CN111455256A - 一种690MPa易焊接耐蚀高强钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种690MPa易焊接耐蚀高强钢及其制造方法，涉及技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%～0.23%，Si：0.10%～0.60%，Mn：0.80%～1.90%，P＜0.018%，S＜0.008%，Cr：0～0.50%，Ni：0～0.60%，Mo：0～0.45%，Cu：0～0.40%，Nb：0～0.060%，V：0～0.15%，Ti：0～0.120%，B：0～0.0035%，Al：0.010～0.050%。采用的合金成分设计主要是为热处理获得均匀细小的屈氏体组织，获得良好的力学性能以及疲劳性能，焊接性能更优异，耐腐蚀，适应工程机械、矿山机械及港口机械等行业生产制造。

Description

一种690MPa易焊接耐蚀高强钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种690MPa易焊接耐蚀高强钢及其制造方法。
背景技术
矿山资源开采，工程建设、港口作业离不开开采机械、工程机械和港口机械等设备，为提高工程机械、煤矿开采机械以及港口机械工作效率，降低能源消耗，减少排放，机械结构迫切需要轻量化和减量化，高强钢替代普碳低强度级别材料成为节能减排提效的主要手段主要途径。
目前制造以上机械设备多使用345MPa等低级别材料，存在建造的机械粗大笨重，既浪费材料，使用时浪费能源，工作效率也不高等问题；使用同级别的控轧控冷材料又存在下料切割变形大，钢板内应力大和应力不均匀等问题。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%～0.23%，Si：0.10%～0.60%，Mn：0.80%～1.90%，P＜0.018%，S＜0.008%，Cr：0～0.50%，Ni：0～0.60%，Mo：0～0.45%，Cu：0～0.40%，Nb：0～0.060%，V：0～0.15%，Ti：0～0.120%，B：0～0.0035%，Al：0.010～0.050%。
技术效果：本发明开展了新的合金体系设计，利用热处理工艺匹配低合金含量，铝、镍加入含量较低，节约了大量合金成本；采用的合金成分设计主要是为热处理获得均匀细小的屈氏体组织，获得良好的力学性能以及疲劳性能，焊接性能更优异，耐腐蚀，适应工程机械、矿山机械及港口机械等行业生产制造。
前所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%～0.18%，Si：0.10%～0.50%，Mn：1.30%～1.70%，P＜0.018%，S＜0.008%，Cr：0～0.50%，Ni：0～0.40%，Mo：0～0.45%，Cu：0～0.40%，Nb：0～0.060%，V：0～0.15%，Ti：0～0.120%，B：0～0.0035%，Al：0.010～0.050%。
前所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%～0.17%，Si：0.10%～0.45%，Mn：1.30%～1.70%，P＜0.018%，S＜0.005%，Cr：0～0.50%，Ni：0～0.45%，Mo：0～0.35%，Cu：0～0.40%，Nb：0～0.060%，V：0～0.080%，Ti：0～0.120%，B：0～0.0035%，Al：0.010～0.050%。
前所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%～0.19%，Si：0.10%～0.40%，Mn：0.90%～1.65%，P＜0.016%，S＜0.003%，Cr：0～0.40%，Ni：0～0.40%，Mo：0～0.35%，Cu：0～0.35%，Nb：0～0.050%，V：0～0.080%，Ti：0～0.120%，B：0～0.0035%，Al：0.010～0.050%。
本发明进一步限定的技术方案是：
本发明的另一目的在于提供一种690MPa易焊接耐蚀高强钢的制造方法，包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品，
铁水预处理后铁水中S＜0.010%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼15～30min，微调合金成分，使钢水温度达到1560～1600℃；RH真空脱气处理15～36min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.75～1.2m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1100～1220℃，加热时间3.5～4.5h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率大于60%，粗轧开轧温度1070～1180℃，二阶段开轧温度890～950℃，终轧温度800～880℃；控制冷却，钢板返红温度600～690℃；九辊矫直机矫直不平度2～6mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热880～930℃；辊压式水刀淬火；辊底式炉回火530～620℃；成品标识、检验；合格入库发货。
前所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢的制造方法，钢板厚度80mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.14%，Si：0.27%，Mn：1.53%，P：0.011%，S：0.003%，Cr：0.35%，Ni：0.18%，Mo：0.22%，Cu：0.17%，V：0.035%，Ti：0.019%，B：0.0009%，Al：0.027%；
铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1590℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.88m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1190℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率62%，粗轧开轧温度1150℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度800℃；控制冷却，钢板返红温度650℃；九辊矫直机矫直不平度5mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火530℃；成品标识、检验；合格入库发货。
前所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢的制造方法，钢板厚度40mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.14%，Si：0.30%，Mn：1.51%，P：0.014%，S：0.001%，Cr：0.36%，Ni：0.21%，Mo：0.13%，Cu：0.15%，V：0.033%，Ti：0.017%，B：0.0014%，Al：0.033%；
铁水预处理后铁水中S：0.001%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼24min，微调合金成分，使钢水温度达到1590℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.88m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1200℃，加热时间4.2h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率62%，粗轧开轧温度1160℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度810℃；控制冷却，钢板返红温度650℃；九辊矫直机矫直不平度5mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火535℃；成品标识、检验；合格入库发货。
前所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢的制造方法，钢板厚度8mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%，Si：0.23%，Mn：1.49%，P：0.013%，S：0.002%，Cr：0.37%，Ni：0.18%，Cu：0.11%，V：0.030%，Ti：0.018%，B：0.0012%，Al：0.019%；
铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1590℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.88m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1180℃，加热时间4.4h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1140℃，二阶段开轧温度940℃，终轧温度850℃；控制冷却，钢板返红温度620℃；九辊矫直机矫直不平度6mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度900℃；辊底式炉回火550℃；成品标识、检验；合格入库发货。
本发明的有益效果是：
（1）本发明产品的微观组织是回火细致屈氏体，具有更高的韧性和延伸性能，有利于抵抗疲劳裂纹起裂和扩展；
（2）本发明产品更加平坦，性能更均匀，下料切割变形小，生产成本低；
（3）本发明应用领域主要是在工程机械、煤矿机械和港口机械制造行业，替代低端Q345B及Q460C产品，强度翻番，加入少量铜铬元素，耐蚀性能提高20%，节约材料30%以上，促进工程机械、煤矿机械和港口机械升级换代，节约用材，延长整机使用寿命，提高工程机械行业量大面广的主流材料档次，提升社会资源价值。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，是80mm规格S690QL（Q690E）钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.14%，Si：0.27%，Mn：1.53%，P：0.011%，S：0.003%，Cr：0.35%，Ni：0.18%，Mo：0.22%，Cu：0.17%，V：0.035%，Ti：0.019%，B：0.0009%，Al：0.027%。
制造方法包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品，其中：铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1590℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.88m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1190℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率62%，粗轧开轧温度1150℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度800℃；控制冷却，钢板返红温度650℃；九辊矫直机矫直不平度5mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火530℃；成品标识、检验；合格入库发货。
钢板力学性能：屈服强度730MPa，抗拉强度850MPa，延伸率19%，-40℃冲击功216J，223J，209J（10*10mm，四分之一板厚处）。
实施例2
本实施例提供的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，是40mm规格S690QL（Q690E）钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.14%，Si：0.30%，Mn：1.51%，P：0.014%，S：0.001%，Cr：0.36%，Ni：0.21%，Mo：0.13%，Cu：0.15%，V：0.033%，Ti：0.017%，B：0.0014%，Al：0.033%。
制造方法包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品，其中：铁水预处理后铁水中S：0.001%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼24min，微调合金成分，使钢水温度达到1590℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.88m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1200℃，加热时间4.2h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率62%，粗轧开轧温度1160℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度810℃；控制冷却，钢板返红温度650℃；九辊矫直机矫直不平度5mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火535℃；成品标识、检验；合格入库发货。
钢板力学性能：屈服强度725MPa，抗拉强度838MPa，延伸率18%，-40℃冲击功231J，223J，216J（10*10mm，四分之一板厚处）。
实施例3
本实施例提供的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，是8mm规格S690QL（Q690E）钢板，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%，Si：0.23%，Mn：1.49%，P：0.013%，S：0.002%，Cr：0.37%，Ni：0.18%，Cu：0.11%，V：0.030%，Ti：0.018%，B：0.0012%，Al：0.019%。
制招方法包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品，其中：铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1590℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.88m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1180℃，加热时间4.4h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1140℃，二阶段开轧温度940℃，终轧温度850℃；控制冷却，钢板返红温度620℃；九辊矫直机矫直不平度6mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度900℃；辊底式炉回火550℃；成品标识、检验；合格入库发货。
钢板力学性能：屈服强度715MPa，抗拉强度820MPa，延伸率18%，-40℃冲击功92J，92J，96J（5*10mm）。
据统计，国内工程机械、煤矿和港口机械板材需求在1650万吨以上，其中690MPa强度系列钢板占到10%左右，占比十分低，急需提高，技术上势必要升级换代。因此，易焊接耐腐蚀高强度工程机械发展和钢材需求逐年增长，市场前景看好。本发明旨在将屈服强度345MPa及460MPa的钢板升级到屈服强度超过690MPa的新一代耐腐蚀机械结构材料，使目前机械提高性能，钢材用量减少或下降30%，节约焊材，节省物流成本，节约能耗，提高经济效益和市场竞争力，减少浪费，节约社会整体资源能源，推动绿色发展。
本发明制备的产品主要针对工程机械、矿山机械及港口机械产品结构用新材料，具体讲挖掘机上下车架、动臂及斗杆，液压支架顶板、侧护板，岸机承载框架、吊桥结构等用材料，采用纯净钢冶炼和热处理细化先进工艺，控制夹杂物尺寸数量种类，细化组织结构。新钢种能承受反复交变应力作用，抵抗疲劳，耐腐蚀，节约燃耗及材料，延长使用寿命，提高效率。可替代Q345B及Q460C低级别材料，使我国冶金产品和工程机械、矿山机械及港口机械产品升级换代，使应用量大面广的低端产品质量提升，质量效益发展前景非常广阔。按照每年25万吨产销量，吨钢毛利1200元计算，预计公司年毛利超过30000万元，潜在社会效益难以估量。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%～0.23%，Si：0.10%～0.60%，Mn：0.80%～1.90%，P＜0.018%，S＜0.008%，Cr：0～0.50%，Ni：0～0.60%，Mo：0～0.45%，Cu：0～0.40%，Nb：0～0.060%，V：0～0.15%，Ti：0～0.120%，B：0～0.0035%，Al：0.010～0.050%。
2.根据权利要求1所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%～0.18%，Si：0.10%～0.50%，Mn：1.30%～1.70%，P＜0.018%，S＜0.008%，Cr：0～0.50%，Ni：0～0.40%，Mo：0～0.45%，Cu：0～0.40%，Nb：0～0.060%，V：0～0.15%，Ti：0～0.120%，B：0～0.0035%，Al：0.010～0.050%。
3.根据权利要求1所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%～0.17%，Si：0.10%～0.45%，Mn：1.30%～1.70%，P＜0.018%，S＜0.005%，Cr：0～0.50%，Ni：0～0.45%，Mo：0～0.35%，Cu：0～0.40%，Nb：0～0.060%，V：0～0.080%，Ti：0～0.120%，B：0～0.0035%，Al：0.010～0.050%。
4.根据权利要求1所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：C：0.13%～0.19%，Si：0.10%～0.40%，Mn：0.90%～1.65%，P＜0.016%，S＜0.003%，Cr：0～0.40%，Ni：0～0.40%，Mo：0～0.35%，Cu：0～0.35%，Nb：0～0.050%，V：0～0.080%，Ti：0～0.120%，B：0～0.0035%，Al：0.010～0.050%。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的690MPa易焊接耐蚀高强钢的制造方法，包括铁水预处理-转炉炼钢-脱氧合金化-LF精炼-RH真空脱气-CCM连铸-板坯加热-两阶段轧制-冷却-矫直-抛丸-加热-淬火-回火-矫直-取样检验标识-成品，其特征在于：
铁水预处理后铁水中S＜0.010%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼15～30min，微调合金成分，使钢水温度达到1560～1600℃；RH真空脱气处理15～36min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.75～1.2m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1100～1220℃，加热时间3.5～4.5h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率大于60%，粗轧开轧温度1070～1180℃，二阶段开轧温度890～950℃，终轧温度800～880℃；控制冷却，钢板返红温度600～690℃；九辊矫直机矫直不平度2～6mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热880～930℃；辊压式水刀淬火；辊底式炉回火530～620℃；成品标识、检验；合格入库发货。
6.根据权利要求5所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢的制造方法，其特征在于：钢板厚度80mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.14%，Si：0.27%，Mn：1.53%，P：0.011%，S：0.003%，Cr：0.35%，Ni：0.18%，Mo：0.22%，Cu：0.17%，V：0.035%，Ti：0.019%，B：0.0009%，Al：0.027%；
铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1590℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.88m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1190℃，加热时间4.3h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率62%，粗轧开轧温度1150℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度800℃；控制冷却，钢板返红温度650℃；九辊矫直机矫直不平度5mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火530℃；成品标识、检验；合格入库发货。
7.根据权利要求5所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢的制造方法，其特征在于：钢板厚度40mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.14%，Si：0.30%，Mn：1.51%，P：0.014%，S：0.001%，Cr：0.36%，Ni：0.21%，Mo：0.13%，Cu：0.15%，V：0.033%，Ti：0.017%，B：0.0014%，Al：0.033%；
铁水预处理后铁水中S：0.001%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼24min，微调合金成分，使钢水温度达到1590℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.88m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1200℃，加热时间4.2h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率62%，粗轧开轧温度1160℃，二阶段开轧温度890℃，终轧温度810℃；控制冷却，钢板返红温度650℃；九辊矫直机矫直不平度5mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度890℃；辊底式炉回火535℃；成品标识、检验；合格入库发货。
8.根据权利要求5所述的一种690MPa易焊接耐蚀高强钢的制造方法，其特征在于：钢板厚度8mm，其化学成分及质量百分比如下：C：0.15%，Si：0.23%，Mn：1.49%，P：0.013%，S：0.002%，Cr：0.37%，Ni：0.18%，Cu：0.11%，V：0.030%，Ti：0.018%，B：0.0012%，Al：0.019%；
铁水预处理后铁水中S：0.002%；转炉BOF冶炼，炉后脱氧合金化；LF炉外精炼25min，微调合金成分，使钢水温度达到1590℃；RH真空脱气处理30min，底吹氩，搅拌并上浮去除非金属夹杂物，减少氮氢氧含量；喂入钙线净化钢水，球化非金属夹杂物；全程氩气保护浇注，拉速0.88m/min，电磁搅拌；板坯再均匀加热1180℃，加热时间4.4h；四辊可逆轧机两阶段轧制，轧制压下率63%，粗轧开轧温度1140℃，二阶段开轧温度940℃，终轧温度850℃；控制冷却，钢板返红温度620℃；九辊矫直机矫直不平度6mm/m；喷丸处理去除钢板氧化铁皮；氮气保护无氧化辊底式炉加热910℃；辊压式水刀淬火，淬火温度900℃；辊底式炉回火550℃；成品标识、检验；合格入库发货。
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