CN112680665A

CN112680665A - 一种高韧性1300MPa超高强度钢及其制造方法

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Publication number: CN112680665A
Application number: CN202011490752.2A
Authority: CN
Inventors: 孙斌; 欧阳瑜; 黄重; 陈尹泽; 宋立伟; 徐博; 赵良生; 徐党委; 李娜; 张青龙; 高新军; 李志广; 娄军魁; 孙志远
Original assignee: Anyang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Anyang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-04-20

Abstract

本发明公开了一种高韧性1300MPa超高强度钢，包括以下重量百分比的组分：C：0.20~0.30%，Si：0.12~0.60%，Mn：0.90~1.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，Nb：0.005%~0.060%，Alt：0.010%~0.060%，B：0.0008%~0.0025%，Ti：0.008%~0.020%，Cr：0.80%~1.10%，Mo：0.20%~0.50%，Ni：0.50%~2.0%，Cu≤0.60%，N≤0.0060%，O≤0.0030%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质。同时公开了该超高强度钢的制造方法，通过控制钢水中的[N]、[O]、[H]，调整钢中C、Mn、B的配比，及Mo、Cr含量，控制强韧化元素Ni的加入，充分发挥各元素的作用，获得低温韧性良好的淬火加回屈服1300MPa级超高强度钢。

Description

一种高韧性1300MPa超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，具体是一种高韧性1300MPa超高强度钢及其制造方法。

背景技术

2010年以来国内超高强度钢的开发生产进入主流，国内主流钢厂均开始试制1000MPa级以上超高强度钢，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，各钢铁企业开发设计的1000MPa级以上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-Cr-Mo配比，充分发挥B元素的作用，控制强韧化元素Ni的加入，采用全流程细晶化生产工艺，制造出高强高韧性1300MPa超高强度钢，有效的促进了超高强钢研发与推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种高韧性1300MPa超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，及Mo、Cr含量，控制强韧化元素Ni的加入，充分发挥各元素的作用，获得低温韧性良好的淬火加回屈服1300MPa级超高强度钢。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高韧性1300MPa超高强度钢，包括以下重量百分比的组分：C：0.20～0.30％，Si：0.12～0.60％，Mn：0.90～1.20％，P≤0.015％，S≤0.010％，Nb：0.005％～0.060％，Alt：0.010％～0.060％，B：0.0008％～0.0025％，Ti：0.008％～0.020％，Cr：0.80％～1.10％，Mo：0.20％～0.50％，Ni：0.50％～2.0％，Cu≤0.60％，N≤0.0060％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步，所述高韧性1300MPa超高强度钢的屈服强度≥1300MPa，抗拉强度≥1450MPa，伸长率A≥9％，-20℃、-40℃纵向冲击功均≥30J，金相组织为回火马氏体型。

一种高韧性1300MPa超高强度钢的制造方法，包括以下工序：铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、VD真空精炼、宽板坯连铸、轧制、热处理淬火和低温回火，其中，

铁水预处理：铁水含S≥0.040％，采用铁水预处理工序进行脱硫，目标0.010％以下；

顶底复吹转炉：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≤0.060％；

LF精炼、VD真空精炼：通过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％；

宽板坯连铸：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。

进一步，所述轧制的工艺包括：

①板坯再加热温度：1200～1280℃；

②再结晶区轧制温度区间：980～1125℃，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轧后钢板堆垛缓冷至100℃以下拆垛。

进一步，所述热处理淬火的工艺为：淬火奥氏体化温度为850～920℃，采用水介质淬火至50℃～室温，冷却速度大于12℃/s。

进一步，所述低温回火的工艺为：回火温度为150～260℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过合理控制钢中[N]、[O]、[H]含量，调控主要淬透性元素Mn-B-Cr-Mo配比，充分发挥B元素的作用，控制强韧化元素Ni的加入，采用全流程细晶化生产工艺，制造出高强高韧性1300MPa超高强度钢。

2、本发明的制造方法制造出的高强高韧性1300MPa超高强度钢的屈服强度≥1300MPa，抗拉强度≥1450MPa，伸长率A≥9％，-20℃、-40℃纵向冲击功均≥30J，具有高强高韧性性能的特点。

附图说明

图1为本发明实施例1的超高强度钢的金相组织照片；

图2为本发明实施例2的超高强度钢的金相组织照片。

具体实施方式

下面结合附图和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

本实施例用炉卷轧机生产线与热处理生产线通过合理控制钢中[N]、[O]、[H]含量，调控主要淬透性元素Mn-B-Cr-Mo配比，充分发挥B元素的作用，控制强韧化元素Ni的加入，采用全流程细晶化生产工艺，制造出高强高韧性1300MPa超高强度钢。

本实施例中超高强度钢成分按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.25％，Si：0.22％，Mn：1.03％，P：0.007％，S：0.003％，Nb：0.020％，Alt：0.035％，B：0.0018％，Ti：0.016％，Cr：1.02％，Mo：0.415％，Ni：2.0％，N：0.0044％，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、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制、热处理淬火加低温回火。其中，轧制工艺制度见表1。

表1本实施例的超高强度钢的轧制工艺制度

本实施例的超高强度钢的生产工艺为：铁水含S≥0.040％，采用铁水预处理工序进行脱硫，目标0.010％以下；顶底复吹转炉吹氧吹炼14min，出钢保证钢水P≤0.015％，S≤0.020％，O≤0.060％；通过LF精炼和VD脱气处理，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％；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21℃，铸坯低倍偏析B1.5级以下，疏松1.5级以下。

本实施例的轧制的工艺为板坯再加热温度：1240℃；再结晶区开轧温度1104℃，再结晶区轧制道次压下率≥15％，再结晶区轧制总压下率为60％；，再结晶区终轧温度为1050℃；未再结晶区精轧开轧温度为920℃，未再结晶区轧制总压下率为66％，未再结晶区终轧温度为800℃；轧后钢板堆垛缓冷至100℃以下拆垛。

本实施例轧制后进行热处理淬火：淬火加热温度为900℃，采用水介质淬火至32℃，冷却速度25℃/s。淬火后进行低温回火，回火温度为240℃。

本实施例制备的超高强度钢的性能见表2。本实施例制备的超高强度钢的金相组织如图1所示，为回火马氏体型。

表2本实施例制备的超高强度钢的性能

由表2可以看出，本实施例通过合理控制钢中[N]、[O]、[H]含量，调控主要淬透性元素Mn-B-Cr-Mo配比，充分发挥B元素的作用，控制强韧化元素Ni的加入，采用全流程细晶化生产工艺，制造出高强高韧性1300MPa超高强度钢强度、韧性、塑性等指标屈服强度≥1300MPa，抗拉强度≥1450MPa，伸长率A≥9％，-20℃、-40℃纵向冲击功均≥30J，具有高强高韧性性能特点。

实施例2

本实施例中超高强度钢成分按重量百分比配比，包括以下组成成分：C：0.21％，Si：0.23％，Mn：0.98％，P：0.007％，S：0.002％，Nb：0.018％，Alt：0.033％，B：0.0015％，Ti：0.014％，Cr：0.89％，Mo：0.48％，Ni：1.55％，N：0.0050％，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、宽板坯连铸、炉卷轧机轧制、热处理淬火加低温回火。其中，轧制工艺制度见表2。

表2本实施例的超高强度钢的轧制工艺制度

本实施例的超高强度钢的生产工艺为：铁水含S≥0.040％，采用铁水预处理工序进行脱硫，目标0.010％以下；顶底复吹转炉吹氧吹炼14min，出钢保证钢水P≤0.015％，S≤0.020％，O≤0.060％；通过LF精炼和VD脱气处理，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％；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18℃，铸坯低倍偏析B1.5级以下，疏松1.5级以下。

本实施例的轧制的工艺为板坯再加热温度：1250℃；再结晶区开轧温度1122℃，再结晶区轧制道次压下率≥15％，再结晶区轧制总压下率为59％；再结晶区终轧温度为1041℃；未再结晶区精轧开轧温度为916℃，未再结晶区轧制总压下率为67％，未再结晶区终轧温度为796℃；轧后钢板堆垛缓冷至100℃以下拆垛。

本实施例制备的超高强度钢的性能见表2。本实施例制备的超高强度钢的金相组织如图2所示，为回火马氏体型。

表2本实施例制备的超高强度钢的性能

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

1.一种高韧性1300MPa超高强度钢，其特征在于，该超高强度钢包括以下重量百分比的组分：C：0.20~0.30%，Si：0.12~0.60%，Mn：0.90~1.20%，P≤0.015%，S≤0.010%，Nb：0.005%~0.060%，Alt：0.010%~0.060%，B：0.0008%~0.0025%，Ti：0.008%~0.020%，Cr：0.80%~1.10%，Mo：0.20%~0.50%，Ni：0.50%~2.0%，Cu≤0.60%，N≤0.0060%，O≤0.0030%，H≤0.0002%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高韧性1300MPa超高强度钢，其特征在于，所述高韧性1300MPa超高强度钢的屈服强度≥1300MPa，抗拉强度≥1450MPa，伸长率A≥9%，-20℃、-40℃纵向冲击功均≥30J，金相组织为回火马氏体型。

3.一种高韧性1300MPa超高强度钢的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下工序：铁水预处理、顶底复吹转炉、LF精炼、VD真空精炼、宽板坯连铸、轧制、热处理淬火和低温回火，其中，

铁水预处理：铁水含S≥0.040%，采用铁水预处理工序进行脱硫，目标0.010%以下；

顶底复吹转炉：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≤0.060%；

LF精炼、VD真空精炼：通过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%；

宽板坯连铸：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。

4.根据权利要求3所述的高韧性1300MPa超高强度钢的制造方法，其特征在于，所述轧制的工艺包括：

① 板坯再加热温度：1200~1280℃；

② 再结晶区轧制温度区间：980~1125℃，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 轧后钢板堆垛缓冷至100℃以下拆垛。

5.根据权利要求3所述的高韧性1300MPa超高强度钢的制造方法，其特征在于，所述热处理淬火的工艺为：淬火奥氏体化温度为850~920℃，采用水介质淬火至50℃~室温，冷却速度大于12℃/s。

6.根据权利要求3所述的高韧性1300MPa超高强度钢的制造方法，其特征在于，所述低温回火的工艺为：回火温度为150~260℃。