抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼及其生產方法
【專利摘要】本發明主要的目的在于提供一種抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼及其生產方法。該鋼的化學成分按重量百分比計為C:0.14?0.18%,SisS0.15%,Mn:1.56?1.80%,P彡0.015%,S彡0.005%,Als：0.020?0.060%,Cu:0.20?0.33%，Nb:0.036?0.055%，Ti:0.051?0.069%，余量為Fe及不可避免的雜質。該鋼的生產方法，按通常純凈鋼工藝進行，包括轉爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、鑄坯加熱、乳制、層流冷卻、卷取、精整的步驟。實踐證明，該鋼下屈服強度彡550MPa、抗拉強度彡650MPa，延伸率能夠達到A彡16%，同時其表面硬度HV10達到200以上（含200)，由此提高攪拌罐用鋼的耐磨性能。
【專利說明】抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼及其生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鋼及其生產方法【技術領域】，具體是指一種抗拉強度650MPa級攪拌罐 用鋼及其生產方法。
【背景技術】
[0002] 混凝土攪拌罐的攪拌裝置由罐體和內旋片組成，它是混凝土攪拌車的主要構件之 一，也是發揮混凝土攪拌車功能的核心部件。汽車攪拌罐的使用要求和加工工藝決定了所 用材料需具有高強度、優良耐磨性、防腐蝕性和合適的焊接性。隨著汽車輕量化的發展趨勢 和減重節能的需要，攪拌罐的罐體和內旋片用料逐漸由Q345等低合金鋼向專用材料升級。 國內各鋼廠均在開展相關方面的研究工作。但是所用的合金元素、用量、何種工藝都不盡相 同，和各廠的裝備、技術、原料等有關。
[0003] 本發明之前，申請號為200710196975. 6的中國發明專利，公開了一種高強度高韌 性熱軋鋼板，其化學成份及各成份的重量百分比為：碳：0.03?0.09%;硅：0. 15?0.35%; 錳：1· 40 ?2. 0 % ;鋁：0· 02 ?0· 05 % ;鈮：0· 05 ?0· 13 % ;鈦：0· 010 ?0· 025 % ;銅 < 0· 30% ;鉻< 0· 30% ;磷< 0· 012% ;硫< 0· 004% ;氮< 0· 004% ;其余均為鐵；且碳當 量Ceq應不大于0. 44,裂紋敏感指數Pcm應不大于0. 23,其生產步驟為：鐵水預脫硫、轉爐 冶煉、LF精煉、RH(VD)處理、板坯連鑄、板坯再加熱、溫度控制軋制、控制冷卻、熱矯直、冷床 冷卻、堆冷。該專利申請中C含量較低，鋼材的耐磨性能相對較差，并且成分設計中含有鉻 等元素，成本較高。
【發明內容】
[0004] 本發明主要的目的在于提供一種具有良好耐磨性的攪拌罐用鋼及其生產方法，其 生產的攪拌罐用鋼下屈服強度彡550MPa、抗拉強度彡650MPa，延伸率能夠達到A彡16%，同 時其表面硬度HVlO達到200以上（含200)，由此提高攪拌罐用鋼的耐磨性能。
[0005] 實現上述目的，本發明的抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼，其化學成分按重量百分 比計為 C :0· 14 ?0· 18%，Si 彡 0· 15%，Mn :1· 56 ?1. 80%，P 彡 0· 015%，S 彡 0· 005%， Als :0. 020 ?0. 060%，Cu :0. 20 ?0. 33%，Nb :0. 036 ?0. 055%，Ti :0. 051 ?0. 069%， 余量為Fe及不可避免的雜質。
[0006] 優選地，它的化學成分按重量百分比計為：C :0. 15?0. 16%，Si彡0. 13%，Mn : L 64 ?L 70%，P 彡 0· 012%，S 彡 0· 005%，Als :0· 040 ?0· 045%，Cu :0· 25 ?0· 30%， Nb :0. 040?0. 045%，Ti :0. 055?0. 064%，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0007] 上述抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼的生產方法，按通常純凈鋼工藝進行，包括轉 爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、鑄坯加熱、乳制、層流冷卻、卷取、精整的步驟，其特殊之處在于：
[0008] 所述LF爐精煉時，按照0· 65?0· 70Kg/t鋼加入Si-Ca線，加入速度為250? 300m/min ;所述鑄坯加熱的溫度為1300?1330°C，加熱時間為50?60min ;所述軋制時進 行分段軋制，粗軋結束溫度在1090?1130°C，精軋終軋溫度在860?900°C;所述卷取溫度 在 610 ?650°C。
[0009] 優選地，所述層流冷卻時，首先按照第一冷卻速度為35?45°C /秒進行冷卻，當冷 卻到溫度為660?7KTC時，再按照第二冷卻速度為5?KTC /秒進行冷卻，冷卻到610? 650。。。
[0010] 進一步地，所述層流冷卻時，冷卻水水溫為15?25°C。
[0011] 本發明鋼中各元素含量控制的機理及作用和生產過程中工藝參數設置原理如 下：
[0012] 碳：碳是廉價的固溶強化元素。根據本鋼種的應用范圍，主要用于加工攪拌罐的罐 體及內攪片等零件，一般采用焊接加工成型，因此要求材料在滿足強度要求的同時，具有良 好的耐磨性能和焊接性能。如果其含量小于0. 14%，則不能滿足材料強度的要求；如果其 含量大于0. 18%，則不能滿足材料的良好焊接性能。所以，將其含量限定在0. 14?0. 18% 范圍，優選為〇. 15?0. 16%。
[0013] 硅：硅是廉價而有效的鋼液脫氧元素。添加低于0. 15%的硅是為了維持母材強 度、進行預脫氧，如果其含量超過〇. 15%，則會惡化熱軋鋼板的表面質量，影響產品的外觀， 所以，將其含量限定在〇. 15%以下，優選為< 0. 13%。
[0014] 錳：錳是提高強度和韌性最有效的元素。如果其含量小于1. 56%，則不能滿足材 料強度要求；但是添加多量的錳，會導致增加鋼的淬透性，由于焊接硬化層的出現而使裂紋 敏感性增高，且增加鋼材的合金成本。鑒于此，將其上限定為1.80%，所以，將其含量限定在 L 56?L 80%范圍，優選為L 64?L 70%。
[0015] 磷：為了避免材料的焊接性能、沖壓成形性能、韌性、二次加工性能發生惡化，設定 其含量上限為0.015%。所以將其含量控制在0.012%以下。
[0016] 硫：硫是非常有害的元素。鋼中的硫常以錳的硫化物形態存在，這種硫化物夾雜對 鋼的沖擊韌性是十分不利的，并造成性能的各向異性，因此，需將鋼中硫含量控制得越低越 好。基于對鋼板沖壓成形工藝和制造成本的考慮，擬將鋼中硫含量控制在〇. 005%以下。
[0017] 鋁：鋁是為了脫氧而添加的，當Als含量不足0.020%時，不能發揮其效果；另一方 面，由于添加多量的鋁容易形成氧化鋁團塊，所以，規定Als上限為0. 060%。因此，Als含 量限定在0. 020?0. 060%范圍，優選為0. 040?0. 045%范圍。
[0018] 銅：銅元素在鋼中形成細小的析出相，鋼材變形時對鋼中的位錯起到"釘扎"作用， 能提高強度和韌性，并且有利于鋼材的耐磨性能。銅起到強化鐵素體的作用，在鐵素體中加 銅，可提高它在某些還原性介質中的耐蝕性和改善鋼的韌性，特別當和P聯合使用時，可提 高鋼對大氣的抗蝕力。當其含量小于〇. 20%時，不能滿足材料強度、耐磨性和防腐蝕性能的 要求；當其含量大于0.33%時，容易產生熱脆，導致材料塑性顯著降低。所以，將其含量限 定在0. 20?0. 33%范圍，優選為0. 25?0. 30%范圍。
[0019] 鈮：鈮主要通過細化晶粒和沉淀析出強化來提高鋼的強度，是強烈的碳、氮化合 物形成元素，在鋼中主要以Nb(C、N)形式存在，阻止奧氏體晶粒的長大，最終使鐵素體晶 粒尺寸變小，細化組織。當其含量低于〇. 036%時，不能滿足材料高強度的要求；而加入的 鈮高于0. 055 %時，合金成本會顯著上升。所以，根據力學性能目標要求，將其含量限定在 0.036 ?0.055%范圍，優選為 0.040 ?0.045%。
[0020] 鈦：鈦可細化晶粒和提高鋼的強度與韌性，并對焊接性能有利，鋼中生成的氮化鈦 對焊接加熱時產生的奧氏體晶粒粗化有防止效果。當其含量不足0. 051 %時，不能足夠發 揮其強化效果，達不到材料的強度要求；另一方面，加入的鈦超過0.069%時，則合金成本 會顯著上升。根據力學性能目標要求，將其鈦含量限定在0.051?0.069%范圍，優選為 0. 055 ?0. 064%。
[0021] 除了對以上化學成分的范圍作了限定以外，從提高焊接性、經濟性的觀點出發，本 發明未添加 Ni、Cr、Mo等貴重合金元素。
[0022] 本發明鋼的生產方法對鑄坯高溫加熱溫度和時間的控制，是本發明的關鍵工序之 一。采取1300?1330°C加熱，同時控制高溫加熱時間在50?60min是為了保證鋼坯中的 合金元素完全溶解，能夠有效的發揮合金元素的析出強化和細晶強化效果，滿足材料的強 度要求。軋制時進行分段軋制，并控制粗軋結束溫度在1090?1130°C，控制精軋終軋溫度 在860?900°C也是本發明的關鍵工序。這是因為如果粗軋結束溫度低于1090°C，則無法 保證精軋終軋溫度達到設定值，增大軋制負荷，增加能耗；如高于1130°C，則會產生較多的 氧化鐵皮，影響鋼材的表面質量。如果精軋終軋溫度低于860°C，則會在材料的二相區內進 行軋制，造成混晶等缺陷；如高于900°C，則鋼材的原始奧氏體晶粒會過于粗大，降低鋼材 的強度。
[0023] 本發明工藝層流冷卻采用變速冷卻進行，即首先按照冷卻速度為35?45°C /秒 進行冷卻，是為了保證在鋼材的再結晶晶粒還未開始長大時及時進行冷卻，避免粗大組織 的產生，使材料獲得細小的金相組織；當冷卻到溫度為660?710°C時，再按照冷卻速度為 5?KTC /秒進行冷卻，冷卻到610?650°C，這樣有利于得到均勻的金相組織，使碳化物等 析出物能夠均勻彌散分布在鋼基中，保證材料具備良好的成型性能。
[0024] 與現有技術相比，本發明的攪拌罐用鋼具有下屈服強度> 550MPa、抗拉強度 彡650MPa，延伸率能夠達到A彡16 %，同時其表面硬度HVlO達到200以上（含200)，由此 提高攪拌罐用鋼的耐磨性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖和具體實施例對本發明抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼及其生產方 法予以詳細說明。
[0027] 各實施例所選抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼的化學成分按重量百分比計如表1 所示（余量為Fe及不可避免的雜質）。
[0028] 表1本發明各實施例的取值列表
[0029]
【權利要求】
1. 一種抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼，其特征在于：它的化學成分按重量百分比計 為：C :0· 14 ?0· 18%，Si 彡 0· 15%，Mn :1· 56 ?I. 80%，P 彡 0· 015%，S 彡 0· 005%，Als : 0· 020 ?0· 060%，Cu :0· 20 ?0· 33%，Nb :0· 036 ?0· 055%，Ti :0· 051 ?0· 069%，余量為 Fe及不可避免的雜質。
2. 根據權利要求1所述的抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼，其特征在于：它的化學成 分按重量百分比計為：C :0· 15 ?0· 16%，Si 彡 0· 13%，Mn :1· 64 ?L 70%，P 彡 0· 012%， S 彡 0. 005%,Als :0. 040?0. 045%,Cu :0. 25 ?0. 30%,Nb :0. 040 ?0. 045%,Ti :0. 055 ? 0. 064%，余量為Fe及不可避免的雜質。
3. -種權利要求1所述的抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼的生產方法，按通常純凈鋼工 藝進行，包括轉爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、鑄坯加熱、乳制、層流冷卻、卷取、精整的步驟，其特 征在于： 所述LF爐精煉時，按照0. 65?0. 70Kg/t鋼加入Si-Ca線，加入速度為250?300m/ min ;所述鑄述加熱的溫度為1300?1330°C，加熱時間為50?60min ;所述乳制時進行分 段軋制，粗軋結束溫度在1090?1130°C，精軋終軋溫度為860?900°C ;所述卷取溫度為 610 ?650。。。
4. 根據權利要求3所述的抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼的生產方法，其特征在于：所 述層流冷卻時，首先按照第一冷卻速度為35?45°C /秒進行冷卻，當冷卻到660?710°C 時，再按照第二冷卻速度為5?KTC /秒進行冷卻，冷卻到610?650°C。
5. 根據權利要求3或4所述的抗拉強度650MPa級攪拌罐用鋼的生產方法，其特征在 于：所述層流冷卻時，冷卻水水溫為15?25°C。
【文檔編號】C22C38/14GK104213022SQ201410421933
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月25日 優先權日:2014年8月25日
【發明者】劉斌, 劉永前, 趙江濤, 王立新, 周祖安, 彭濤, 楊海林, 黃成紅 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司