CN112575257A - 一种低成本含硼非调质700MPa高强度钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本含硼非调质700MPa高强度钢，通过控制钢水中的[N]、[O]、[H]，调整钢中C、Mn、B的配比，不添加贵重金属Mo、Cr、Ni、Cu，充分发挥C、Mn、B元素的作用，获得低温韧性良好的非调质700MPa级高强度低合金钢。制造方法中的轧制步骤为：板坯再加热温度：1200~1280℃；再结晶区轧制温度区间：980~1120℃，再结晶区轧制总压下率≥40%；未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为840~960℃，未再结晶区轧制总压下率≥60%，终轧温度区间：720~840℃；轧制后采用加速冷却，冷却速度≥9℃/s，终冷温度：360~470℃。该制造方法生产的钢板的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，非比例伸长率A50mm≥20%，‑20℃纵向冲击功≥100J，‑40℃纵向低温冲击功≥47J，金相组织为低碳贝氏体型。

Description

一种低成本含硼非调质700MPa高强度钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体是一种低成本含硼非调质700MPa高强度钢及其制造方法。
背景技术
2005年以来国内TMCP工艺的推广，国内主流钢厂均开始试制采用TMCP工艺生产非调质抗拉强度700MPa级高强度钢，但由于各家生产厂工艺装备与对材料的认识理解方向不同，各钢铁企业生产非调质700MPa级高强钢的工艺与方法均有不同。本公司依靠自身技术，在钢铁材料上充分应用微合金技术，合理控制钢中[N]、[O]、[H]含量，调控主要淬透性元素Mn-B配比，充分发挥B元素的作用，采用全流程细晶化生产工艺，制造出低成本含硼非调质700MPa级高强度钢，并实现了无预热焊接，有效的促进了高强钢生产与下游行业的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本含硼非调质700MPa高强度钢及其制造方法，通过控制钢水中的[N]、[O]、[H]，调整钢中C、Mn、B的配比，不添加贵重金属Mo、Cr、Ni、Cu，充分发挥C、Mn、B元素的作用，获得低温韧性良好的非调质700MPa级高强度低合金钢。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种低成本含硼非调质700MPa高强度钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.05～0.09％，Si：0.12～0.60％，Mn：1.55～1.85％，P≤0.020％，S≤0.010％，Nb：0.015～0.060％，Alt：0.010～0.060％，B：0.0008～0.0025％，Ti：0.008～0.020％，N≤0.0060％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，Cr≤0.15％，Mo≤0.08％，Ni：≤0.15％，Cu≤0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步，低成本含硼非调质700MPa高强度钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.06～0.07％，Si：0.24～0.25％，Mn：1.67～1.81％，P：0.010～0.011％，S：0.001％，Nb：0.045～0.053％，Alt：0.028～0.031％，B：0.0016～0.0019％，Ti：0.017％，N：0.0045％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种低成本含硼非调质700MPa高强度钢的制造方法，包括铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、VD真空精炼、板坯连铸、炉卷轧机轧制；其中，
所述铁水预处理：铁水含S≥0.040％，采用铁水预处理工序进行脱硫，控制S含量≤0.010％；
所述顶底复吹转炉吹氧吹炼14～16min，出钢保证钢水P≤0.015％，S≤0.020％，O≤0.06％；
所述LF精炼和VD真空精炼处理，钢水温度和成分满足连铸和目标成分要求，其中气体：N≤0.0060％，O≤0.0030％，H≤0.0002％；
所述板坯连铸采取全程保护浇注、拉速波动在±0.05m/min，洁净器钢液面波动在±3mm，钢水过热度控制在10～25℃；铸坯低倍偏析B1.5级以下，疏松1.5级以下。
进一步，所述炉卷轧机轧制包括以下步骤：
①板坯再加热温度：1200～1280℃；
②再结晶区轧制温度区间：980～1120℃，再结晶区轧制道次压下率≥15％，再结晶区轧制总压下率≥40％；
③未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为840～960℃，未再结晶区轧制总压下率≥60％，终轧温度区间：720～840℃；
④轧制后采用加速冷却，冷却速度≥9℃/s，终冷温度：360～470℃。
进一步，该制造方法生产的钢板的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，非比例伸长率A50mm≥20％，-20℃纵向冲击功≥100J，-40℃纵向低温冲击功≥47J，金相组织为低碳贝氏体型。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明钢的组成成分中不添加贵重金属Mo、Cr、Ni、Cu，充分发挥C、Mn、B元素的作用，获得低温韧性良好的非调质700MPa级高强度低合金钢，同时降低了成本。
2、本发明制造方法生产的钢板的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，非比例伸长率A50mm≥20％，-20℃纵向冲击功≥100J，-40℃纵向低温冲击功≥47J，实现了无预热焊接。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案及效果做进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
以下用本公司炉卷轧机生产线通过调控主要淬透性元素Mn-B配比获得30mm低成本含硼非调质700MPa高强度钢的过程为例，对本发明作进一步的说明。
本实施例中非调质钢成分按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.06％，Si：0.25％，Mn：1.81％，P：0.010％，S：0.001％，Nb：0.053％，Alt：0.028％，B：0.0016％，Ti：0.017％，N：0.0045％，余量为Fe和不可避免杂质。
本实施例的调质钢生产工艺路线包括铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、VD脱气精炼、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制。其中，铁水经预处理控制S含量≤0.010％；顶底复吹转炉吹氧吹炼15min，出钢保证钢水P≤0.015％，S≤0.020％，O≤0.06％；LF精炼和VD真空精炼处理，钢水温度和成分满足连铸和目标成分要求，其中气体：N：0.0045％，O：0.0018％，H：0.00012％；宽板坯连铸采取全程保护浇注、拉速波动在±0.05m/min，洁净器钢液面波动在±3mm，钢水过热度控制在10～25℃；铸坯低倍偏析B1.5级以下，疏松1.5级以下。
炉卷轧机轧制工艺制度参见表1。具体为：板坯再加热温度为1230℃，在炉时间135min，再结晶区与未再结晶区轧制道次与累计压下率见表2，再结晶区开轧温度为1080℃，再结晶区终轧温度为1072℃，再结晶区轧制道次压下率≥15％(至少有一道次达到)，再结晶区轧制总压下率为42％；未再结晶区开轧温度为900℃，未再结晶区终轧温度为831℃，未再结晶区轧制总压下率为66.1％；轧制后采用加速冷却，冷却速度24.3℃/s，终冷温度为470℃。
表1实施例1的炉卷轧机轧制工艺制度
Figure BDA0002816495120000031
表2实施例1的炉卷轧机轧制道次表
Figure BDA0002816495120000032
按照本实施例的步骤生产的钢板，其性能指标见表3。
表3实施例1制造的钢板的性能指标
Figure BDA0002816495120000033
由表3可以看出，本实施例通过调控主要淬透性元素Mn-B配比生产出来的30mm不含Mo、Cr、Ni、Cu重金属元素的低成本含硼非调质700MPa高强度钢能满足产品强度、韧性、塑性等要求，且有一定的富余量。
其中Mn：1.81％，B：0.0016％，Ti：0.017％，Alt：0.028％，N：0.0045％，这样的Mn-B配比，钢的淬透性能很强，获得低碳贝氏体的能力很强，同时由于钢种含有Ti、Al可以良好的固定钢中0.0045％的N元素，从而使用B在晶界良好的偏聚充分发挥其抑制铁素体形核提高淬透性能能力，从而不用添加Mo、Cr、Ni元素即可获得对应的组织；同时O：0.0018％，H：0.00012％控制水平良好钢水洁净，从而获得很好的钢质质量，通过控制轧制控制冷却细化最终低碳贝氏体组织，获得较多的有效晶界，实现了全程细晶化控制，从而得到了良好的冲击韧性，低温-40℃冲击功可达到100J以上，这就是本发明的核心技术之一。
实施例2
以下用本公司的炉卷轧机生产线通过调控主要淬透性元素Mn-B配比获得20mm低成本含硼非调质700MPa高强度钢的过程为例，对本发明作进一步的说明。
本实施例中非调质钢成分按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.07％，Si：0.24％，Mn：1.67％，P：0.011％，S：0.001％，Nb：0.045％，Al：0.031％，B：0.0019％，Ti：0.017％，N：0.0045％，余量为Fe和不可避免杂质。
本实施例的调质钢生产工艺路线包括铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、VD脱气精炼、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制。其中，铁水经预处理控制S含量≤0.010％；顶底复吹转炉吹氧吹炼15min，出钢保证钢水P≤0.015％，S≤0.020％，O≤0.06％；LF精炼和VD真空精炼处理，钢水温度和成分满足连铸和目标成分要求，其中气体：N：0.0036％，O：0.0022％，H：0.00013％；宽板坯连铸采取全程保护浇注、拉伸波动在±0.05m/min，洁净器钢液面波动在±3mm，钢水过热度控制在10～25℃；铸坯低倍偏析B1.5级以下，疏松1.5级以下。
其中，炉卷轧机轧制工艺制度见表4。具体为：板坯再加热温度为1235℃，在炉时间136min，再结晶区与未再结晶区轧制道次与累计压下率见表5，再结晶区开轧温度为1079℃，再结晶区终轧温度为1060℃，再结晶区轧制道次压下率≥15％(至少有一道次达到)，再结晶区轧制总压下率为60.7％；未再结晶区开轧温度为908℃，未再结晶区终轧温度为798℃，未再结晶区轧制总压下率为66.8％；轧制后采用加速冷却，冷却速度26.8℃/s，终冷温度为465℃。
表4实施例2的炉卷轧机轧制工艺制度
Figure BDA0002816495120000041
表5实施例2的炉卷轧机轧制道次表
Figure BDA0002816495120000051
按照本实施例的步骤生产的钢板，其性能指标见表6。
表6实施例2制造的钢板的性能指标
Figure BDA0002816495120000052
由表6可以看出，本实施例通过调控主要淬透性元素Mn-B配比生产出来的20mm不含Mo、Cr、Ni、Cu重金属元素的低成本含硼非调质700MPa高强度钢能满足产品强度、韧性、塑性等要求，且有一定富余量。同理，本实施例中Mn：1.67％，B：0.0019％，Ti：0.017％，Alt：0.031％，N：0.0036％，这样的Mn-B配比，钢的淬透性能很强，获得低碳贝氏体的能力很强，同时由于钢种含有Ti、Al可以良好的固定钢中0.0036％的N元素，从而使用B在晶界良好的偏聚充分发挥其抑制铁素体形核提高淬透性能能力，从而不用填加Mo、Cr、Ni元素即可获得对应的组织；同时O：0.0022％，H：0.00013％控制水平良好，钢水洁净，从而获得很好的钢质质量，通过控制轧制控制冷却细化最终低碳贝氏体组织，获得较多的有效晶界，实现了全程细晶化控制，从而得到了良好的冲击韧性，低温-40℃冲击功可达到100J以上。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种低成本含硼非调质700MPa高强度钢，其特征在于，所述低成本含硼非调质700MPa高强度钢包括以下重量百分比的化学成分：C：0.05~0.09%，Si：0.12~0.60%，Mn：1.55~1.85%，P≤0.020%，S≤0.010%，Nb：0.015~0.060%，Alt：0.010~0.060%，B：0.0008~0.0025%，Ti：0.008~0.020%，N≤0.0060%，O≤0.0030%，H≤0.0002%，Cr≤0.15%，Mo≤0.08%，Ni：≤0.15%，Cu≤0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.一种低成本含硼非调质700MPa高强度钢的制造方法，其特征在于，该制造方法包括铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、VD真空精炼、板坯连铸、炉卷轧机轧制；其中，
所述铁水预处理：铁水含S≥0.040%，采用铁水预处理工序进行脱硫，控制S含量≤0.010%；
所述顶底复吹转炉吹氧吹炼14~16min，出钢保证钢水P≤0.015%，S≤0.020%，O≤0.06%；
所述LF精炼和VD真空精炼处理，钢水温度和成分满足连铸和目标成分要求，其中气体：N≤0.0060%，O≤0.0030%，H≤0.0002%；
所述板坯连铸采取全程保护浇注、拉速波动在±0.05m/min，洁净器钢液面波动在±3mm，钢水过热度控制在10~25℃；铸坯低倍偏析B1.5级以下，疏松1.5级以下。
3.根据权利要求2所述的低成本含硼非调质700MPa高强度钢的制造方法，其特征在于，所述炉卷轧机轧制包括以下步骤：
① 板坯再加热温度：1200~1280℃；
② 再结晶区轧制温度区间：980~1120℃，再结晶区轧制道次压下率≥15%，再结晶区轧制总压下率≥40%；
③ 未再结晶区轧制温度区间：精轧开轧温度为840~960℃，未再结晶区轧制总压下率≥60%，终轧温度区间：720~840℃；
④ 轧制后采用加速冷却，冷却速度≥9℃/s，终冷温度：360~470℃。
4.根据权利要求2所述的低成本含硼非调质700MPa高强度钢的制造方法，其特征在于，该制造方法生产的钢板的屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥670MPa，非比例伸长率A50mm≥20%，-20℃纵向冲击功≥100J，-40℃纵向低温冲击功≥47J，金相组织为低碳贝氏体型。
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