屈服強(qiáng)度≥550MPa的超厚工程機(jī)械用鋼及生產(chǎn)方法
【專利摘要】屈服強(qiáng)度≥550MPa的超厚工程機(jī)械用鋼，其組分及wt%為：C：0.07～0.11%，Mn：1.35～1.60%，Si：0.25～0.5%，Nb：0.04～0.06%，Ti：0.005～0.018%，P≤0.020%，S≤0.010%，Cr：0.25～0.35%，B：0.0008～0.0020%；生產(chǎn)步驟：經(jīng)鐵水脫硫后轉(zhuǎn)爐冶煉；對(duì)夾雜物進(jìn)行變性處理；在連鑄中采用氬氣保護(hù)，并在鑄坯凝固末端進(jìn)行輕壓；對(duì)鑄坯加熱；粗軋；精軋并高壓水除鱗；水冷；回火處理。本發(fā)明的特點(diǎn)不僅鋼板厚度為50～80mm，力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度≥550MPa，抗拉強(qiáng)度680-780MPa，延伸率A≥18%，-20℃沖擊功≥150J，又具有短流程及低成本的特點(diǎn)，且鑄坯中心偏析在C1.0級(jí)以下，中心疏松在0.5級(jí)以下，鑄坯內(nèi)部無(wú)中間裂紋和其它缺陷產(chǎn)生。
【專利說(shuō)明】屈服強(qiáng)度& 550MPa的超厚工程機(jī)械用鋼及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工程機(jī)械用鋼及其生產(chǎn)方法，具體地屬于一種屈服強(qiáng)度≥550MPa、鋼板厚度為5(T80mm的工程機(jī)械用鋼及生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工程機(jī)械向大型化、輕型化發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械鋼板的需求越來(lái)越大。由于工程機(jī)械使用條件復(fù)雜，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，要求采用的鋼板具有高強(qiáng)度，高韌性外，還要求具有低屈強(qiáng)比等特點(diǎn)。目前，高強(qiáng)度工程機(jī)械鋼主要采用TMCP或TMCP+回火工藝生產(chǎn)，但這種生產(chǎn)方法大多集中在厚度較小的鋼板上，對(duì)于厚度> 50mm的鋼板，主要采取可調(diào)質(zhì)熱處理工藝，但是采用調(diào)質(zhì)熱處理工藝復(fù)雜，生產(chǎn)工藝長(zhǎng)，成本高。
[0003]在本發(fā)明之前，國(guó)內(nèi)有關(guān)高強(qiáng)度鋼板的報(bào)道較多。經(jīng)檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110249728.4的專利文獻(xiàn)，其公開了 “一種抗拉強(qiáng)度700MPa低屈強(qiáng)比熱軋雙相鋼板及制造方法”，其鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:0.05~0.08%C、0.02~0.04%S1、l.40~1.70%Mn、余量為Fe。其制造方法為在薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，采用控軋控冷工藝生產(chǎn)，從而得到抗拉強(qiáng)度在675MPa~715MPa之間，屈服強(qiáng)度低于420MPa，屈強(qiáng)比在0.50~0.60之間的鋼板。其不足之處在于:鋼板屈服強(qiáng)度級(jí)別低于420MPa，低于本發(fā)明強(qiáng)度，且鋼板采用薄板坯連鑄連軋，其生產(chǎn)厚度規(guī)格小于50mm。
[0004]專利申請(qǐng)?zhí)?201010237136.6提供了“一種600MPa級(jí)別高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼及其生產(chǎn)方法”，其化學(xué)成分按照重量百分比為:C:0.06-0.09%、Si:0.15-0.25%、Mn:1.4-1.6%、P S 0.020%,S:≤ 0.010%、Alt:0.020-0.060%,Nb:0.040-0.060%,T1:0.09-0.12%，其余為Fe。其生產(chǎn)方法為兩階段控制軋制+層流水冷卻的熱軋卷生產(chǎn)方式。與本發(fā)明的不同之處在于:生產(chǎn)方法不同，且鋼中加入較多的Ti，含量達(dá)到0.09-0.12%，其成本較高，且對(duì)鋼的焊接性能不利。
[0005]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010599469.3公開了 “一種800MPa級(jí)低屈強(qiáng)比結(jié)構(gòu)鋼板及其生產(chǎn)方法”，其化學(xué)成分為C:0.045~0.075%、S1:0.30~0.50%、Mn:1.55~1.95%、P ≤ 0.01%、S ≤ 0.0025%、Alt:0.012 ~0.035%、Cr:0.15 ~0.25%、Mo:0.15 ~0.3%、Cu:
0.2 ~0.4%、Ni:0.2 ~0.4%、Nb:0.008 ~0.04%,V:0.008 ~0.04%,T1:0.008 ~0.03%,B:
0.008~0.0015%,余量為Fe。制造方法采用RH真空處理，LF爐外精煉，全保護(hù)澆注，TMCP工藝，通過(guò)回火得到屈服強(qiáng)度≥550MPa，抗拉強(qiáng)度≥800MPa，屈強(qiáng)比< 0.70厚度規(guī)格為10~40mm的鋼板。其不足之處在于:其添加了較多的N1、Cu、Mo、V等貴重合金，采用TMCP+回火工藝，鋼板屈服強(qiáng)度級(jí)別較低，其生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，且鋼板厚度為10~40mm，與本發(fā)明不同。
[0006]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810200100.3公開了 “一種高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比鋼板”，其化學(xué)成分為 C:0.15 ~0.20%、S1: 1.0 ~2.0%, Mn: 1.8 ~2.0%, Al ( 0.036%、V:0.05 ~0.1%、P≤0.01%,S ( 0.005%,Cr:0.8~1.0%，余量為Fe。采用傳統(tǒng)的TMCP+超快速冷卻工藝獲得一種強(qiáng)度達(dá)1200~1500MPa的低屈強(qiáng)比鋼板。其不足之處在于，鋼中的C、S1、Mn、Cr含量很高，其PCM達(dá)到0.417以上，嚴(yán)重?fù)p害了鋼板的焊接性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋼板厚度為50~80mm，力學(xué)性能:屈服強(qiáng)度≥550MPa，抗拉強(qiáng)度680-780MPa，延伸率A≥18%，_20°C沖擊功≥150J，又具有短流程及低成本的工程機(jī)械用鋼及生產(chǎn)方法。
[0008]實(shí)現(xiàn)上述目的的措施:
屈服強(qiáng)度≥550MPa的超厚工程機(jī)械用鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.07~
0.11%, Mn:1.35 ~1.60%, S1:0.25 ~0.5%, Nb:0.04 ~0.06%, T1:0.005 ~0.018%,P≤0.020%, S≤0.010%, Cr:0.25 ~0.35%, B:0.0008 ~0.0020%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；鋼板厚度為50~80mm，力學(xué)性能:屈服強(qiáng)度≥550MPa，抗拉強(qiáng)度680_780MPa，延伸率A≥18%, -20°C沖擊功≥150J。
[0009]生產(chǎn)屈服強(qiáng)度≥550MPa的超厚工程機(jī)械用鋼的方法，其步驟:
1)經(jīng)鐵水脫硫后轉(zhuǎn)爐冶煉；
2)經(jīng)LF爐、RH真空處理爐及鋼包對(duì)夾雜物進(jìn)行變性處理后連鑄，其中:在LF爐中，處理前控制Als重量百分比在0.040~0.050%，保證處理后S≤0.005% ;在RH真空處理爐中，控制真空度不超過(guò)67Pa，真空處理時(shí)間不低于15分鐘，鋼水中O含量小于15ppm，H含量小于1.5ppm ;控制鋼包過(guò)熱速度在15~20°C ；
3)在連鑄成坯中采用氬氣保護(hù)，并在鑄坯凝固末端進(jìn)行壓下，其壓下率控制在8~10%;
4)對(duì)鑄坯加熱，控制加熱溫度在1160~1250°C，均熱時(shí)間不低于45分鐘；
5)進(jìn)行粗軋，控制粗軋開軋溫度不低于1100°C，并采用先寬展后再縱軋至成品厚度的
1.5^2.0倍的厚板，且采用軋制道次壓下率遞增方式，道次壓下率不低于10% ；
6)進(jìn)行精軋，控制其開軋溫度在950~980°C，終軋溫度在880~950°C，軋制道次為3^4道次，軋制最末道次的壓下率不低于8%，且采用軋制道次壓下率遞減方式；在軋制的同時(shí)，采用高壓水除鱗；
7)進(jìn)行水冷:控制鋼板開冷溫度在Ar3+30~50°C，冷卻速度不低于15°C/s，終冷溫度不超過(guò)400°C，輥道傳輸速度在0.3~0.8m/s,出口段冷卻采用側(cè)噴方式；然后空冷至室溫；
8)進(jìn)行回火處理，控制回火溫度在400°C~600°C，保溫時(shí)間根據(jù):1.2至1.5倍的成品鋼板厚度再加10分鐘，鋼板的厚度以mm為單位。
[0010]本發(fā)明中各元素及主要工序的作用
本發(fā)明的C含量選擇在0.07~0.11%，優(yōu)選在0.08~0.ll%，C、Mn是最有效的固溶強(qiáng)化元素，增加鋼中Mn的含量將降低鋼的相變溫度,細(xì)化晶粒，當(dāng)Mn的含量超過(guò)1.5%時(shí),還具有促進(jìn)鋼貝氏體化的作用，并且鋼中的貝氏體生產(chǎn)率，隨Mn的增加而提高，綜合考慮焊接性能因素，因此本發(fā)明C控制在0.07~0.11%，Mn控制在1.30~1.50%。
[0011]本發(fā)明的P≤0.020%,S ≤0.010%，鋼中S、P是有害雜質(zhì)元素，鋼中P、S含量越低越好。當(dāng)鋼中S含量較多時(shí)，熱軋時(shí)容易產(chǎn)生熱脆等問(wèn)題；而鋼中P含量較多時(shí)，鋼容易發(fā)生冷脆，此外，磷還容易發(fā)生偏析。
[0012]本發(fā)明的Cr含量選在0.25~0.35%，Cr在鋼中能減緩?qiáng)W氏體的分解速度，顯著提高鋼的淬透性，能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，加入量過(guò)高，會(huì)增加鋼的回火脆性。
[0013]本發(fā)明的Nb含量選擇在0.04~0.06%，在鋼中加入Nb，可以通過(guò)Nb (CN)未溶質(zhì)點(diǎn)及應(yīng)變誘導(dǎo)析出抑制高溫變形過(guò)程的再結(jié)晶，擴(kuò)大未再結(jié)晶區(qū)范圍，以便TMCP工藝的施行，從而達(dá)到細(xì)化鐵素體晶粒的目的。
[0014]本發(fā)明添加微量的B元素，由于B具有小的原子半徑，且在Fe中的溶解度很小，基本上是沿著基體組織的晶界富集，而在晶界處幾乎集中了組織的各種結(jié)構(gòu)缺陷，分布在缺陷處的B原子降低界面能，提高了鋼的淬透性。微量B可提高鋼的淬透性，而對(duì)其他性能無(wú)明顯影響。但當(dāng)B含量大于0.003%時(shí)，提高淬透性的作用不再明顯，而會(huì)降低晶界結(jié)合力，引發(fā)熱脆。因此，本發(fā)明B含量為0.0008~0.0020。
[0015]本發(fā)明的Ti含量選擇在0.005~0.018%, Ti的添加，可起到抑制加熱過(guò)程中奧氏體晶粒的長(zhǎng)大作用，同時(shí)，微合金低溫區(qū)析出物也能起到析出強(qiáng)化的作用。但Ti含量過(guò)多時(shí)，對(duì)鋼板的焊接性能 不利，因此，選擇Ti含量為0.005~0.018%。
[0016]在冷卻工序中，控制鋼板開冷溫度在Ar3+30~50°C，冷卻速度不低于15°C /s，終冷溫度不超過(guò)400°C，輥道傳輸速度在0.3~0.8m/s,出口段冷卻采用側(cè)噴方式，其目的是為了使各冷卻管噴出的水分散均勻，保證鋼板表面冷卻均勻性，提高鋼板板形質(zhì)量。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅鋼板厚度為50~80mm，力學(xué)性能:屈服強(qiáng)度≥550MPa，抗拉強(qiáng)度680-780MPa，延伸率A≥18%，_20°C沖擊功≥150J，又具有短流程及低成本的特點(diǎn)，而且鑄坯中心偏析在Cl.0級(jí)以下，中心疏松在0.5級(jí)以下，鑄坯內(nèi)部無(wú)中間裂紋和其它缺陷產(chǎn)生。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]附圖為本發(fā)明的金相組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述:
表1為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的取值列表；
表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例性能檢測(cè)情況列表。
[0020]本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn):
其步驟:
I)經(jīng)鐵水脫硫后轉(zhuǎn)爐冶煉；
2 )經(jīng)LF爐、RH真空處理爐及鋼包對(duì)夾雜物進(jìn)行變性處理后出鋼，其中:在LF爐中，處理前控制Als重量百分比在0.040~0.050%，保證處理后S≤0.005% ;在RH真空處理爐中，控制真空度不超過(guò)67Pa，真空處理時(shí)間不低于15分鐘，鋼水中O含量小于15ppm，H含量小于1.5ppm ;控制鋼包過(guò)熱速度在15~20°C ；
3)在連鑄成坯中采用氬氣保護(hù)，并在鑄坯凝固末端進(jìn)行壓下，其壓下率控制在8~10%;
4)對(duì)鑄坯加熱，控制加熱溫度在1160~1250°C，均熱時(shí)間不低于45分鐘；
5)進(jìn)行粗軋，控制粗軋開軋溫度不低于1100°C，并采用先寬展后再縱軋至成品厚度的
1.5^2.0倍的厚板，且采用軋制道次壓下率遞增方式，道次壓下率不低于10% ；6)進(jìn)行精軋，控制其開軋溫度在950~980°C，終軋溫度在880~950°C，軋制道次為3^4道次，軋制最末道次的壓下率不低于8%，且采用軋制道次壓下率遞減方式；在軋制的同時(shí)，采用高壓水除鱗；
7)進(jìn)行水冷:控制鋼板開冷溫度在Ar3+30~50°C，冷卻速度不低于15°C/s，終冷溫度不超過(guò)400°C，輥道傳輸速度在0.3~0.8m/s,出口段冷卻采用側(cè)噴方式；然后空冷至室溫；
8)進(jìn)行回火處理，控制回火溫度在400°C~600°C，保溫時(shí)間根據(jù):1.2至1.5倍的成品鋼板厚度再加10分鐘，鋼板的厚度以mm為單位。
[0021]表1 本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的取值列表wt%
【權(quán)利要求】
1.屈服強(qiáng)度≥550MPa的超厚工程機(jī)械用鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.07~.0.11%, Mn:1.35 ~1.60%, S1:0.25 ~0.5%, Nb:0.04 ~0.06%, T1:0.005 ~0.018%,P^0.020%, S^0.010%, Cr:0.25 ~0.35%, B:0.0008 ~0.0020%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；鋼板厚度為50~80mm，力學(xué)性能:屈服強(qiáng)度≥550MPa，抗拉強(qiáng)度680_780MPa，延伸率A≥18%, -20°C沖擊功≥150J。
2.生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的屈服強(qiáng)度>550MPa的超厚工程機(jī)械用鋼的方法，其步驟: 1)經(jīng)鐵水脫硫后轉(zhuǎn)爐冶煉； 2)經(jīng)LF爐、RH真空處理爐及鋼包對(duì)夾雜物進(jìn)行變性處理后連鑄，其中:在LF爐中，處理前控制Als重量百分比在0.040~0.050%,保證處理后S≤0.005% ;在RH真空處理爐中，控制真空度不超過(guò)67Pa，真空處理時(shí)間不低于15分鐘，鋼水中O含量小于15ppm，H含量小于1.5ppm ;控制鋼包過(guò)熱速度在15~20°C ； 3)在連鑄成坯中采用氬氣保護(hù)，并在鑄坯凝固末端進(jìn)行壓下，其壓下率控制在8~10%; 4)對(duì)鑄坯加熱，控制加熱溫度在1160~1250°C，均熱時(shí)間不低于45分鐘； 5)進(jìn)行粗軋，控制粗軋開軋溫度不低于1100°C，并采用先寬展后再縱軋至成品厚度的.1.5^2.0倍的厚板，且采用軋制道次壓下率遞增方式，道次壓下率不低于10% ； 6)進(jìn)行精軋，控制其開軋溫度在950~980°C，終軋溫度在880~950°C，軋制道次為.3^4道次，軋制最末道次的壓下率不低于8%，且采用軋制道次壓下率遞減方式；在軋制的同時(shí)，采用高壓水除鱗； 7)進(jìn)行水冷:控制鋼板開冷溫度在Ar3+30~50°C，冷卻速度不低于15°C/s，終冷溫度不超過(guò)400°C，輥道傳輸速度在0.3~0.8m/s,出口段冷卻采用側(cè)噴方式；然后空冷至室溫； 8)進(jìn)行回火處理，控制回火溫度在400°C~600°C，保溫時(shí)間根據(jù):1.2至1.5倍的成品鋼板厚度再加10分鐘，鋼板的厚度以mm為單位。
【文檔編號(hào)】C22C38/32GK103540850SQ201310502174
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】余宏偉, 王世森, 卜勇, 董漢雄, 李德發(fā), 熊濤, 王成, 鮑海燕, 洪君, 易勛, 陳勇, 梁寶珠 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司