460MPa級低合金高強度結構用鋼板及其生產方法
【專利摘要】本發明提供了一種460MPa級低合金高強度結構用鋼，它的化學成分按質量百分數計為：C：0.03～0.09％、Si：0.10～0.40％、Mn：1.00～1.60％、Nb：0.01～0.03％、Ti：0.005～0.030％，Als：0.015～0.045％、B：0.0005～0.0030％、P≤0.015％，S≤0.007％，其余為Fe和不可避免雜質；同時碳當量≤0.35％。它的生產方法依次包括：冶煉、精煉、連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、控制冷卻、緩冷、成品。本發明的460MPa級低合金高強度結構用鋼性能好，碳當量不大于0.35，而且成本低，生產過程簡單容易操作。
【專利說明】460MPa級低合金高強度結構用鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于低合金高強度結構用鋼生產工藝領域，具體是指460MPa級低合金高 強度結構用鋼及其生產方法。
【背景技術】
[0002] 隨著能源、化工、水電、建筑等領域的迅速發展，低合金高強度結構鋼市場需求日 益增大，而且為了滿足上述行業中工程結構自重降低，裝載能力提高的發展趨勢，屈服強度 在460MPa、且具備較好焊接性能的鋼板（牌號Q460)用量越來越多。該強度級別的鋼板有 的以軋制后淬火+回火（調質）的方式生產，有的以軋制后正火的方式生產，以上兩種生產 方式不僅碳含量在約〇. 16% (wt %，以下相同），碳當量大多不低于0. 42%，還添加了 Mo、 Cr、Cu、Ni、V等貴合金元素，而且生產周期長，能耗高；有的雖然采用熱機械軋制（TMCP)的 方式生產，縮短了生產流程，但是其碳當量大多在0.40%左右，并且碳含量> 0. 12%，而采 用TMCP的方式生產、且碳含量< 0. 10%的Q460鋼板又因 Mo、Cr、Cu、Ni、V等貴合金元素的 加入而成本較高。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是根據現有技術的不足提供一種460MPa級低合金高強度結構用鋼 及其生產方法，本發明的460MPa級低合金高強度結構用鋼性能好，碳當量不大于0. 35,而 且成本低，生產過程簡單容易操作。
[0004] 本發明的技術方案如下：一種460MPa級低合金高強度結構用鋼，它的化學成 分按質量百分數計為：C :0· 03 ?0· 09 %、Si :0· 10 ?0· 40 %、Mn :1. 00 ?L 60 %、Nb : 0. 01 ?0. 03 %、Ti :0. 005 ?0. 030 %，Als :0. 015 ?0. 045 %、B :0. 0005 ?0. 0030 %、 P彡0. 015 %，S彡0. 007 %，其余為Fe和不可避免雜質；同時該鋼的碳當量CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，且CEV彡0·35%。
[0005] -種上述的460MPa級低合金高強度結構用鋼的生產方法，它依次包括以下步驟： 冶煉、精煉、連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、控制冷卻、緩冷、成品，其特征在于：
[0006] 所述鋼坯加熱時，加熱溫度為1150?1250°C ;
[0007] 所述控制軋制時，采用兩階段控軋，使相變前的組織充分細化，第一階段開軋溫度 為1030-1150°C，終軋溫度為960-1030°C ;第二階段開軋溫度為900-1000°C，終軋溫度為 780-860 0C ；
[0008] 所述控制冷卻階段時，通過層流或水幕冷卻方式進行控制冷卻，開冷溫度 730-830°C，返紅溫度 500-650°C。
[0009] 優選的，所述冶煉過程時，先進行鐵水預處理，再采用轉爐冶煉，通過頂吹或頂底 復合吹煉。
[0010] 優選的，所述精煉過程時，進行微合金化，控制鋼中各化學成分按質量百 分數計為：C :0· 03 ?0· 09 %、Si :0· 10 ?0· 40 %、Mn :1. 00 ?L 60 %、Nb :0· 01 ? 0.03 %、Ti :0. 005 ?0.030 %，Als :0. 015 ?0.045 %、B :0. 0005 ?0.0030 %、 P彡0. 015 %，S彡0. 007 %，其余為Fe和不可避免雜質；同時該鋼的碳當量CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，且CEV彡0·35%。
[0011] 優選的，所述連鑄過程時，采用電磁攪拌，減少元素偏析。
[0012] 本發明的C含量選擇在0. 03?0. 09%。因為C是提1?鋼板強度的最有效且最廉 價的元素之一，為保證鋼板的強度，C含量的下限為0. 03%。但是C含量過高時對鋼板的焊 接性能和低溫沖擊韌性將產生不利的影響，因而C含量的上限為0. 09%。
[0013] 本發明的Si含量在0. 10?0. 40%，Si主要以固溶強化形式提高鋼的強度，同時 也是脫氧的必要元素。在本發明鋼中，Si含量太高會降低鋼的低溫沖擊韌性。
[0014] 本發明的Mn含量在1. 00?1. 60%，Mn是重要的強韌化元素和良好的脫氧劑、脫 硫劑，太低的Mn則不能保證鋼的強度但太高的Mn對鋼坯中心偏析有不利影響，有損于鋼板 的韌性，并且在焊接時容易產生裂紋，對于得到本發明鋼的性能來講，也是不必要的。
[0015] 本發明的Nb含量為0. 010?0. 030%，Nb是強碳氮化合物形成元素，能提高鋼的 奧氏體再結晶溫度。奧氏體可以在更高的軋制溫度下進行軋制。此外Nb在控制軋制連續冷 卻過程中的析出強化作用，通過Nb的碳氮化物的應變誘導析出可以釘扎奧氏體晶粒，細化 奧氏體晶粒并提高強度及低溫韌性。但過高的Nb也易與Fe、C等元素形成低熔點共晶物， 從而增加焊縫金屬產生熱裂紋的傾向。
[0016] 本發明的Ti含量為0. 005?0. 030%，Ti是強氮化物形成元素，Ti的氮化物能有 效地釘扎奧氏體晶界，因此有助于控制奧氏體晶粒的長大。
[0017] 本發明的Als含量控制在0.015?0.045%，A1是鋼中的主要脫氧元素。Al含量 過高時將導致Al的氧化物夾雜增加，降低鋼的純凈度，不利于鋼的韌性。
[0018] 本發明的B含量控制在0.0005?0.0030%，微量B的加入與Mn、Nb等元素相互 作用，可以促進中溫轉變，提高鋼板的強度。
[0019] P和S是鋼中不可避免的有害元素，對鋼的塑性和韌性不利，應盡量降低P和S含 量，提高鋼的潔凈度。但考慮到降低P、s含量對冶煉的難度和成本增大，本發明鋼中P控制 彡 0· 015%，S 控制彡 0· 007%。
[0020] 本發明460MPa級低合金高強度結構用鋼成分以低C低Nb微B設計，最終獲得鐵 素體、珠光體和貝氏體的混合組織。鋼的屈服強度彡460MPa，抗拉強度彡550MPa，延伸率 彡 17% ;縱向沖擊功：0°C KV2 彡 200J，-20°C KV2 彡 150J，-40°C KV2 彡 100J。同時，化學 成分簡單，碳當量彡0. 35,未使用Mo、Cr、Cu、Ni、V等貴合金元素，節省成本。另外，本發明 采用控軋控冷的方式生產，乳制后不需回火處理，工藝流程短，鋼板厚度可達50mm，容易實 施控制，具有很強的實用性。
【具體實施方式】
[0021] 以下通過具體實施例對本發明的460MPa級低合金高強度結構用鋼及其生產方法 作進一步的說明：
[0022] 表1列出了實施例1-6的460MPa級低合金高強度結構用鋼的化學成分的重量百 分數（余量為Fe和不可避免的雜質）
[0023] 表1實施例1-6化學成分（w % )
[0024]
【權利要求】
1. 一種460MPa級低合金高強度結構用鋼，它的化學成分按質量百分數計為：C : 0? 03 ?0? 09%、Si :0? 10 ?0? 40%、Mn :1. OO ?I. 60%、Nb :0? Ol ?0? 03%、Ti :0? 005 ? 0? 030 %，Als :0? 015 ?0? 045 %、B :0? 0005 ?0? 0030 %、P 彡 0? 015 %，S 彡 0? 007 %,其 余為Fe和不可避免雜質；同時該鋼的碳當量CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,且 CEV 彡 0. 35%。
2. -種權利要求1所述的460MPa級低合金高強度結構用鋼的生產方法，它依次包括以 下步驟：冶煉、精煉、連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、控制冷卻、緩冷、成品，其特征在于 ： 所述鋼坯加熱時，加熱溫度為1150?1250°C ; 所述控制軋制時，采用兩階段控軋，使相變前的組織充分細化，第一階段開軋溫度 為1030-1150°C，終軋溫度為960-1030°C ;第二階段開軋溫度為900-1000°C，終軋溫度為 780-860 0C ； 所述控制冷卻階段時，通過層流或水幕冷卻方式進行控制冷卻，開冷溫度730-830°C， 返紅溫度500-650°C。
3. 根據權利要求2所述460MPa級低合金高強度結構用鋼的生產方法，其特征在于： 所述冶煉過程時，先進行鐵水預處理，再采用轉爐冶煉，通過頂吹或頂底復合吹煉。
4. 根據權利要求2所述的460MPa級低合金高強度結構用鋼的生產方法，其特征在于： 所述精煉過程時，進行微合金化，控制鋼中各化學成分按質量百分數計為：C:0. 03? 0? 09%、Si :0? 10 ?0? 40%、Mn :L 00 ?I. 60%、Nb :0? 01 ?0? 03%、Ti :0? 005 ?0? 030%， Als :0? 015 ?0? 045%、B :0? 0005 ?0? 0030%、P 彡 0? 015%，S 彡 0? 007%，其余為 Fe 和不 可避免雜質；同時碳當量[CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]彡 0? 35%。
5. 根據權利要求2所述的460MPa級低合金高強度結構用鋼的生產方法，其特征在于： 所述連鑄過程時，采用電磁攪拌，減少元素偏析。
【文檔編號】C22C38/14GK104313468SQ201410647390
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】羅毅, 鄒德輝, 郭斌, 張光新, 董中波, 劉文斌, 程吉浩 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司