸坯的冷却速度大于50℃/s。
10.根据权利要求3所述的980MPa级别ATM机用防暴钢板的制造方法，其特征在于，所述对精轧后的连铸坯进行冷却包括：
所述连铸坯冷却到350-450℃。
CN201810805561.7A 2018-07-20 2018-07-20 一种980MPa级别ATM机用防暴钢板及其制造方法 Active CN109023039B (zh)

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