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CN115216701A - 一种低压缩比抗层状撕裂q960高强钢及其制备方法 - Google Patents

一种低压缩比抗层状撕裂q960高强钢及其制备方法 Download PDF

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CN115216701A CN202210925769.9A CN202210925769A CN115216701A CN 115216701 A CN115216701 A CN 115216701A CN 202210925769 A CN202210925769 A CN 202210925769A CN 115216701 A CN115216701 A CN 115216701A
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Abstract

本申请公开了一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.12～0.15％，Si：0.12～0.50％，Mn：1.30～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo：0.20～0.40％，Cr：0.20～0.60％，Ni：0.10～0.30％，V：0.04～0.06％，Nb：0.015％～0.060％，Alt：0.010％～0.060％，Ti：0.008％～0.035％，B≤0.005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质；其技术要点为，本发明采用厚度为150mm的铸坯，生产出了厚度为60mm的高厚度和高强钢板Q960D，压缩比为2.5，突破了压缩比＞3生产高强钢板的技术难题；仅添加少量Nb、Cr、Mo、Ni、V合金元素，合金成本低于其他厂房或企业同强度级别的同规格钢板，从而节省了成本；通过高温大压下工艺+调质处理工艺，厚度方向组织均匀，抗层状撕裂钢性能良好。

Description

一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢及其制备方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体是一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢及其制备方法。
背景技术
随着煤矿机械和工程机械向着大型化重型化发展，低强度钢板和普通厚度钢板已不能满足部分特殊结构件生产需求。
特厚板一般是指厚度≥60mm的钢板；压缩比，对于板材来讲是指坯料厚度和轧制成品钢板厚度之比；为充分保证钢板的内在冶金质量和心部性能，连铸坯与成品钢板间的最小压缩比要保持在6:1以上，由于板厚的原因，其厚度方向上的力学性能均匀性难以控制，心部质量较难保证；为保证厚度方向上力学性能均匀性，常采用调质处理。
现有专利中CN111088467A公开了低压缩比特厚Q690D调质高强钢板及其生产方法，通过转炉冶炼工序，确保N≤50ppm，CEV≤0.64；LF精炼时间35～50min，有效控制钢中夹杂物级别总和不超过1.0级；可生产出力学性能满足标准要求的特厚Q690D高强度钢板，但其采用的铸坯厚度为220-260mm，压缩比为3.67-4.34，且强度等级只到Q690D；
CN106244922A公布了一种大厚度Q960E超高强钢生产方法，坯料厚度320mm，生产成品钢板厚度为70mm，宽度规格＜2800mm，压缩比＞4；中国发明专利CN106756544A公开了一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法，采用320mm坯料生产100mmQ690D其压缩比为3.2，以上两个专利均遵循了传统中厚板生产要求的压缩比＞3的一般要求；
CN105177424A公布了一种高强度特厚钢板及其生产方法，合金成分含量高，钢锭轧制成材率低，生产成本高，生产周期长；
CN110423946 A公布了一种低压缩比超高强钢Q960E特厚板的生产方法，本发明为一种低压缩比超高强钢Q960E特厚板的生产方法，采用300mm连铸坯生产120mm厚Q960E钢板，突破传统板坯生产超高强钢压缩比的限制，实现轧制压缩比2.5生产大厚度超高强钢，但合金加入较多，加入贵重合金Ni为1.17％，Cr为0.64％，Mo为0.53％，成本较高，且未涉及抗层状撕裂性能；
综上所述，现有Q960级高强调质钢，存在压缩比＞3，合金成本高、生产成本高等问题。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢及其制备方法，解决现有背景技术中提到的问题。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.12-0.15％，Si：0.12-0.50％，Mn：1.30-1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo：0.20-0.40％，Cr：0.20-0.60％，Ni：0.10-0.30％，V：0.04-0.06％，Nb：0.015％-0.060％，Alt：0.010％-0.060％，Ti：0.008％-0.035％，B≤0.005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.13-0.15％，Si：0.15-0.50％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo：0.30-0.40％，Cr：0.30-0.60％，Ni：0.20-0.30％，V：0.05-0.06％，Nb：0.025％-0.060％，Alt：0.030％-0.060％，Ti：0.020％-0.035％，B≤0.005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，包括以下重量百分比的化学成分：C：014％，Si：0.30％，Mn：1.50％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo：0.35％，Cr：0.50％，Ni：0.25％，V：0.055％，Nb：0.040％，Alt：0.050％，Ti：0.025％，B≤0.005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，该高强钢的制备方法包括以下具体步骤：
S1、对经过预处理的钢材再加热温度：1200℃-1240℃；
S2、高温大压下工艺：开轧温度1000℃-1150℃，累积压下率≥60％，终轧温度区间：850℃-950℃，轧后进行水冷处理；
S3、调质处理工艺包括淬火和回火工艺；
(1)、淬火工艺，淬火加热温度为920℃±5℃，加热系数为1.4-1.5min/mm；
(2)、回火工艺，回火温度为400℃-500℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温。
优选的，在所述S1中，对钢材进行初步加热，其加热温度为：1000℃-1200℃，在初步加热与再加热处理之间需要进行保温处理，保持温度的时间点为1200℃，保温时长为10min-30min。
优选的，在所述S2中，冷却温度300℃-400℃。
优选的，在所述S3中，钢板出炉后送入若干传送辊上移动，空冷至室温。
优选的，在所述S3中，回火后钢板显微组织为回火索氏体。
综上所述,本发明包括以下至少一种有益技术效果:
一是，本发明采用厚度为150mm的铸坯，生产出了厚度为60mm的高厚度和高强钢板Q960D，压缩比为2.5，突破了压缩比＞3生产高强钢板的技术难题；
二是，本发明仅添加少量Nb、Cr、Mo、Ni、V合金元素，合金成本低于其他厂房或企业同强度级别的同规格钢板，从而节省了成本；
三是，本发明通过高温大压下工艺+调质处理工艺，厚度方向组织均匀，抗层状撕裂钢性能良好。
具体实施方式
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢及其制备方法，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.12～0.15％，Si：0.12～0.50％，Mn：1.30～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo：0.20～0.40％，Cr：0.20～0.60％，Ni：0.10～0.30％，V：0.04～0.06％，Nb：0.015％～0.060％，Alt：0.010％～0.060％，Ti：0.008％～0.035％，B≤0.005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢及其制备方法，包括以下步骤：
再加热温度：1200～1240℃；
高温大压下工艺：开轧温度1000～1150℃，累积压下率≥60％，终轧温度区间：850～950℃，轧后水冷，冷却温度300-400℃；
调质处理工艺包括淬火和回火工艺；淬火工艺，淬火加热温度为920±5℃，保证钢板充分奥氏体化，加热系数为1.5min/mm；回火工艺，回火温度为400～500℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温，回火后钢板显微组织为回火索氏体。
该制造方法生产960MPa级的钢板的屈服强度≥960MPa，抗拉强度≥980MPa，伸长率A≥14％，-20℃纵向冲击功≥100J，Z向拉伸断面收缩率≥35％，抗层状撕裂性能良好。
本发明中钢板成分的设置考虑了以下几点：
1)碳对强化钢板是有效的，碳对提高钢淬透性有明显作用，但较高的碳含量会提高钢的碳当量，同时会降低钢的焊接性，因此，碳的含量控制在低碳钢范围内，通过C、Mn、Cr、Mo和B协同作用，提供钢的淬透性和强度；
2)锰能够通过固溶强化与相变强化来有效的提高钢材的性能，但过高的锰会产生成分偏析，影响最终产品的低温韧性，所以锰的含量控制在1.4％左右；
3)钼、铬、硼、钒元素是本发明中的重要元素，钼元素、铬元素、硼元素加入后均会显著提高钢板的淬透性，保证钢板获得高强度的马氏体组织，同时钼、铬、硼、钒的复合添加，可有效抑制焊接过程中焊接热影响区组织的软化，保证了在低预热温度条件下其焊接部位不发生裂纹；
本发明中轧制工艺采用高温大压下工艺，变形渗透直达心部，保证心部的组织细化，抗层状撕裂性能良好。
本发明实施例1-2钢板的化学成分见表1。
各实施例的关键轧制、冷却、热处理工艺参数如表2所示。
各实施例的力学性能检测结果如表3所示，韧塑性良好。
表1为：
实施例1-2钢板的化学成分％(第二行为实施例1，第三行为实施例2)
Figure BDA0003779518500000051
实施例1-2的一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢及其制备方法中轧制、冷却、热处理工艺为：板坯再加热温度为1230℃，加热时间130min，采用高温大压下工艺，开轧温度1150℃，累积压下率≥60％，终轧温度区间：950℃，轧后水冷，冷却温度400℃。
调质处理工艺包括淬火和回火工艺，淬火工艺，淬火加热温度为920℃，保证钢板充分奥氏体化，加热系数为1.4min/mm；回火工艺，回火温度为400℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温，回火后钢板显微组织为回火索氏体。
表2为：
实施例1-2生产工艺制度(第二行为实施例1，第三行为实施例2)
Figure BDA0003779518500000052
按照本实施例的步骤生产的钢板，其性能指标见表3。
表3为：
实施例1-2制造的钢板的性能指标
Figure BDA0003779518500000053
Figure BDA0003779518500000061
本实施例通过调控淬透性元素，添加少量Nb、Cr、Mo、Ni、V合金元素，利用150mm铸坯，采用高温大压下工艺和调质处理工艺，实现了在压缩比为2.5的工艺条件下生产60mm厚960MPa钢，抗层状撕裂性能优良。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.12-0.15％，Si：0.12-0.50％，Mn：1.30-1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo：0.20-0.40％，Cr：0.20-0.60％，Ni：0.10-0.30％，V：0.04-0.06％，Nb：0.015％-0.060％，Alt：0.010％-0.060％，Ti：0.008％-0.035％，B≤0.005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢，其特征在于：包括以下重量百分比的化学成分：C：0.13-0.15％，Si：0.15-0.50％，Mn：1.40-1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo：0.30-0.40％，Cr：0.30-0.60％，Ni：0.20-0.30％，V：0.05-0.06％，Nb：0.025％-0.060％，Alt：0.030％-0.060％，Ti：0.020％-0.035％，B≤0.005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢，其特征在于：包括以下重量百分比的化学成分：C：014％，Si：0.30％，Mn：1.50％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo：0.35％，Cr：0.50％，Ni：0.25％，V：0.055％，Nb：0.040％，Alt：0.050％，Ti：0.025％，B≤0.005％，N≤0.0070％，O≤0.0030％，H≤0.0002％，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢，其特征在于：该高强钢的制备方法包括以下具体步骤：
S1、对经过预处理的钢材再加热温度：1200℃-1240℃；
S2、高温大压下工艺：开轧温度1000℃-1150℃，累积压下率≥60％，终轧温度区间：850℃-950℃，轧后进行水冷处理；
S3、调质处理工艺包括淬火和回火工艺；
(1)、淬火工艺，淬火加热温度为920℃±5℃，加热系数为1.4-1.5min/mm；
(2)、回火工艺，回火温度为400℃-500℃，回火系数为3.0min/mm，钢板出炉后空冷至室温。
5.如权利要求4所述的一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢的制备方法，其特征在于：在所述S1中，对钢材进行初步加热，其加热温度为：1000℃-1200℃，在初步加热与再加热处理之间需要进行保温处理，保持温度的时间点为1200℃，保温时长为10min-30min。
6.如权利要求4所述的一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢及其制备方法，其特征在于：在所述S2中，冷却温度300℃-400℃。
7.如权利要求4所述的一种低压缩比抗层状撕裂Q960高强钢及其制备方法，其特征在于：在所述S3中，回火后钢板显微组织为回火索氏体。
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