中厚板軋機軋制超低碳貝氏體類薄規格鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鋼鐵冶金材料中的低合金結構鋼制造領域，具體地指一種中厚板乳機 乳制超低碳貝氏體類薄規格鋼板及其生產方法。
【背景技術】
[0002] 在橋梁鋼領域，隨著鋼種強度級別的提高，鋼的組織類型逐漸由鐵素體+珠光體 向超低碳貝氏體轉變。超低碳貝氏體組織屬于一種中溫轉變組織，具有強度高、韌性好，易 焊接等特點，已逐漸在橋梁鋼領域推廣。在一些橋梁工程中，希望在橋梁U肋上采用超低碳 貝氏體鋼，而U肋用鋼板的厚度一般為6_或8_。超低碳貝氏體薄鋼板通常采用熱連乳工 藝乳制，但該工藝中包括卷取機成卷過程，在后續使用時再進行卷開平工藝，該工藝在生產 中積累了大量的殘余應力，在U肋制造的分條、銑邊、折彎、焊接等工序中殘余應力會釋放， 導致鋼板產生旁彎、扭曲等影響構件尺寸精度的問題。如果采用中厚板乳機生產，由于在生 產中沒有卷曲和開平等工序，因而殘余應力較小，在加工制造時構件尺寸精度容易保證，但 是這種工藝存在很大的生產難度，其中最突出的問題就是生產時溫度與板形的控制。
[0003][0004]公開號為CN103469066A的中國發明專利"一種利用中厚板乳機生產高成型性能 鋼板的方法及其制得的鋼板"中，實施例列舉的鋼板均要求乳后控冷，也只能生產鐵素體+ 珠光體組織類型的鋼板。
[0005][0006][0007][0008]因此，提供一種具有良好的力學性能、優異的焊接性能和冷加工成形性、產品的不 平度小的中厚板乳機乳制超低碳貝氏體類薄規格鋼板及其生產方法具有重要的現實意義。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種中厚板乳機乳制超低碳貝 氏體類薄規格鋼板及其生產方法。
[0010] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種中厚板乳機乳制超低碳貝氏 體類薄規格鋼板，鋼板的化學成分及其重量百分比如下：C :0. 02~0. 08%，Si :0. 10~ 0? 40%，Mn :0? 90 ~2. 00%，P 彡 0? 018%，S 彡 0? 005%，Cu 彡 0? 40%，B 彡 0? 0003%，Ni : 0? 10 ~0? 55%，Mo :0? 10 ~0? 40%，Cr :0? 12 ~0? 60%，V :0? 030 ~0? 090%，Nb :0? 010 ~ 0. 035%，Ti :0. 005~0.035%，Als < 0.060%，其余為Fe和不可避免雜質；且同時滿足： V/Nb = 2. 0 ~2. 7,碳當量 CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 彡 0? 475%，焊接裂紋 敏感性指數 Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B 彡 0? 23%。
[0011] 進一步地，鋼板的化學成分及其重量百分比如下：C:0. 02~0.08%，Si :0. 10~ 0? 40%，Mn :1. 20 ~1. 70%，P 彡 0? 018%，S 彡 0? 005%，Cu 彡 0? 40%，B 彡 0? 0003%，Ni: 0? 15 ~0? 50%，M〇 :0? 10 ~0? 30%，Cr :0? 15 ~0? 60%，V :0? 040 ~0? 080%，Nb :0? 015 ~ 0. 030%，Ti :0. 008~0. 030%，Als彡0. 060%，其余為Fe和不可避免雜質。
[0012] 進一步地，鋼板的化學成分及其重量百分比如下：C:0. 05%，Si :0. 25%，Mn: 1. 55%, P ：0. 012%, S ：0. 002%, Cu ：0. 20%, B ：0. 00012%, Ni ：0. 20%, Mo ：0. 15%, Cr ： 0? 18%，V:0.050%，Nb :0.022%，Ti :0.010%，Als :0.030%，其余為 Fe 和不可避免雜質。
[0013] 本發明的中厚板乳機乳制超低碳貝氏體類薄規格鋼板中各成分作用如下：
[0014] 碳（C):碳是提高鋼強度的有效元素，當含量超過0.08%時，乳制后冷卻速度較大 時，易形成M/A島，且易聚集分布在偏析條帶上，造成鋼板力學性能呈現較明顯的縱橫向差 異；當其含量較低時，如小于〇. 02%，會使鋼板強度不足，同時也會增加冶煉時的難度。因 此，控制碳含量范圍為：〇. 02~0. 08%。
[0015] 硅（Si):硅是常用的脫氧劑，有固熔強化作用，有利于改善其綜合性能，但Si含量 較高時，降低了鋼的韌性、塑性及延展性，易導致冷脆不利于焊接。因此，本發明將Si的含 量目標值控制在〇. 10~〇. 40 %。
[0016] 錳（Mn):錳是重要的強韌化元素，能增加奧氏體的穩定性，擴大y相區奧氏體，促 進鋼的中溫組織轉變。Mn含量太高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，Mn含量太低則不能有效促進中溫組織轉變，容易降低鋼的強度。因 此控制Mn含量范圍為：0. 90~2. 00%。
[0017] 磷（P):磷在鋼中為有害元素，其含量要嚴格控制，高的P含量會增加鋼的冷脆傾 向，并且P極易在鋼坯的心部偏析，由于這種含P量高的強偏析帶較脆，使得在乳鋼后容易 產生內在缺陷。本發明的磷含量控制為P < 0.018%。
[0018] 硫（S):硫在鋼中為有害元素，高的S含量不僅會使鋼板縱橫向性能產生明顯差 異，同時也降低其低溫韌性和Z向性能。本發明硫含量為S < 0. 005%。
[0019] 銅（Cu):銅在鋼中能提高其淬透性，主要起固溶及沉淀強化作用，此外還有利 于獲得良好的低溫韌性，增加其抗疲勞裂紋擴展能力；但其加入量大于0.40 %時，鋼板 的焊接熱影響區韌性會降低，且鋼坯在加熱過程中易產生網裂。本發明的銅含量控制為 Cu 彡 0? 40%〇
[0020] 硼（B):硼能提高鋼的淬透性，但含量增加會向晶界偏聚增加裂紋敏感性。本發明 中控制硼的含量為B < 0. 0003%。
[0021] 鎳（Ni):鎳能提高淬透性，具有一定的強化作用，可顯著改善其低溫韌性，使基材 和焊接熱影響區低溫韌性大幅度提高，同時Ni還能有效阻止Cu的熱脆引起的網裂。當其 加入量小于〇. 10 %，則Ni起不到作用，但含量過高易造成鋼板氧化鐵皮難以脫落且增加鋼 的成本。本發明Ni含量為：0. 10~0. 55%。
[0022] 鉬（Mo):鉬能使鐵素體從奧氏體中析出并增加奧氏體的穩定性，對珠光體的形成 具有強烈的阻礙作用，但Mo屬于貴重元素，過量的Mo將會提高鋼的成本；同時過高的Mo含 量會使鋼的低溫韌性顯著惡化，在焊接時形成馬氏體，導致焊接接頭脆性增加。因此控制鋼 中Mo含量范圍為：0. 10~0. 40%。
[0023] 鉻（Cr):鉻可以提高鋼的強度和硬度，但其含量過高則易增加焊接難度，而含量 過低則不能有效發揮其作用。本發明中Cr的含量控制為0. 12~0. 60%。
[0024] 釩（V)和鈮（Nb):在超低碳貝氏體鋼中，僅添加大量的Nb，可顯著提高強度，由于 其細化晶粒效果明顯，同時導致屈強比偏高，因此，本發明中將Nb含量限制在較低水平，其 強度的損失則通過添加適宜的V來保證。本發明中V的含量為0.030~0.090%。鈮是強 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乳制溫度下進 行乳制。此外Nb在控制乳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，細化晶粒并提高強度及低溫韌性。但Nb含量大于0. 035%時， 細化晶粒提高強度的效果非常明顯，但也導致其屈強比過高；其含量小于0.010%時，發揮 不了控乳作用。因此控制Nb含量范圍為：0. 010-0. 035%。
[0025] 鈦（Ti):鈦是強碳化物形成元素，可形成細微的TiC顆粒，細化晶粒，能防止產生 晶間腐蝕現象，改善焊接性能。本發明鈦含量為：〇. 005~0. 035%。
[0026] 鋁（Als):鋁是鋼中的主要脫氧元素，Als含量過高時將導致Als的氧化物夾雜增 加，降低鋼的純凈度，不利于鋼的韌性。Als的熔點較高，在生產中，Als可以用來阻止晶粒 長大。本發明中控制鈦含量為Als < 0.060%。
[0027] 進一步地，本發明的鋼板的力學性能為：屈服強度R&為500~630MPa，屈強比R&/ Rm < 0. 83, -40°C沖擊吸收功KV2> 120J，鋼板不平度小于3%。，具有優異的焊接性能和冷 加工成形性。
[0028] 上述中厚板乳機乳制超低碳貝氏體類薄規格鋼板的生產方法，包括如下步驟：冶 煉、鑄造、連鑄坯加熱、連鑄坯乳制、中間材分切、中間材加熱、中間材粗乳、中間材精乳和鋼 板控冷。連鑄坯加熱步驟中，連鑄坯厚度為150~300mm，加熱溫度為1210~1250°C ;連 鑄還乳制步驟中，將連鑄還乳制為厚度為60~80mm的中間材，乳制結束溫度多1000°C ;中 間材加熱步驟中，加熱溫度為1210~1250°C ;中間材粗乳步驟中，根據成品鋼板厚度，分為 3~4道次，其中展寬1~2道次，乳制結束后中間材厚度為20~40mm，本過程溫降控制 為10~15°C;中間材精乳步驟中，根據成品鋼板厚度，分為6~8道次，本過程溫降控制為 150~200°C;鋼板控冷步驟中，開始冷卻溫度為720~760°C，以6~9°C /S的冷卻速率冷 卻至520~580 °C，然后自然冷卻至室溫。
[0029] 進一步