提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，包括：冶煉、連鑄、板坯再加熱、除鱗、粗軋、精軋、冷卻、熱矯直和熱處理，其中，所述冷卻的終冷溫度為540-600℃，所述冷卻的速度為10-14℃/s。本發明可以提高60mm-80mm厚規格高強鋼板，特別是Q550D高強鋼板的厚度方向性能。本發明的厚規格高強鋼板的平均斷面收縮率達到43%，最小斷面收縮率為38%，達到Z35級別。
【專利說明】提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱軋及熱處理中厚板【技術領域】，具體地說，涉及一種提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法。
【背景技術】
[0002]低合金高強度鋼廣泛應用于各類工程機械，特別是550MPa級高強度工程機械用鋼，大量應用于電動輪翻動車、礦用汽車、挖掘機、推土機、各類起重機、煤礦液壓支架等。這些工程機械服役條件嚴苛，因此要求工程機械用鋼具有較高的強度、良好的低溫韌性、良好的抗疲勞性能、良好的冷成型性能、良好的焊接性能和良好的厚度方向性能等。特別是厚度方向性能，顯著影響著厚規格鋼板的使用性能。當前，對厚規格鋼板，特別是Q550D鋼板的厚度方向性能的考察并不嚴苛。在實際生產中，厚規格鋼板的厚度方向斷面收縮率僅能達到10-20%。隨著工程機械越來越大型化、高效化，對厚規格鋼板，特別是Q550D鋼板的需求也越來越多，同時對厚規格鋼板，特別是Q550D鋼板的性能要求也逐漸嚴苛，其厚度方向性能也必將受到關注。
[0003]現有技術多數情況下都是采取優化合金設計、控制夾雜物、增加壓縮比、正火處理等方式提升厚規格高強鋼厚度方向性能。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，可以提高60mm-80mm厚規格高強鋼板的厚度方向性能，特別是Q550D高強鋼的厚度方向性倉泛。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]一種提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，包括:冶煉、連鑄、板坯再加熱、除鱗、粗軋、精軋、冷卻、熱矯直和熱處理，其中，所述冷卻的終冷溫度為545-598°C，所述冷卻的速度為10-14°C /s。
[0007]進一步:所述冶煉的轉爐出鋼溫度為1620_1660°C，真空脫氣的真空度為0.20~0.25Kpa,深真空時間> lOmin。
[0008]進一步:所述連鑄的鋼水過熱度為15-50°C，澆注的速度為0.8-1.2m/min，連鑄坯的C類中心偏析≤2.0級，中間裂紋≤1.5級，中心疏松≤1.0級。
[0009]進一步:所述板坯再加熱包括加熱段和均熱段，所述板坯再加熱的溫度為1220-1260°C，所述再加熱的時間為360-400分鐘，所述均熱段的時間為50-80分鐘。
[0010]進一步:所述粗軋的開軋溫度為1213-1245°c。
[0011]進一步:所述精軋的開軋溫度為861-875，終軋溫度為821_838°C。
[0012]進一步:所述熱處理工藝為回火工藝，所述回火的溫度為680-700°C，所述回火的時間為30-50分鐘。
[0013]進一步:所述厚規格高強鋼的厚度為60mm-80mm。[0014]進一步，生產得到的所述厚規格高強鋼的材料的化學成分的質量百分含量包括:C0.06-0.10%、Si0.15-0.40%、Mnl.5-1.8%、P 0.015%、S 0.005%、Als 0.020%、Nb0.035-0.060%、V0.035-0.070%、Ti0.008-0.015%、Cr0.30-0.60%、Mo0.15-0.25%，余量為Fe和其它雜質。
[0015]本發明的技術效果如下:
[0016]1、本發明的可以提高60mm-80mm厚規格高強鋼板，特別是Q550D高強鋼板的厚度
方向性能。
[0017]2、本發明的厚規格高強鋼板的平均斷面收縮率達到43%，最小斷面收縮率為38%，達到Z35級別。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明實施例3的金相照片(厚度規格80mm)。
【具體實施方式】
[0019]本發明的生產工藝基于TMCP (Thermo Mechanical Control Process,熱機械控制工藝)和回火處理工藝。其主要步驟包括:冶煉、連鑄、板坯再加熱、除鱗、粗軋、精軋、冷卻、熱矯直和熱處理。本發明的優選的實施例選用厚規格Q550D高強鋼的板還作為原始板坯。原始板坯的化學成分的質量百分為:C0.06-0.15%，Si0.15-0.50%, Mnl.4-1.8%，P 0.015%, S 0.005%, Als (酸溶鋁)0.0200.045%, Nb0.035-0.050%, V0.035-0.070%,Ti0.008-0.015%, Cr0.15-0.40%, Mo0.10-0.20%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。
[0020]具體工藝過程 如 下:
[0021]步驟S1:冶煉
[0022]鐵水需經過預處理進行深脫硫，然后進行轉爐冶煉。采用單渣工藝冶煉，低碳錳鐵和硅鋁合金脫氧合金化，出鋼擋渣，保證一次拉碳成功，轉爐出鋼溫度控制在1620-1660°C。鋼水經轉爐冶煉后進行LF爐外精煉，該階段對鋼水配合金，確保合金命中目標。RH工序主要進行真空脫氣，在保證鋼水溫度穩定的前提下大幅降低氫、氧、氮等氣體含量，減小有害氣體對鋼水純凈度的不利影響，RH處理階段原則上不加或少加合金。真空脫氣的真空度為
0.20 ~0.25Kpa，深真空時間> IOmin0
[0023]步驟S2:連鑄
[0024]冶煉成功的鋼水送到鑄機進行連鑄，控制鋼水過熱度15_50°C。連鑄機為直弧形連鑄機，詳細工藝及參數控制如下:使用低碳高錳合金鋼保護渣，渣子要保持干燥；中包使用堿性空心顆粒無碳覆蓋劑；保持恒速澆注，澆注速度控制在0.8-1.2m/min ;做好保護澆注，謹防鋼水二次氧化和 [0025]步驟S3:板坯再加熱
[0026]鋼水連鑄成坯時溫度從1500多度冷卻到1200多度再冷卻到室溫，板坯再加熱是指板坯又從室溫升高到1200多度，溫度再次升高的加熱過程。
[0027]板坯再加熱過程在推鋼式加熱爐或步進式加熱爐中進行。再加熱溫度的制定主要依賴于合金元素的溶解度。加熱過程要求合適的溫度和合理的時間，促進合金元素的充分溶解和成分、組織均勻。一般情況下，合金元素碳(氮)化物的溶解溫度約為1150°c -1200°c。為了促進合金元素碳(氮)化物的充分溶解，并考慮現場的實際生產條件，本發明的再加熱過程包括加熱段和均熱段，由于加熱段板坯內外溫差很大，需要最后進行均熱以保證板坯溫度均勻。板坯再加熱的再加熱溫度為1220-1260°C，再加熱時間為360-400分鐘，其中均熱時間50-80分鐘。
[0028]步驟S2:除磷
[0029]板坯在再加熱過程中表面會生成嚴重氧化鐵皮，因此，板坯出爐后需要進行除鱗以消除其表面氧化鐵皮。板坯采用高壓水除鱗，要求除鱗壓力不小于18MPa。
[0030]步驟S3:粗軋
[0031]板坯經除鱗后送到粗軋機進行粗軋。粗軋分為三個階段:整形階段、展寬階段和高溫延伸階段。整形階段消除板坯表面的凹凸不平等缺陷，并促進板坯厚度均勻。展寬階段主要是將板坯寬度增加到成品寬度。一般認為，整形階段和展寬階段不會對鋼板性能產生明顯影響。高溫延伸階段要充分發揮軋機能力，實現強力大壓下，以最少道次數將板坯軋到中間坯厚度，促進奧氏體晶粒反復再結晶以細化晶粒，要求粗軋高溫延伸階段有效軋制道次數不超過8道。本發明的粗軋的開軋溫度為1213-1245?，至少有2道次壓下率大于25%，中間坯的厚度為成品板坯的厚度的1.8-2.5倍。粗軋階段開軋第一道次、轉鋼后第一道次必須采取機架除鱗設備進行除鱗，高溫延伸階段視鋼板表面情況靈活進行除鱗，保證鋼板表面質量。
[0032]步驟S4:精軋
[0033]精軋階段從中間坯 溫度降到奧氏體未再結晶區后開始。板坯經粗軋階段軋制成中間坯后在粗軋機和精軋機之間的輥道上進行擺動待溫，中間坯溫度降低到精軋階段開軋溫度范圍后輸送到精軋機進行精軋階段軋制。精軋階段開軋第一道次必須采取機架除鱗設備進行除鱗，精軋軋制過程中視鋼板表面情況靈活進行除鱗，保證鋼板表面質量，當鋼板厚度小于20_后不允許進行除磷，防止機架除鱗水將鋼板掀起造成生產事故。精軋階段在奧氏體未再結晶區進行，該階段變形逐漸累積，一方面促進奧氏體晶粒“扁平化”，另一方面在奧氏體晶粒內形成大量位錯，增加鐵素體晶粒形核位置，細化晶粒。要求精軋階段有效軋制道次數不超過7道。Nb元素的作用顯著抑制了奧氏體晶粒再結晶，提高了奧氏體未再結晶區溫度，同時考慮到成品的鋼板較厚，為了避免終軋后鋼板溫度過高，本發明的精軋開軋溫度為 861-875°C，終軋溫度為 821-838°C。
[0034]步驟S5:冷卻
[0035]本發明采用加速冷卻系統(ACC)對鋼板冷卻過程進行控制。鋼板經控制軋制后，奧氏體晶粒被拉長呈“扁平化”，晶粒內部累積有大量位錯和胞狀亞結構，在較大冷速作用下變形奧氏體“過冷”，較大的相變驅動力作用下促進新相在變形奧氏體內和晶界處形核，形成細小均勻的貝氏體組織。本發明的冷卻的終冷溫度545-598°C，冷卻速度10-14°C /s。在鋼板進行加速冷卻過程中，為了確保鋼板整體頭部、尾部、邊部及板身溫度均勻，需要采用頭尾遮蔽和邊部遮擋，一般頭部遮蔽0-2.0m，尾部遮蔽0-2.5m，邊部遮擋0_2.0m，控制鋼板返紅后整體溫度差< 50°C。
[0036]步驟S6:熱矯直
[0037]鋼板從ACC出來后需要進行熱矯直處理以使鋼板具有良好板形，綜合考慮鋼板矯直難度和熱矯直機能力，要求鋼板矯直溫度為400-1000°C。若鋼板一道次不能矯平，可以采用多道次矯直，但原則上不超過3道次，鋼板不平度< 6mm/2m。熱矯直后的鋼板通過剪切后加工成要求的規格。
[0038]矯直溫度大于1000°C，溫度太高，矯直機無法工作，因為矯直機自身冷卻能力有限，會把矯直機燙壞，而且溫度很高矯直后鋼板還會變形，失去了矯直的意義。溫度低于400°C鋼板太硬，熱矯直機也能力有限會“矯不動”。矯直溫度主要由鋼板終冷溫度決定，鋼板出ACC后約I分鐘左右后就開始矯直，一般矯直溫度比終冷返紅溫度低20-30°C。
[0039]步驟S7:熱處理
[0040]熱處理工藝為回火工藝。回火可以消除鋼板的內應力，促進鋼中低碳貝氏體基體恢復，同時促進鋼中馬氏體(M)/奧氏體(A)島的分解并使碳化物彌散分布在低碳貝氏體(B)基體上，提升鋼板的韌性。本發明的熱處理工藝的回火溫度為680-700°C，回火時間為30-50分鐘。
[0041]對熱處理后的鋼板取樣、檢驗。檢驗合格的成品入庫、發貨。
[0042]由于生產工藝對鋼板材料的成分影響很小，因此得到的厚規格高強鋼的材料的化學成分的質量百分含量為:C0.06-0.15%, Si0.15-0.50%, Mnl.4-1.8%, P ≤ 0.015%,S ≤ 0.005%, Als ≤ 0.020%, Nb0.035-0.050%, V0.035-0.070%, Ti0.008-0.015%,Cr0.15-0.40%, Mo0.10-0.20%，余量為Fe和不可避免的雜質。
[0043]成品的厚規格高強鋼的厚度為60mm-80mm。
[0044]實施例1-6
[0045]將冶煉、連鑄后的擬軋制的板坯經再加熱、除鱗、粗軋、精軋，軋制成一定厚度的鋼板，加熱、粗軋和精軋的工藝參數見表1，冷卻和回火的工藝參數見表2，其力學性能見表3。圖1為本發明實施例3的金相照片(厚度規格80mm)。
[0046]表1實施例1-6的加熱、粗軋和精軋的工藝參數
[0047]
【權利要求】
1.一種提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，其特征在于，包括:冶煉、連鑄、板坯再加熱、除鱗、粗軋、精軋、冷卻、熱矯直和熱處理，其中，所述冷卻的終冷溫度為545-598 V，所述冷卻的速度為10_14°C /S。
2.如權利要求1所述的提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，其特征在于:所述冶煉的轉爐出鋼溫度為1620-1660°C，真空脫氣的真空度為0.20~0.25Kpa，深真空時間>1Omin0
3.如權利要求1所述的提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，其特征在于:所述連鑄的鋼水過熱度為15-50°C，澆注的速度為0.8-1.2m/min，連鑄坯的C類中心偏析≤2.0級，中間裂紋< 1.5級，中心疏松< 1.0級。
4.如權利要求1所述的提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，其特征在于:所述板坯再加熱包括加熱段和均熱段，所述板坯再加熱的溫度為1220-1260°C，所述再加熱的時間為360-400分鐘，所述均熱段的時間為50-80分鐘。
5.如權利要求1所述的提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，其特征在于:所述粗軋的開軋溫度為1213-1245°C。
6.如權利要求1所述的提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，其特征在于:所述精軋的開軋溫度為861-875，終軋溫度為821-838°C。
7.如權利要求1所述的提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，其特征在于:所述熱處理工藝為回火工藝，所述回火的溫度為680-700°C，所述回火的時間為30-50分鐘。
8.如權利要求1所述的提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，其特征在于:所述厚規格高強鋼的厚度為60mm-80mm。
9.如權利要求1所述的提高厚規格高強鋼厚度方向性能的方法，其特征在于，生產得到的所述厚規格高強鋼的材料的化學成分的質量百分含量包括:C0.06-0.10%、Si0.15-0.40%、Mnl.5-1.8%、P ≤ 0.015%, S ≤ 0.005%、Als ≥ 0.020%、Nb0.035-0.060%、V0.035-0.070%、Ti0.008-0.015%、Cr0.30-0.60%、Mo0.15-0.25%，余量為 Fe 和其它雜質。
【文檔編號】C21D8/02GK103468902SQ201310372863
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】劉澤田, 董瑞峰, 吳鵬飛, 王宏盛, 陸斌, 張大治, 李 浩, 黃楠, 張曉燕, 劉哲, 唐家宏, 岳祎楠, 劉丹, 高軍, 惠鑫, 孫長玉, 張繼龍 申請人:內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司