改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，包括：板坯再加熱、除鱗、粗軋、精軋、冷卻、熱矯直和熱處理，其中，所述熱處理工藝為回火工藝，所述回火的溫度為650-680℃，所述回火的時(shí)間為60-100分鐘。本發(fā)明的方法特別適用于改善厚規(guī)格Q550D高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性。本發(fā)明基于TMCP和回火處理工藝，通過提高回火時(shí)間，提高60mm-80mm厚規(guī)格高強(qiáng)鋼，特別是Q550D高強(qiáng)鋼的低溫沖擊韌性，避免了調(diào)質(zhì)帶來的成本增加。本發(fā)明的方法得到高強(qiáng)鋼，特別是厚規(guī)格Q550D高強(qiáng)鋼，在-20℃條件下的縱向沖擊功大于140J，低溫沖擊韌性良好，生產(chǎn)成本低。
【專利說明】改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱處理中厚板領(lǐng)域，具體地說，涉及一種改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]低合金高強(qiáng)度鋼廣泛應(yīng)用于各類工程機(jī)械，特別是550MPa級高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼，大量應(yīng)用于電動輪翻動車、礦用汽車、挖掘機(jī)、推土機(jī)、各類起重機(jī)、煤礦液壓支架等。這些工程機(jī)械服役條件嚴(yán)苛，因此要求工程機(jī)械用鋼具有較高的強(qiáng)度、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低溫沖擊韌性等。特別是低溫沖擊韌性，顯著影響著鋼板的使用性能。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，厚規(guī)格鋼板，特別是Q550D鋼板的低溫沖擊韌性極不穩(wěn)定，而且多數(shù)沖擊吸收功很低，-20°C沖擊吸收功往往小于40J，嚴(yán)重影響到厚規(guī)格鋼板，特別是Q550D鋼板的合格率。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中都是從優(yōu)化合金設(shè)計(jì)的角度改善屈服強(qiáng)度550MPa級厚規(guī)格鋼板的低溫沖擊韌性。例如，通過提高鋼中S和V的含量，或者通過提高鋼種酸溶鋁的含量。上述這些方法成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，可以提高60mm-80mm厚規(guī)格高強(qiáng)鋼板，特別是Q550D鋼板的低溫沖擊韌性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，包括:板坯再加熱、除鱗、粗軋、精軋、冷卻、熱矯直和熱處理，其中，所述熱處理工藝為回火工藝，所述回火的溫度為650-680°C，所述回火的時(shí)間為60-100分鐘。
[0007]進(jìn)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1200-1240°C，所述再加熱的時(shí)間為250-350分鐘，其中所述均熱段的時(shí)間為30-60分鐘，所述板坯的移動速度為10-20分鐘/厘米。
[0008]進(jìn)一步:所述除鱗壓力≥18MPa。
[0009]進(jìn)一步:所述粗軋的開軋溫度為1183-1234?，所述粗軋的高溫延伸階段的有效軋制道次數(shù)<8道。
[0010]進(jìn)一步:所述精軋的開軋溫度為880-919°C，終軋溫度為846_875°C，所述精軋的有效軋制道次數(shù)<7道。
[0011]進(jìn)一步:所述冷卻的冷卻速度為20-25°C /S。
[0012]進(jìn)一步:所述冷卻的終冷溫度為545_600°C。
[0013]進(jìn)一步:所述熱矯直的溫度為515_570°C。
[0014]進(jìn)一步:所述高強(qiáng)鋼的厚度為60mm-80mm。
[0015]進(jìn)一步:所述板坯為Q550D高強(qiáng)鋼的板坯。[0016]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0017]1、本發(fā)明的方法特別適用于改善厚規(guī)格Q550D高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性。
[0018]2、本發(fā)明的基于 TMCP (Thermo Mechanical Control Process,熱機(jī)械控制工藝)和回火處理工藝，通過延長回火時(shí)間，提高60mm-80mm厚規(guī)格高強(qiáng)鋼，特別是Q550D高強(qiáng)鋼的低溫沖擊韌性,避免了調(diào)質(zhì)帶來的成本增加。
[0019]3、本發(fā)明的方法得到高強(qiáng)鋼，特別是厚規(guī)格Q550D高強(qiáng)鋼，在_20°C條件下的縱向沖擊功大于140J，低溫沖擊韌性良好，生產(chǎn)成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例3的金相照片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明的改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法基于TMCP (Thermo MechanicalControl Process,熱機(jī)械控制工藝)和回火處理工藝。其主要步驟包括:板還再加熱、除鱗、粗軋、精軋、冷卻、熱矯直和熱處理。本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例選用厚規(guī)格Q550D高強(qiáng)鋼的板坯作為起始原料，具體工藝參數(shù)如下:
[0022]步驟S1:板坯再加熱
[0023]鋼水連鑄成坯時(shí)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。
[0024]板坯再加熱過程在推鋼式加熱爐或步進(jìn)式加熱爐中進(jìn)行。再加熱過程要求合適的溫度和合理的時(shí)間，促進(jìn)合金元素的充分溶解和成分、組織均勻。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(shí)間，促進(jìn)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(jìn)合金元素碳(氮)化物的充分溶解，并考慮現(xiàn)場的實(shí)際生產(chǎn)條件，本發(fā)明的再加熱溫度為1200-1240°C，再加熱過程包括加熱段和均熱段，由于加熱段板坯內(nèi)外溫差很大，需要最后進(jìn)行均熱以保證板坯溫度均勻。板坯再加熱的總再加熱時(shí)間為250-350分鐘，加熱時(shí)板坯移動速度按10-20分鐘/厘米控制，其中均熱時(shí)間為30-60分鐘。
[0025]各實(shí)施例的再加熱溫度如表1所示。
[0026]步驟S2:除磷
[0027]板坯在再加熱過程中表面會嚴(yán)重生成氧化鐵皮，因此，板坯出爐后需要進(jìn)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。
[0028]步驟S3:粗軋 [0029]板坯經(jīng)除鱗后送到粗軋機(jī)進(jìn)行粗軋。粗軋分為三個(gè)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(jìn)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(rèn)為，整形階段和展寬階段不會對鋼板性能產(chǎn)生明顯影響。高溫延伸階段要充分發(fā)揮軋機(jī)能力，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力大壓下，以最少道次數(shù)將板坯軋到中間坯厚度，促進(jìn)奧氏體晶粒反復(fù)再結(jié)晶以細(xì)化晶粒，要求粗軋高溫延伸階段有效軋制道次數(shù)不超過8道。本發(fā)明的粗軋的開軋溫度為1183-1234?，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(zhuǎn)鋼后第一道次必須采取機(jī)架除鱗設(shè)備進(jìn)行除鱗，高溫延伸階段視鋼板表面情況進(jìn)行除鱗，保證鋼板表面質(zhì)量。
[0030]各實(shí)施例的粗軋的開軋溫度如表1所示。
[0031]步驟S4:精軋
[0032]精軋階段從中間坯溫度降到奧氏體未再結(jié)晶區(qū)后開始。板坯經(jīng)粗軋階段軋制成中間坯后在粗軋機(jī)和精軋機(jī)之間的輥道上進(jìn)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(jī)進(jìn)行精軋階段軋制。精軋階段開軋第一道次必須采取機(jī)架除鱗設(shè)備進(jìn)行除鱗，精軋軋制過程中視鋼板表面情況進(jìn)行除鱗，保證鋼板表面質(zhì)量，當(dāng)鋼板厚度小于20mm后不允許進(jìn)行除磷，防止機(jī)架除鱗水將鋼板掀起造成生產(chǎn)事故。精軋階段在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行時(shí)，該階段變形逐漸累積，一方面促進(jìn)奧氏體晶粒“扁平化”，另一方面在奧氏體晶粒內(nèi)形成大量位錯，增加鐵素體晶粒形核位置，細(xì)化晶粒。要求精軋階段有效軋制道次數(shù)不超過7道。Nb元素的作用顯著抑制了奧氏體晶粒再結(jié)晶，提高了奧氏體未再結(jié)晶區(qū)溫度，同時(shí)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(fā)明的精軋開軋溫度為880-9190C，終軋溫度為 846-875°C。
[0033]各實(shí)施例的精軋的開軋溫度和終軋溫度如表1所示。
[0034]步驟S5:冷卻
[0035]本發(fā)明采用加速冷卻系統(tǒng)(ACC)對鋼板冷卻過程進(jìn)行控制。鋼板經(jīng)控制軋制后，奧氏體晶粒被拉長呈“扁平化”，晶粒內(nèi)部累積有大量位錯和胞狀亞結(jié)構(gòu)，在較大冷速作用下變形奧氏體“過冷”，較大的相變驅(qū)動力作用下促進(jìn)新相在變形奧氏體內(nèi)和晶界處形核，形成細(xì)小均勻的貝氏體組織。本發(fā)明的冷卻的終冷溫度為545-600°C，冷卻速度為20-25°C /
S。在鋼板進(jìn)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]各實(shí)施例的終冷溫度和冷卻速度如表2所示。
[0037]步驟S6:熱矯直
[0038]鋼板從ACC出來后需要進(jìn)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(jī)能力，要求鋼板矯直溫度為515-570°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(guī)格。
[0039]矯直溫度大于1000°C，溫度太高，矯直機(jī)無法工作，因?yàn)槌C直機(jī)自身冷卻能力有限，會把矯直機(jī)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(jī)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。
[0040]步驟S7:熱處理
[0041]熱處理工藝為回火工藝，回火可以消除鋼板的內(nèi)應(yīng)力。回火的溫度為650_680°C。該回火溫度可以促進(jìn)鋼板馬氏體(M)/奧氏體(A)分解和貝氏體(B)基體恢復(fù)?；鼗鸬臅r(shí)間為60-100分鐘，促進(jìn)鋼板碳化物彌散分布。各實(shí)施例的回火的工藝參數(shù)如表2所示。
[0042]對熱處理后的鋼板取樣、檢驗(yàn)。檢驗(yàn)合格的成品入庫、發(fā)貨。
[0043]成品的聞強(qiáng)鋼的厚度為60mm-80mm,各實(shí)施例的成品的聞強(qiáng)鋼的厚度如表3所不。測試各實(shí)施例的成品的高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能，如表3所示。從表3可以看出，本發(fā)明的方法通過優(yōu)化冷卻工藝和回火熱處理工藝來改善厚規(guī)格高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性，特別是Q550D高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性。各實(shí)施例_20°C沖擊功> 149J。圖1為本發(fā)明實(shí)施例3的金相照片。
[0044]表1各實(shí)施例的再加熱、粗軋和精軋的工藝參數(shù)
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，其特征在于，包括:板坯再加熱、除鱗、粗車U精軋、冷卻、熱矯直和熱處理，其中，所述熱處理工藝為回火工藝，所述回火的溫度為650-680°C，所述回火的時(shí)間為60-100分鐘。
2.如權(quán)利要求1所述的改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，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1200-1240°C，所述再加熱的時(shí)間為250-350分鐘，其中所述均熱段的時(shí)間為30-60分鐘，板坯移動速度為10-20分鐘/厘米。
3.如權(quán)利要求1所述的改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，其特征在于:所述除鱗壓力≤ 18MPa。
4.如權(quán)利要求1所述的改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，其特征在于:所述粗軋的開軋溫度為1183-1234?，所述粗軋的高溫延伸階段的有效軋制道次數(shù)< 8道。
5.如權(quán)利要求1所述的改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，其特征在于:所述精軋的開軋溫度為880-919°C，終軋溫度為846-875°C，所述精軋的有效軋制道次數(shù)< 7道。
6.如權(quán)利要求1所述的改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，其特征在于:所述冷卻的冷卻速度為20-25°C /s。
7.如權(quán)利要求6所述的改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，其特征在于:所述冷卻的終冷溫度為545-600°C。
8.如權(quán)利要求1所述的改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，其特征在于:所述熱矯直的溫度為 515-570°C。
9.如權(quán)利要求1所述的改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，其特征在于:所述高強(qiáng)鋼的厚度為 60mm-80mm。
10.如權(quán)利要求1所述的改善高強(qiáng)鋼低溫沖擊韌性的方法，其特征在于:所述板坯為Q550D高強(qiáng)鋼的板坯。
【文檔編號】C21D8/02GK103468903SQ201310372864
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】劉澤田, 董瑞峰, 吳鵬飛, 王宏盛, 陸斌, 張大治, 李 浩, 黃楠, 唐家宏, 岳祎楠, 劉丹, 高軍, 惠鑫, 孫長玉 申請人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司