CN116200672A - 一种低成本高强度结构钢板q460d及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低成本高强度结构钢板Q460D及制造方法，属于冶金技术领域，钢板按质量百分比计，包括以下组分：C：0.12～0.19％；Si：0.10～0.30％；Mn：1.20～1.70％；P≤0.025％；S≤0.010％；Alt：0.020～0.040％；V为0.030～0.070％；N：90～120ppm；余量为Fe和不可避免的微量杂质。将按照上述组分进行冶炼、连铸后得到的连铸坯进行再加热，再加热温度为1050～1150℃，之后以厚度为2.5～3.5倍成品厚度进行粗轧，再经控轧厚度为2.0～2.5倍成品厚度、控轧温度为900～950℃、终轧温度为850～900℃进行精轧；对轧制后的成品进行ACC冷却。本发明的钢板综合性能好，制造过程控制温度范围广，工艺适应性好，且制造成本较常规V、Ti、Nb、Cr等合金化方式低。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种低成本高强度结构钢板Q460D及制造方法。
背景技术
低合金高强度结构钢系列钢板采用Mn、Cr、Ti、Nb等合金元素的强化作用保证钢板的各项性能，但由于需要添加贵重的合金元素，导致成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低成本高强度结构钢板Q460D及制造方法，以降低成本。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种低成本高强度结构钢板Q460D，按质量百分比计，包括以下组分：C：0.12～0.19％；Si：0.10～0.30％；Mn：1.20～1.70％；P≤0.025％；S≤0.010％；Alt：0.020～0.040％；V为0.030～0.070％；N：90～120ppm；余量为Fe和不可避免的微量杂质。
可选地，C为0.15～0.17％。
可选地，P≤0.015％，S≤0.008％。
一种低成本高强度结构钢板Q460D的制造方法，包括以下步骤：
S1按照如上述所述的低成本高强度结构钢板Q460D的组分进行冶炼、连铸后得到连铸坯；
S2将连铸坯进行再加热、粗轧和精轧；
S3对轧制后的成品进行ACC冷却；
在再加热工序中：再加热温度为1050～1150℃；
在粗轧工序中：粗轧送料的厚度为2.5～3.5倍成品厚度；
在精轧工序中：控轧厚度为2.0～2.5倍成品厚度，控轧温度为900～950℃，终轧温度为850～900℃；
在冷却工序中：采用ACC冷却，开冷温度为770～830℃，返红温度为600～720℃，上下冷却水量之比为1：2.0～2.33。
本发明的有益效果在于：
(1)钢板性能合格率稳定，综合性能优良。
(2)工艺适应性好，过程控制温度范围广。
(3)产品制造成本低，吨钢合金成本较常规V、Ti、Nb、Cr等合金化方式低103.5元/吨。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种低成本高强度结构钢板Q460D，按质量百分比计，包括以下组分：C：0.12～0.19％；Si：0.10～0.30％；Mn：1.20～1.70％；P≤0.025％；S≤0.010％；Alt：0.020～0.040％；V为0.030～0.070％；N：90～120ppm；余量为Fe和不可避免的微量杂质。
C：作为钢中最经济、最基本的强化元素，对提高钢的强度有明显作用，但是C含量过高会影响钢的延性、韧性和焊接性，本发明的C的质量百分比为0.12～0.19％，优选0.15～0.17％，在不影响其性能的条件下，降低了C含量。
Si：是一种类金属元素，具有极好的防水性能和脱氧性能，能提高钢的强度及质量。本发明中Si的质量百分比为0.10～0.30％。
Mn：通过固溶强化提高钢的强度，是钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要、最经济的强化元素，且有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性、降低韧脆转变温度。本发明中Mn的含量为1.20～1.70％。
P、S：是不可避免的钢中有害杂质元素，易形成偏析、夹杂等缺陷，恶化船板钢的焊接性能、冲击韧性。本发明中P≤0.025％，S≤0.010％；优选，P≤0.015％，S≤0.008％，降低了有害杂质元素。
Alt为钢中全铝含量，是酸溶铝和氧化铝之和，有利于细化晶粒，改善钢材的韧性。本发明中，Alt的质量百分比为0.020～0.040％。
V、N：V一般在钢中起到固溶强化作用，同时利用V的碳氮化物在轧制时析出来阻碍位错运动，来达到强化作用。本发明中V的含量范围为0.030～0.070％、N的含量范围为90～120ppm。
上述化学组分的CEV≤0.46％。
上述CEV称为碳当量，其值越高，钢材焊接性能越差。通常用CEV来衡量钢材的焊接性能。
高强度结构钢板Q460D的制造方法如下：
(1)按照上述组分进行配料、冶炼、连铸后得到连铸坯；(2)将上述连铸坯进行再加热、粗轧和精轧；(3)对轧制后的成品进行ACC冷却。在再加热工序中：再加热温度为1050～1150℃；在粗轧工序中：粗轧送料的厚度为2.5倍成品厚度；在精轧工序中：控轧厚度为2.0～2.5倍成品厚度，控轧温度为900～950℃，终轧温度为850～900℃；在冷却工序中：采用ACC冷却，开冷温度770～830℃，返红温度600～720℃，冷却水比(上下冷却水量之比)1：2.0～2.3。
上述返红温度是指钢材经ACC冷却后，表面与心部存在温差，心部热量向外传递，使钢材表面温度回升后所达到的温度，此温度是影响钢材组织和性能的最直接最有效的工艺参数。
本发明采用VN微合金化方式，不需要另外添加其他贵重的合金元素，热轧条件下便可以获得高强度钢，且综合性能优良，工艺适应性好。
实施例：
表1组分表
| 元素 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 碳当量 | 0.42 | 0.43 | 0.46 |
| Ti | 0.005 | 0.003 | 0.002 |
| V | 0.055 | 0.062 | 0.058 |
| Nb | 0.001 | 0.001 | 0.001 |
| Mo | 0.001 | 0.003 | 0.002 |
| Cu | 0.02 | 0.05 | 0.02 |
| Ni | 0.03 | 0.04 | 0.03 |
| Alt | 0.034 | 0.034 | 0.032 |
| S | 0.002 | 0.006 | 0.003 |
| P | 0.013 | 0.018 | 0.012 |
| Mn | 1.46 | 1.50 | 1.65 |
| Si | 0.24 | 0.25 | 0.23 |
| C | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
实施例1：
本实施例提供的低成本高强度结构钢板Q460D，钢板的厚度为20mm。其具体制造步骤如下：
1)、按照表格中实施例1的组分进行冶炼、连铸后得到连铸坯；2)、将上述连铸坯进行再加热、粗轧和精轧；3)、对轧制后的成品进行冷却。在再加热工序中，再加热温度1123℃；在粗轧工序中，粗轧送料的厚度为50mm(铸坯厚度300mm)，轧制9道次，单道次压下率大于15％；在精轧工序中；控轧厚度50mm，控轧温度为915℃，终轧温度为882℃，轧制道次9道；冷却工序采用ACC冷却工艺，冷却时，开冷温度为815℃，返红温度为702℃，上下冷却水量之比为1：2.0。
实施例2：
本实施例提供的低成本高强度结构钢板Q460D，钢板的厚度为50mm。其具体制造步骤如下：
1)、按照表格中实施例2的组分进行冶炼、连铸后得到连铸坯；2)、将上述连铸坯进行粗轧和精轧；3)、对轧制后的成品进行冷却。在再加热工序中，再加热温度1085℃；在粗轧工序中，粗轧送料的厚度为125mm(铸坯厚度300mm)，轧制7道次，单道次压下率大于15％；在精轧工序中；控轧厚度125mm，控轧温度为913℃，终轧温度为862℃，轧制道次10道；冷却工序采用ACC冷却工艺，冷却时，开冷温度为802℃，返红温度为688℃，上下冷却水量之比为1：2.05。
实施例3：
本实施例提供的低成本高强度结构钢板Q460D，钢板的厚度为80mm。其具体制造步骤如下：
1)、按照表格中实施例3的组分进行冶炼、连铸后得到连铸坯；2)、将上述连铸坯进行粗轧和精轧；3)、对轧制后的成品进行冷却。在再加热工序中，再加热温度1122℃；在粗轧工序中，粗轧送料的厚度为160mm(铸坯厚度300mm)，轧制5道次，单次压下率大于15％；在精轧工序中；控轧厚度160mm，控轧温度为905℃，终轧温度为886℃，轧制道次8道；冷却工序采用ACC冷却工艺，冷却时，开冷温度为812℃，返红温度为615℃，冷却水上下冷却水量之比为1：2.15。
采用上述不同实施工艺进行轧制，并对成品板进行拉伸试验、-20℃下全尺寸横纵向对比冲击试验检验，得到的性能结果如表二所示。由表二可知：屈服强度RP0.2(标准要求≥460MPa)、抗拉强度Rm(标准要求≥570MPa)等强度指标均有较大富余量，延伸率A50(标准要求≥17％)等塑性指标达到钢种要求，-20℃冲击功等韧性指标有较大富余量(标准要求≥47J)，指标特性值稳定，且综合性能优良。
表二为实施例的性能结果：表二性能表
本发明以Q460系列低合金高强度结构用钢板成分为切入点，在原Q460D的化学成分基础上进行VN合金化系列研究，通过加入V、N元素，利用VN合金化作用，减少了合金元素Nb、Ti、Cr的加入，将制造成本降低103.5元/吨，有效降低了产品制造成本，提高了产品竞争力。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施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，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种低成本高强度结构钢板Q460D，其特征在于：按质量百分比计，包括以下组分：C：0.12～0.19％；Si：0.10～0.30％；Mn：1.20～1.70％；P≤0.025％；S≤0.010％；Alt：0.020～0.040％；V为0.030～0.070％；N：90～120ppm；余量为Fe和不可避免的微量杂质。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高强度结构钢板Q460D，其特征在于：C为0.15～0.17％。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高强度结构钢板Q460D，其特征在于：P≤0.015％，S≤0.008％。
4.一种低成本高强度结构钢板Q460D的制造方法，包括以下步骤：
S1按照如权利要求1～3任一所述的低成本高强度结构钢板Q460D的组分进行冶炼、连铸后得到连铸坯；
S2将连铸坯进行再加热、粗轧和精轧；
S3对轧制后的成品进行ACC冷却；
其特征在于：
在再加热工序中：再加热温度为1050～1150℃；
在粗轧工序中：粗轧送料的厚度为2.5～3.5倍成品厚度；
在精轧工序中：控轧厚度为2.0～2.5倍成品厚度，控轧温度为900～950℃，终轧温度为850～900℃；
在冷却工序中：采用ACC冷却，开冷温度为770～830℃，返红温度为600～720℃，上下冷却水量之比为1：2.0～2.3。
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