專利名稱：易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度WH80Q鋼板，同時(shí)，還涉及一種該易 焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法，屬于低合金高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)鋼制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)鋼具有高碳量、高合金含量以及高碳當(dāng)量所帶來的成本較高、 焊接性能不甚理想等缺點(diǎn)。國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)用80kg級(jí)高強(qiáng)鋼大多來自進(jìn)口 如日本W(wǎng)ELTEN80C 、 S隱TE鵬、瑞典SUMTIN780、美國A514Gr. B及德國 DILLINGER鋼鐵公司生產(chǎn)的DILLMAX690鋼板，德國DILLINGER鋼鐵公司生產(chǎn) 的DILLMAX690鋼板內(nèi)C (0.18%)含量較高、Cr (1.50%)、 Ni (1.80%)合金 含量較高，鋼板成本價(jià)格上升。上述幾種進(jìn)口鋼價(jià)格普遍很高。
隨著高強(qiáng)鋼在國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)中呈現(xiàn)出用量逐漸增大，國內(nèi)某些鋼鐵 廠家生產(chǎn)該級(jí)別的鋼板，但由于規(guī)格范圍較窄，均在60mm以下，無法滿足日 益增長的厚板市場需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種較低的碳當(dāng)量和合金含量的 易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板，以大大降低其生產(chǎn)成本。
同時(shí)，本發(fā)明的目的還在于提供一種該易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于采用了一種易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng) 度鋼板，由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成C《0.15%， Si 0. 15—0. 50%， Mn0.80—1.80%，P《0. 02%，S《0.01%, Mo《0.6%，Nb《0. 07%，B《0.003%， Ni《1.20%， Cr《0.80%， Ti《0.03%， V《0.08%,余量為Fe及不可避免 的雜質(zhì)。
所述的碳含量為0. 05—0. 15%。 所述的鋼厚度為10—120mm。
同時(shí)，本發(fā)明的技術(shù)方案還在于采用了一種易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生 產(chǎn)方法，包括以下步驟(1)先經(jīng)冶煉步驟采用超高功率電弧爐冶煉，選 取優(yōu)質(zhì)鋼種，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脫碳；然后送入LF精煉爐內(nèi) 進(jìn)行精煉，快速脫氧，根據(jù)脫S情況，微調(diào)Mn、 Mo、 Nb、 Ni、 Cr、 V含量， 吊包前調(diào)Ti、 B; (2)加熱軋制步驟鋼錠在均熱爐，加熱溫度1180—1260 。C，加熱速度100(rC以下《10(TC/h，鋼坯在連續(xù)爐加熱，加熱溫度1180 一126(TC，加熱速度> 10min/cm;采用二階段控軋，第一階段為奧氏再結(jié)晶 階段，這一階段內(nèi)，奧氏體變形和再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行；第二階段為奧氏體非再 結(jié)晶階段(950°C~Art)，在這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結(jié) 晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時(shí)微合金碳、氮化物因形變 誘導(dǎo)析出，軋后進(jìn)行水冷，水冷溫度低于75(TC; (3)調(diào)質(zhì)步驟淬火溫度為 930—95(TC，淬火后再經(jīng)過回火，回火溫度為580—67(TC，保溫時(shí)間為2.5 一3.5min/mm，取樣檢驗(yàn)，得合格的成品。
步驟(2)中第一階段的道次壓下率>10%，累計(jì)壓下率》60%。
步驟(2)中第一階段的累計(jì)壓下率>50%。
步驟(3)中淬火的冷卻介質(zhì)為水。
本發(fā)明的調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼WH80Q采用Cr-Ni-Mo-B系微合金元素復(fù)合強(qiáng)化，經(jīng) 過合理的熱處理工藝，獲得良好的強(qiáng)韌性匹配，同時(shí)又不降低厚板的焊接性 育fe。本發(fā)明中碳含量在0.05-0. 15%，高強(qiáng)鋼的發(fā)展是逐步降低碳含量的過程， 碳含量的降低， 一方面有利于提高鋼的韌性，另一方面可顯著地改善鋼的焊 接性能，本發(fā)明適用需要更高韌性和焊接性能的受力復(fù)雜的大型鋼結(jié)構(gòu)件； Si含量在0. 15-0. 5%之間，Si主要以固溶強(qiáng)化形式提高鋼的強(qiáng)度，但不可含 量過高，以免降低鋼的韌性；Mn含量選擇在0.80-1. 80%， Mn主要起固溶強(qiáng)化 和降低相變溫度提高鋼板強(qiáng)度的作用，Mn能顯著提高鋼的淬透性，隨Mn含量
的增加，鋼板的塑性和低溫沖擊韌性略有下降，強(qiáng)度顯著提高；Cr含量《0. 8%， 附含量《1.2%， Cr、 Ni能增加奧氏體過冷能力，降低馬氏體和貝氏體的轉(zhuǎn)變 溫度，促進(jìn)馬氏體的形成；Mo含量《0.89&， B含量《0.003M，適量的Mo和B 能顯著增加鋼的淬透性，推遲過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變，通過Mo和B的復(fù)合 添加，鋼板軋后再經(jīng)過ACC快速冷卻，基本可以消除鋼中鐵素體和珠光體的 生成；Cr、 Ni含量低于國外同類鋼種，既滿足鋼板強(qiáng)韌性需求，又起到節(jié)約 合金，降低成本的作用；Nb含量《0.07。/。， Nb對(duì)晶粒細(xì)化作用十分明顯，通 過軋制過程中Nb(C、 N)應(yīng)變誘導(dǎo)析出阻礙形變奧氏體回復(fù)、再結(jié)晶、經(jīng)控軋 控冷使精軋階段非再結(jié)晶區(qū)軋制的形變奧氏體組織再相變時(shí)轉(zhuǎn)變成細(xì)小的相 變產(chǎn)物；V含量《0.08%， V具有較高的析出強(qiáng)化作用，用來提高鋼的強(qiáng)度； 鈦是強(qiáng)烈的固N(yùn)元素，細(xì)小的Ti、 N粒子可有效地阻礙鋼在加熱時(shí)的奧氏體 晶粒長大，并且能顯著地改善鋼的焊接性能;P含量《0. 020%、S含量《0. 010%， 是為了保證鋼質(zhì)純凈，調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼中，P含量偏高影響鋼板的沖擊韌性。
采用本發(fā)明的方法進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了較低的碳當(dāng)量和合金含量的化學(xué)成分 設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制鑄坯加熱、軋制及冷卻參數(shù)，鋼板經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，既獲得了 技術(shù)條件要求的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)又降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)得到了更細(xì)小的 組織結(jié)構(gòu)和更佳的焊接性能；規(guī)格范圍廣，厚度10-120mm，用于代替進(jìn)口產(chǎn) 品，填補(bǔ)國內(nèi)市場空白，滿足國內(nèi)、外工程機(jī)械行業(yè)不斷增長用量的需求。 經(jīng)檢測本發(fā)明的鋼板的力學(xué)性能達(dá)到下列要求Rp0.2^665MPa， Rm^760MPa， A>14%， -20。CAKV^34J。碳當(dāng)量Ceq《0. 60%，具有良好的焊接性能。
由于本發(fā)明鋼采用電爐冶煉，P、 S含量低，鋼質(zhì)純凈，深受用戶歡迎；本 發(fā)明鋼因加入的貴金屬含量少，成本低，具有市場競爭性；本發(fā)明鋼采用II
型控軋工藝，解決了軋機(jī)軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均、沖擊韌性減 低現(xiàn)象，適合其它鋼廠低軋制壓力軋機(jī)生產(chǎn)高強(qiáng)鋼。由于本發(fā)明鋼冷彎性能 好，材料制作時(shí)不開裂，回彈性好，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了工時(shí)和提高了
材料的利用率。采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼板板型良好，不平度達(dá)到《5mm/m，
可減少制作方的制作鋼板矯平費(fèi)用50元/噸。由于本發(fā)明鋼有優(yōu)良的綜合性 能，目前用于工程機(jī)械上，沖擊韌性有相當(dāng)大的富裕量，可廣泛用于電站、 橋梁、工程支架具有極大的應(yīng)用前景。其軋制工藝簡單，調(diào)質(zhì)工藝范圍廣， 易于操作，適合于有淬火機(jī)的鋼鐵廠生產(chǎn)。采用本發(fā)明鋼替代進(jìn)口鋼，進(jìn)口 鋼價(jià)按每噸15000元，如按平均生產(chǎn)成本8500元/噸，本發(fā)明的鋼比進(jìn)口每 噸節(jié)約6500元/噸。制造廠如制造工程機(jī)械采用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼和采用低合金鋼 相比，可減輕自重10-50%，并可提高設(shè)備性能和使用壽命，同時(shí)節(jié)約了能源， 因此會(huì)給制造和使用部門帶來更大效益。 本發(fā)明的工藝步驟如下
電爐冶煉一VD/VOD爐真空脫碳一LF爐精煉一連鑄(模鑄)一鋼坯(錠) 清理一加熱一軋板一軋后水冷一調(diào)質(zhì)一鋼板檢査、修磨一回火一取樣檢驗(yàn)一 入庫
(l)冶煉工藝本發(fā)明采用90T超高功率電弧爐冶煉，選用優(yōu)質(zhì)爐料，熔 化期采用大渣量流渣操作，P高時(shí)先去P后脫C，發(fā)揮低溫易脫P(yáng)的特點(diǎn)。無 渣出鋼，出鋼過程中不加任何含C脫氧劑。
本發(fā)明鋼種在LF爐精煉爐快速脫氧，根據(jù)脫S情況，微調(diào)Mn、 Nb、 V、 Cr、 Ni、 Mo(不含C合金)等元素，吊包前調(diào)Ti和B。
(2)加熱軋制工藝
加熱工藝
適當(dāng)控制加熱速度和加熱溫度可以保證加熱均勻并且防止晶粒粗大，充 足的加熱時(shí)間可以保證合金元素能夠充分固溶。
加熱制度按II組鋼加熱工藝執(zhí)行，保溫時(shí)間按同錠型II組鋼增加2小時(shí)。
控軋控冷工藝
WH80Q采用了二階段控軋工藝。第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，在這一階 段內(nèi)(IOO(TC以上)，奧氏體變形和再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行，因再結(jié)晶而獲得的細(xì)小 奧氏體粒，將導(dǎo)致鐵素體晶粒的細(xì)化。此階段道次壓下率>10%，累計(jì)壓下
率》60%。第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段(950°C Arf)，在這一階段內(nèi)，奧 氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結(jié)晶的奧氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變 帶，同時(shí)微合金碳、氮化物因形變誘導(dǎo)析出，因而增加了鐵素體的形核位置， 細(xì)化了鐵素體晶粒。此階段壓下率應(yīng)盡量大，累計(jì)壓下率>50%。
控制冷卻的實(shí)質(zhì)就是對(duì)未再結(jié)晶奧氏體進(jìn)行快速冷卻，從奧氏體晶界和 變形帶上甚至變形奧氏體內(nèi)形核，促使組織進(jìn)一步細(xì)化，促使變形奧氏體轉(zhuǎn) 變成馬氏體或貝氏體組織，同時(shí)盡可能多地保留軋制過程中形成的位錯(cuò)和畸 變，提高鋼板的強(qiáng)韌性。實(shí)際生產(chǎn)中鋼板的入水溫度在Ar3溫度以上，采用 合適的冷卻速度，確保出水溫度在75(TC以下，既保證了板型，又保證了熱軋 組織準(zhǔn)備。
采用控軋控冷生產(chǎn)工藝，WH80Q獲得了良好的組織，再經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理(淬 火+高溫回火)，可獲得良好的綜合性能。 (3)調(diào)質(zhì)工藝
選擇WH80Q的淬火溫度為93(TC—950。C，從淬火的經(jīng)濟(jì)性考慮，選擇水 作為冷卻介質(zhì)，可使WH80Q的冷卻速度大于臨界冷卻速度，從而獲得馬氏體組織。
淬火后再經(jīng)過回火，轉(zhuǎn)變成較為穩(wěn)定的回火組織，同時(shí)，還能消除內(nèi)應(yīng) 力。選擇不同的回火溫度，獲得相應(yīng)的組織，滿足用戶提出的力學(xué)性能要求， 以實(shí)現(xiàn)彈性生產(chǎn)。回火溫度選擇58(TC—67(TC，保溫時(shí)間選擇2.5 — 3.5min/畫，回火后組織為回火索氏體，具有良好的強(qiáng)韌性匹配。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例的調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼按重量百分含量各成分組成為CO. 10%、 Si
0.20%、 Mn 0.94%、 P 0.015%、 S 0.004 %、 Mo 0.38%、 Ni 0.86%、 Cr 0.47%、 Nb 0.055%、 V 0.053%、 B 0.002%、 Ti0. 022%，余量為Fe及不可避免的夾雜。 Ceq為0.48W，軋成48mm鋼板。
其力學(xué)性能屈服強(qiáng)度795MPa，抗拉強(qiáng)度830MPa， A為17. 5%， -20 。C沖擊功AKV (縱向)190、 168、 150J，冷彎試驗(yàn)D= 3 a， 180°完好。 實(shí)施例2
本實(shí)施例的調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼按重量百分含量各成分組成為爐號(hào)C 0.12%、 Si 0. 30%、 Mn 0. 95%、 P 0. 008%、 S 0. 003%、 Mo 0. 37%、 Ni 1. 14%、 Cr 0. 61%、 Nb 0.057%、 V 0.056%、 B 0.0020%、 Ti 0.020%,余量為Fe及不可避免的夾 雜。Ceq為O. 56%，軋成80mm鋼板。
其力學(xué)性能屈服強(qiáng)度830MPa，抗拉強(qiáng)度910MPa， A為16%， -20°C 沖擊功AKV (縱向)150、 97、 174J，冷彎試驗(yàn)D= 3 a, 180°完好。
最后所應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案， 盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)
理解依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和 范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板，其特征在于由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成C≤0.15％，Si 0.15-0.50％，Mn 0.80-1.80％，P≤0.02％，S≤0.01％，Mo ≤0.6％，Nb ≤0.07％，B≤0.003％，Ni≤1.20％，Cr≤0.80％，Ti ≤0.03％，V≤0.08％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板，其特征在于所述的 碳含量為0. 05—0. 15%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的易悍接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板，其特征在于所述的 鋼厚度為10—120mm。
4、 一種如權(quán)利要求l一3中任一條所述的易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于(1)先經(jīng)冶煉步驟采用超高功率電弧爐冶煉，選取優(yōu)質(zhì)鋼種，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脫碳；然后送入LF精煉爐內(nèi)進(jìn)行 精煉，快速脫氧，根據(jù)脫S情況，微調(diào)Mn、 Mo、 Nb、 Ni、 Cr、 V含量，吊包 前調(diào)Ti、 B; (2)加熱軋制步驟鋼錠在均熱爐，加熱溫度1180—126(TC， 加熱速度100(TC以下《10(TC/h，鋼坯在連續(xù)爐加熱，加熱溫度1180—1260 °C，加熱速度> 10min/cm;采用二階段控軋，第一階段為奧氏再結(jié)晶階段， 這一階段內(nèi)，奧氏體變形和再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行；第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階 段(950TTAr》，在這一階段內(nèi)，奧氏體晶粒被拉長，在伸長而未再結(jié)晶的奧 氏體內(nèi)形成高密度形變孿晶和形變帶，同時(shí)微合金碳、氮化物因形變誘導(dǎo)析 出，軋后進(jìn)行水冷，水冷溫度低于75(TC; (3)調(diào)質(zhì)步驟淬火溫度為930— 950°C，淬火后再經(jīng)過回火，回火溫度為580—67(TC，保溫時(shí)間為2.5— 3.5min/mm，取樣檢驗(yàn)，得合格的成品。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在 于步驟(2)中第一階段的道次壓下率》10%,累計(jì)壓下率》60%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在 于步驟(2)中第一階段的累計(jì)壓下率》50%。
7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在 于步驟(3)中淬火的冷卻介質(zhì)為水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種易焊接調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板及其生產(chǎn)方法，由以下重量百分含量的化學(xué)成分組成C≤0.15％，Si 0.15-0.50％，Mn 0.80-1.80％，P≤0.02％，S≤0.01％，Mo≤0.6％，Nb≤0.07％，B≤0.003％，Ni≤1.20％，Cr≤0.80％，Ti≤0.03％，V≤0.08％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。由于本發(fā)明鋼采用電爐冶煉，P、S含量低，鋼質(zhì)純凈，深受用戶歡迎；本發(fā)明鋼因加入的貴金屬含量少，成本低，具有市場競爭性；本發(fā)明鋼采用Ⅱ型控軋工藝，解決了軋機(jī)軋制壓力不足而造成的晶粒粗大不均、沖擊韌性減低現(xiàn)象，適合其它鋼廠低軋制壓力軋機(jī)生產(chǎn)高強(qiáng)鋼。由于本發(fā)明鋼冷彎性能好，材料制作時(shí)不開裂，回彈性好，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了工時(shí)和提高了材料的利用率。采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼板板型良好，不平度達(dá)到≤5mm/m，可減少制作方的制作鋼板矯平費(fèi)用50元/噸。
文檔編號(hào)C22C33/00GK101096735SQ20061001801
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者劉新民, 葉建軍, 吳建鵬, 吳永斌, 強(qiáng) 崔, 濤 李, 李紅文, 林建農(nóng), 林明新, 梁永昌, 王九清, 王培玉, 苗 田, 謝良法, 趙全卿, 趙文忠, 桐 郭, 陸岳璋 申請(qǐng)人:舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司