屈服強度700MPa級高強鋼及TMCP制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高強鋼生產技術領域，特別涉及一種屈服強度700MPa級高強鋼及 TMCP制造方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國機械制造工業的飛速發展，對工程機械用鋼的強度、韌性、塑性及可焊性 的要求越來越高；工程機械制造業為提高生產效率、減輕設備自重及降低能源消耗，對于強 度級別較高的工程機械用鋼需求量越來越大。
[0003] 目前，生產高強度的工程機械用鋼，可采用多種工藝方式，目前較為常見的是控軋 控冷+回火工藝（TMCP+回火工藝）、控制軋制+調質工藝。
[0004] 控軋控冷+回火工藝（TMCP+回火工藝）、控制軋制+調質工藝，在軋制后通過不同 的熱處理工藝，有利于改善并穩定鋼板性能。但是，從工藝控制角度及成本方面考慮，采用 較少的工序，對降低成本有利。TMCP工藝取消了后續的熱處理過程，但同時也提出了一個問 題，如何在單純使用控軋控冷工藝情況下，既能保證鋼板的強度指標，又能保證塑性韌性指 標。
[0005] 考慮到上述因素，在降低生產成本并保證鋼板性能的前提下，本發明設計合適的 成分體系，對于不同規格的鋼板，優化并調整Cr、Ni、V、Mo等合金含量；在后續軋制過程中， 合理控制軋制工藝參數、水冷工藝工藝參數，所生產的鋼板強度、塑性、韌性匹配較好且比 較穩定。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種屈服強度700MPa級高強鋼及TMCP制造方法，解決了 降低700MPa級工程機械用鋼板的生產成本，同時需要具有較好的強度、塑性、韌性及優良 的焊接性能的問題。可以達到700MPa級高強鋼的性能要求。
[0007] -種屈服強度700MPa級高強鋼，以質量百分比計其化學成分為：C :0. 07 %~ 0· 10% ;Si :0· 15%~0· 40% ;Mn :1· 20%~L 80% ;Cr :0 ~0· 40% ;Mo :0 ~0· 30% ;Ni : 0 ~0· 30 % ;B :0 ~0· 0020 % ;Nb :0 ~0· 070 % ;V :0 ~0· 070 % Ji :0 ~0· 020 % ;Alt : 0~0· 050% ;P :彡0· 015% ;S :彡0· 010% ;碳當量Ceq:0. 40~0· 50 ;其余為Fe及不可避 免雜質。
[0008] 碳：碳是保證鋼板淬透性的重要合金元素，也是決定碳當量的重要因素，對鋼的強 度、韌性、塑性及焊接性均有較大影響。碳含量過高，影響鋼板焊接性能；碳含量過低，，影響 鋼板整體強度，在保證本發明鋼板所需要強度的前提下，碳含量的范圍：〇. 07%~0. 10% ;
[0009] 硅：脫氧的必要元素，具有一定的固溶強化作用，過高會影響鋼的韌性及焊接性， 本發明中硅的范圍：〇. 15%~0. 40% ;
[0010] 錳：鋼中重要的固溶強化元素，可降低相變溫度，細化組織亞結構，在強化鋼板的 同時改善韌性；同時，可提高淬透性。若錳含量過高，對焊接及韌性不利，本發明錳的范圍：： I. 20%~I. 80% ;
[0011] 鉻：增加鋼的淬透性，細化組織，降低韌脆轉變溫度；與錳配合使用，可提高鋼的 淬硬性，改善鋼的力學性能；鉻比錳的偏析傾向小，以鉻代替部分錳，可減少鋼板心部偏析， 改善鋼板內部質量，提高力學性能的均勻性；本發明鉻含量范圍：〇~〇. 40% ;
[0012] 鉬：可以顯著增加鋼的淬透性及淬硬性，細化淬火后鋼的顯微組織，提高韌性。但 因鉬是一種貴重合金，為降低成本，在保證性能的前提下，根據實際鋼板厚度，選擇少加不 加鉬，本發明鉬的范圍：〇~〇. 30% ;
[0013] 鎳：提高鋼的低溫韌性，改善塑性。鎳也是一種貴重合金，過高將增加成本，選擇少 加不加鎳，本發明鎳的范圍：〇~0. 30% ;
[0014] 鈮、鈦、釩：鈮、鈦均是強碳及氮化合物形成元素，在鋼坯加熱及軋制過程中，釘扎 奧氏體晶界并阻止奧氏體晶粒過度長大；在軋制水冷過程中，釩做為微合金元素，沉淀析出 一定量的碳氮化物，提高鋼的強度。根據實際需要，本發明適當加入鈮、鈦、釩三種微合金元 素；
[0015] 硼：顯著提高鋼的淬透性比較有效的元素，極易在晶界偏析，阻止碳的析出，微量 的硼即可起到明顯的作用。但硼含量過高，易形成硼的碳氮化物，降低韌性并引起熱脆，其 合理范圍：〇~〇· 0020% ;
[0016] 磷、硫：鋼中有害元素，對沖擊和韌性不利；本發明采用純凈鋼生產技術，盡量減 少磷、硫元素對鋼性能的不利影響。
[0017] 一種屈服強度700MPa級高強鋼的TMCP制造方法，具體步驟及參數如下：
[0018] 1)冶煉及板坯澆鑄：按如下化學成分冶煉：C :0.07%~0· 10% ;Si :0· 15%~ 0.40%;Mn:L20%~L80%;Cr :0~0.40%;Mo:0~0.30%;Ni:0~0.30% ;B:0~ 0· 0020 % ;Nb :0 ~0· 070 % ;V :0 ~0· 070 % ;Ti :0 ~0· 020 % ;Alt :0 ~0· 050 % ;P : 彡0. 015% ;S :彡0. 010% ;碳當量Ceq:0. 40~0. 50 ;其余為Fe及不可避免雜質；冶煉工 藝路線為鐵水脫硫扒渣一轉爐冶煉一LF爐精煉一RH精煉；澆鑄過程中嚴格控制鑄坯表面 及內部質量；
[0019] 2)板坯加熱：鋼坯加熱至設定溫度1160°C~1240°C，保溫時間I. 5h~2. 5h，保證 鋼坯充分奧氏體化；
[0020] 3)軋制：雙機架軋制，粗軋開軋溫度控制在1100~1200°C，單道次壓下率在10~ 30%。鋼板采用控制軋制，終軋溫度控制在800~900°C ;乳后入水等待，在軋機前待溫 30-70S，控制入水溫度Ar3+10°C，其中Ar3為亞共析鋼奧氏體向鐵素體開始轉變溫度；
[0021] 4)水冷：乳后強水冷，采用UFC+ACC聯動冷卻，終冷溫度Ms-KKTC以下，實際在 300-400°C，其中Ms為馬氏體轉變開始溫度；鋼板出UFC溫度420-450°C，冷速30-35°C /s ; 其余由ACC完成冷卻，冷速15-25 °C /s ;
[0022] 5)堆冷：鋼板軋后快速堆垛緩冷，堆冷時間12_36h。
[0023] 本發明的優點在于：性能指標比$父穩定，且完全可以滿足超尚強鋼性能要求，并具 有良好的強度、塑性、韌性及焊接性能。
【附圖說明】
[0024] 圖1為實施例20mm規格鋼板近表面軋態金相組織。
[0025] 圖2為實施例20mm規格鋼板板厚1/4處軋態金相組織。
[0026] 圖3為實施例20_規格鋼板近心部軋態金相組織。
[0027] 圖4為實施例30mm規格鋼板近表面軋態金相組織。
[0028] 圖5為實施例30mm規格鋼板板厚1/4處軋態金相組織。
[0029] 圖6為實施例30mm規格鋼板近心部軋態金相組織。
【具體實施方式】
[0030] 實施例1
[0031] 根據本發明"采用TMCP方法生產的700MPa級工程機械用鋼"的化學成 分范圍，在首秦公司4300mm寬厚板生產線完成鋼坯冶煉、板坯澆鑄（板坯規格： 250mm/300_X2000_XL)、鋼板軋制（軋制規格 ：20mm、30mm)。
[0032] 一種屈服強度700MPa級高強鋼，實施例實際化學成分（wt % )如表1所示：
[0033] 表1實際化學成分
[0035] 實施例乳制工藝參數如表2所示：
[0036] 表2實際軋制工藝參數
[0038] 注：H-成品厚度
[0039] 軋后性能統計值如表4所示：
[0040] 表4軋后鋼板性能統計
[0042] 注：ReH(上屈服強度）、Rm(抗拉強度）、A (斷后伸長率）、AKv (沖擊）、Min~Max/ Ave (最小值~最大值/平均值）。
【主權項】
1. 一種屈服強度700MPa級高強鋼，其特征在于，以質量百分比計其化學成分為：C : 0? 07 % ~0? 10 % ;Si :0? 15 % ~0? 40 % ;Mn :1. 20 % ~L 80 % ;Cr :0 ~0? 40 % ;Mo :0 ~ 0? 30 % ;Ni :0 ~0? 30 % ;B :0 ~0? 0020 % ;Nb :0 ~0? 070 % ;V :0 ~0? 070 % Ji :0 ~ 0? 020% ;Alt :0 ~0? 050% ;P :彡 0? 015% ;S :彡 0? 010% ;碳當量 Ceq:0. 40 ~0? 50 ;其余 為Fe及不可避免雜質。2. -種根據權利要求1所述屈服強度700MPa級高強鋼的TMCP制造方法，其特征在于， 具體步驟及參數如下： 1) 冶煉及板坯澆鑄：按如下化學成分冶煉：C :0. 07%~0. 10% ;Si :0. 15%~0. 40% ; Mn :1. 20%~1. 80% ;Cr :0 ~0? 40% ;Mo :0 ~0? 30% ;Ni :0 ~0? 30% ;B :0 ~0? 0020% ; Nb :0 ~0? 070% ;V :0 ~0? 070% Ji :0 ~0? 020% ;Alt :0 ~0? 050% ;P :彡 0? 015% ;S : < 0. 010% ;碳當量Ceq: 0. 40~0. 50 ;其余為Fe及不可避免雜質；冶煉工藝路線為鐵水脫 硫扒渣一轉爐冶煉一LF爐精煉一RH精煉； 2) 板坯加熱：鋼坯加熱至設定溫度1160°C~1240°C，保溫時間I. 5h~2. 5h，保證鋼坯 充分奧氏體化； 3) 軋制：雙機架軋制，粗軋開軋溫度控制在1100~1200°C，單道次壓下率在10~ 30% ;鋼板采用控制軋制，終軋溫度控制在800~900°C ;乳后入水等待，在軋機前待溫 30-70S，控制入水溫度Ar3+10°C，其中Ar3為亞共析鋼奧氏體向鐵素體開始轉變溫度； 4) 水冷：乳后強水冷，采用UFC+ACC聯動冷卻，終冷溫度Ms-KKTC以下，實際在 300-400°C，其中Ms為馬氏體轉變開始溫度；鋼板出UFC溫度420-450°C，冷速30-35°C /s ; 其余由ACC完成冷卻，冷速15-25 °C /s ; 5) 堆冷：鋼板軋后快速堆垛緩冷，堆冷時間12-36h。
【專利摘要】一種屈服強度700MPa級高強鋼及TMCP制造方法，屬于高強鋼生產技術領域。以質量百分比計其化學成分為：C：0.07％～0.10％；Si：0.15％～0.40％；Mn：1.20％～1.80％；Cr：0～0.40％；Mo：0～0.30％；Ni：0～0.30％；B：0～0.0020％；Nb：0～0.070％；V：0～0.070％；Ti：0～0.020％；Alt：0～0.050％；P：≤0.015％；S：≤0.010％；碳當量Ceq:0.40～0.50；其余為Fe及不可避免雜質；冶煉后板坯澆鑄、板坯加熱、鋼坯加熱、軋制、水冷制成。優點在于：性能指標比較穩定，且完全可以滿足超高強鋼性能要求，并具有良好的強度、塑性、韌性及焊接性能。
【IPC分類】C22C38/54, C22C38/48, C22C38/40, C22C38/46, C22C38/58, C21D8/02, C22C38/50
【公開號】CN104947000
【申請號】CN201510323918
【發明人】王志勇, 宋欣, 董占斌, 張躍飛, 田鵬, 李群, 王振強, 劉春明, 田士平, 白學軍, 劉永利, 張學峰, 王雪松
【申請人】秦皇島首秦金屬材料有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月14日