專利名稱：一種高強度調(diào)質(zhì)鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強度調(diào)質(zhì)鋼及其生產(chǎn)方法，特別是涉及一種具有優(yōu)良焊接性能的高 韌性高強度調(diào)質(zhì)鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
具有優(yōu)良焊接性能的高韌性高強度調(diào)質(zhì)鋼是一個高技術(shù)含量、高附加值的新鋼種，它 除有較高的屈服強度、抗拉強度外，還有良好的延伸性能、冷彎性能、焊接性能和抗沖擊 性能，主要應(yīng)用在煤機行業(yè)、工程機械行業(yè)和鋼構(gòu)行業(yè)。在實際應(yīng)用中，具有優(yōu)良焊接性 能的高韌性高強度調(diào)質(zhì)鋼與其他鋼相比，可減少鋼材的使用量，提高鋼材使用壽命，節(jié)約 資源，故被世界冶金行業(yè)譽為21世紀(jì)綠色環(huán)保鋼種。
但是隨著社會與科技的發(fā)展，工程機械制造行業(yè)提出了大型化、輕量化的發(fā)展要求， 調(diào)質(zhì)鋼勢必向著更高的強度級別發(fā)展，同時對調(diào)質(zhì)鋼的強韌性匹配、焊接性、耐磨性等也 提出更高的要求。目前已有技術(shù)生產(chǎn)的調(diào)制鋼存在的最突出的問題是碳當(dāng)量較高，達到 0.5%~0.65%甚至更高，嚴(yán)重影響焊接性能，鋼板低溫沖擊韌性不穩(wěn)定、合金元素添加較多 以及生產(chǎn)成本高導(dǎo)致不能滿足用戶的使用要求。針對傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)鋼高碳含量、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，如何將碳當(dāng)量控制在0.5°/。以下， 開發(fā)出低碳當(dāng)量，具有良好焊接性能的新型調(diào)質(zhì)高強鋼以滿足市場的要求，具有積極的意 義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種屈服強度》670Mpa，抗拉強度》 770Mpa,低溫沖擊韌性一20'C， Akv》120J，具有強度高、韌性好、優(yōu)良的低溫韌性、優(yōu) 良的加工性能與焊接性能的調(diào)質(zhì)鋼及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)
高強度調(diào)質(zhì)鋼的合金元素組成質(zhì)量百分比為碳=0.07~0.11，硅=0.20~0.40，錳 =1.48~1.60，磷《0.025，硫S0.005,鈮=0.04~0.06鈮，鈦=0.012~0.02，鋁=0.02~0.06， 鎳=0.18~0.40,硼=0.0008~0.0015，鈮=0.04~0.06，鉻=0.25~0.35，鉬=0.化~0.35，釩
4=0.04~0.07，鐵余量和不可避免的雜質(zhì)。其中硼=0.0008~0.0015，鈮=0.04~0.06，鉻 =0.25~0.35，鉬=0.18~0.35，釩=0.04~0.07為關(guān)鍵特征。
高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其工藝流程為原料準(zhǔn)備一轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一VD真空 脫氣_連鑄一加熱爐加熱_粗軋_精軋一ACC控冷一淬火爐奧氏體化一淬火機水淬一回 火爐回火一成品入庫。
所述LF精煉的工藝方法精煉溫度二1500 165(TC;化學(xué)成分微調(diào)，造渣脫氧，精煉 時間》35分鐘，全程吹氬攪拌，精煉渣堿度CaO/SiO2《5.0。
所述VD真空脫氣的工藝方法在0.5tor的工作真空度條件下，保持真空時間18分鐘 以上；對鋼水進行脫氮、氫、氧處理，出站鋼水中氮含量《45PPm，氫含量《2.5PPm，氧 含量《30PPm。
所述加熱爐加熱的工藝方法加熱溫度在1200'C 126(TC之間，260mm厚度板坯要求 加熱時間^4小時，均熱時間^40分鐘；300mm厚度板坯要求加熱時間》4小時30分鐘， 均熱時間》50分鐘。
所述ACC控冷的工藝方法冷卻速度二7 14。C/S，終冷溫度-550 650。C;淬火爐 奧氏體化淬火爐溫度=900~960°"加熱時間以板厚1.6 3.2min/mm計算，在爐保溫時 間=10~30分鐘。(ACC——Accelerated Controlled Cooling,加速控制冷卻，主要功能 是鋼板終軋后快冷，保存軋后細(xì)小的晶粒組織與控制組織的形態(tài))
所述淬火機水淬的工藝方法高壓淬火水量3600~4200m3/h，水壓在6bar，淬火冷 卻速度二10 25。C/S。
所述回火爐回火的工藝方法回火溫度=520~670'(:，在爐保溫時間以板厚T表示為 2.5T+30~50分鐘。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點在現(xiàn)有調(diào)質(zhì)線的基礎(chǔ)之上，通過優(yōu)化合金成 分設(shè)計方案，將碳當(dāng)量Ceq控制在0.50。/。以下，焊接裂紋敏感系數(shù)Pcm控制在0.23e/。以下。 開發(fā)出具有優(yōu)良焊接性能的高韌性高強度調(diào)質(zhì)鋼，可大大減少機械用鋼材的使用量，提高 鋼材使用壽命，節(jié)約資源，減少了環(huán)境污染。本發(fā)明適用于生產(chǎn)優(yōu)良焊接性能的高靭性高 強度調(diào)質(zhì)鋼。


附圖為本發(fā)明實施例的工藝流程圖。圖中l(wèi)-原料準(zhǔn)備，2-轉(zhuǎn)爐冶煉，3-LF精煉，4-VD 真空脫氣，5-連鑄，6-加熱爐加熱，7-粗軋，8-精軋，9-ACC控冷，10-淬火爐奧氏體化，11-淬火機水淬，2-回火爐回火，13-成品入庫。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
參照附圖本發(fā)明的工藝流程為l-原料準(zhǔn)備、2-轉(zhuǎn)爐冶煉、3-LF精煉、4-VD真空脫 氣、5-連鑄、6-加熱爐加熱、7-粗軋、8-精軋、9-ACC控冷、10-淬火爐奧氏體化、11-淬火 機水淬、12-回火處理、13-成品入庫。
以生產(chǎn)牌號為Q690E具有優(yōu)良焊接性能的高韌性高強度調(diào)質(zhì)鋼為實施例。 本發(fā)明包括合金元素、鐵余量和不可避免的雜質(zhì)，合金元素的化學(xué)成分重量百分比為 碳=0.07~0.11，硅=0.20~0.40，錳=1.48~1.60，綱.025，硫-0.005，鈮=0.04~0.06，鈦 =0.012~0.02，鋁=0.02~0.06，鎳=0.18~0.40，鉻=0.25~0.35，鉬=0.18~0.35，硼 =0.0008~0.0015，釩=0.04~0.07。
所述l-原料準(zhǔn)備的工藝方法常規(guī)操作。
所述2-轉(zhuǎn)爐冶煉的工藝方法轉(zhuǎn)爐冶煉過程中加入鐵水及廢鋼，鐵水與廢鋼配比為
(85%~95%) : (5%~15%);然后加入硅錳合金Si》17.0%、 Mn》65.0%、 S《0.04%、 P《0.25%、 C《1.80/0，鐵余量；中碳錳鐵合金Si《1.5%、 Mn>78.0%、 S《0.03% 、 P《 0.20%、 C《1.5%，鐵余量；低碳鉻鐵合金Cr》52服C《0.50%、 Si《3.0%、 P《0.06% S《0.05%，鐵余量；鈮鐵合金Nb》63.0%、 Al《3.0%、 Si《3.0%、 C《0.20%、 P《0.20%、 S《0,10%、鐵余量；鉬鐵:55.00/。《Mo《65.0%、 Si《1.5%、 S《0.10%、 P《0.05%、 C《 0.10%、 Cu《0.50%、 Sb《0.05%、 Sn《0.06%，鐵余量；鎳板鎳99.9%~100%,雜質(zhì)余量； 釩鐵V》50.0%、 C《0.75%、 Si《2.5%、 P《0.10%、 S《0.05% 、 Al《0.8%、 Mn《0.50%; 硼鐵14.0%《B《19.0%、 Si《4.0%、 P《0.腦、S《0.01%、 C《0.1%、 Al《6線硅鋁 鋇Si》35.00%、 AD 12.00%、 Ba》18.00%、 Al+Ba》30.00%、 P《0.05%、 S《0.腦;硅 ■ : Si》50.0%、 Ba〉13.5%、 Ca>12.5%、 Ba+Ca》28.0%、 P《0.腦、S《0.15%，鋁鐵 AD70.0%，鐵余量。
所述3-LF爐精煉的工藝方法精煉溫度1500~1650°C;成分微調(diào)，造渣脫氧，精煉 時間》35分鐘，全程吹氬攪拌，精煉渣堿度CaO/SiO2<5.0;對化學(xué)成分進行微調(diào)，使其 達到鋼的內(nèi)控要求。
所述4-VD爐真空脫氣的工藝方法在0.5tor的真空下，保持真空時間18分鐘以上； 對鋼水進行脫氮、氫、氧處理，使出站鋼水氮含量《45PPm，氫含量《2.5PPm，氧含量《30PPm，大幅度提高鋼水純凈度。
所述5-連鑄的工藝方法采用全程保護澆注，在1520 1550'C進行連鑄。 所述6-加熱爐加熱的工藝方法:加熱溫度在1200 1260'C之間，加熱溫度在1200~1260
'C之間，260mm厚度板坯要求加熱時間^4小時，均熱時間^40分鐘；300mm厚度板坯要
求加熱時間^4小時30分鐘，均熱時間SO分鐘。
所述7-粗軋的工藝方法開軋溫度^100(TC，保證有連續(xù)3道次壓下率>15%。 所述8-精軋的工藝方法每道次壓下率》10%，精軋終軋溫度800 850。C。 所述9-ACC控冷的工藝方法冷卻速度二7 14。C/S,終冷溫度550 65CTC。 所述10-淬火爐奧氏體化的工藝方法淬火爐溫度二900 96(TC,加熱時間以板厚
1.6~3.2min/mm計算，在爐保溫時間=10~30分鐘。
所述ll-淬火機水淬的工藝方法高壓淬火水量3600~4200m3/h，水壓在6 1化ar，
淬火冷卻速度二10 25。C/S。
所述12-回火爐加火溫度的工藝方法回火溫度=520~670，在爐保溫時間以板厚T表
示為2.5T+30 50分鐘。
所述13-成品入庫的工藝方法常規(guī)操作。 實施例1:
轉(zhuǎn)爐冶煉過程中加入鐵水及廢鋼，鐵水與廢鋼配比為(85%~95%) : (5%~15%);然 后加入硅錳合金Si》17.0%、 Mn》65.0%、 S《0.04%、 P《0.25%、 C《1.8%，鐵余量；中 碳錳鐵合金Si《1.5%、 Mn>78.0%、 S《0.03%、 P《0.20%、 C《1.5%，鐵余量;低碳鉻 鐵合金Cr》52.0%、 C《0.50%、 Si《3.0%、 P《0.06%、 S《0.05%，鐵余量；鈮鐵合金 Nb》63.0%、 Al《3.0%、 Si《3.0%、 C《0.20%、 P《0.20%、 S《0.10%、鐵余量；鉬鐵: 55.0%《Mo《65.0%、 Si《1.5%、 S《0.10%、 P《0.05% 、 C《0.10%、 Cu《0.50%、 Sb 《0.05%、 Sn《0.06%，鐵余量；鎳板鎳99.9%~100%，雜質(zhì)余量；釩鐵V》50.0%、 C 《0.75%、 Si《2.5%、 P《O.IO%、 S《0.05%、 Al《0.8%、 Mn《0.50%;硼鐵14.00/o《B 《19.0%、 Si《4.0%、 P《0.腦、S《0.01o/o、 C《0.1%、 Al《6.0%;硅鋁鋇Si》35.00%、 Al》12.00%、 Ba》18.00%、 Al+Ba>30.00%、 P《0.05%、 S《0.腦;硅韓鋇Si>50.0%、 Ba>13.5%、 Ca>12.5%、 Ba+Ca>28.0%、 P《0.10%、 S《0.15%，鋁鐵Al》70.0%，鐵 余量。然后經(jīng)過LF爐精煉，精煉溫度1500~1650°C;成分微調(diào)，造渣脫氧，精煉時間》 35分鐘，全程吹氬攪拌，精煉渣堿度CaO/SiO2=3.0;對化學(xué)成分進行微調(diào)，使其達到鋼的內(nèi)控要求；VD爐真空脫氣處理在0.5101"的真空下，保持真空時間20 25分鐘之間，使 出站鋼水氫含量《1.5PPm;在1520 155(TC進行連鑄，鑄成260mmX2100mm、 260mmX 2280mm、 300mmX2100mm、 300mmX2280薩板坯。
加熱爐加熱溫度在1250'C左右；粗軋開軋溫度》117(TC，有連續(xù)3道次壓下率》15%; 精軋每道次壓下率》10%,精軋終軋溫度840°C; ACC冷卻速度ll'C/S，終冷溫度620°C;淬 火爐淬火溫度950°C，淬火加熱時間以板厚1.6min/mm計算，在爐保溫時間=30分鐘； 淬火機淬火冷卻速度二14 2CrC/S;回火溫度^65(TC，在爐保溫時間=在爐保溫時間以板 厚T表示為2.5T+30~50分鐘。
采用實施例1的工藝方法生產(chǎn)的高強度結(jié)構(gòu)用鋼Q690E,具有細(xì)小均勻回火貝氏體與 回火索氏體內(nèi)部金相組織，晶粒度控制在ll級以上，組織晶粒度差異控制在1.5級以內(nèi)， 力學(xué)性能均勻，力學(xué)性能達到如下指標(biāo)有屈服強度740Mpa，抗拉強度834Mpa，低溫沖 擊韌性-40'C， Akv216J的性能。
實施例2:
轉(zhuǎn)爐冶煉過程中加入鐵水及廢鋼，鐵水與廢鋼配比為(85~95%) : (5~15%);然后 加入硅錳合金Si》17.0%、 Mn》65.0%、 S《0.04%、 P《0.25%、 C《1.8%，鐵余量；中碳 錳鐵合金:Si《1.5%、 Mn》78.0%、 S《0.03%、 P《0.20%、 C《1.5%，鐵余量；低碳鉻鐵 合金Cr》52.0%、 C《0.50%、 Si《3.0%、 P《0.06%、 S《0.05%，鐵余量；鈮鐵合金 Nb》63.0%、 Al《3.0%、 Si《3.00/o、 C《0.20%、 P《0.20%、 S《0.10%、鐵余量；鉬鐵: 55.0%《Mo《65.0%、 Si《1.5%、 S《0.10%、 P《0.05o/o、 C《0.10%、 Cu《0.50%、 Sb《0.05%、 Sn《0.06%，鐵余量；鎳板鎳99.9~100%，雜質(zhì)余量；釩鐵V》50.0%、 C《0.75%、 Si 《2.5%、 P《0.10%、 S《0.05°/o、 Al《0.8%、 Mn《0.50o/o;硼鐵14.0%《B《19.0%、 Si《 4.0%、 P《0.腦、S《0.01%、 C《0.1%、 Al《6.0%;硅鋁鋇:Si》35.00%、 Al》12.00%、 Ba> 18.00%、 Al+Ba》30.00%、 P《0.05%、 S《0.腦;硅韋丐鋇Si》50.0%、 Ba>13.5%、 Ca>12.5%、 Ba+Ca》28.0%、 P《0.腦、S《0.15%，鋁鐵Al》70.0%，鐵余量。然后經(jīng) 過LF爐精煉，精煉溫度1500~1650°C;成分微調(diào)，造渣脫氧，精煉時間》35分鐘，全程 吹氬攪拌，精煉渣堿度CaO/SiO2=4.0;對化學(xué)成分進行微調(diào)，使其達到鋼的內(nèi)控要求；VD 爐真空脫氣處理在0.5tor的真空下，保持真空時間15 22分鐘之間，使出站鋼水氫含量 《2.0PPm;在1520 1550。C進行連鑄，鑄成260簡X2100mm、 260mmX2280腿、300廳 X2100mm、 300mmX2280mm板坯。加熱爐加熱溫度在1250'C之間；粗軋開軋溫度1164'C，有連續(xù)3道次壓下率》15%; 精軋每道次壓下率》10%，精軋終軋溫度84(TC。 ACC冷卻速度lrC/S,終冷溫度620'C; 淬火爐淬火溫度93(TC，淬火加熱時間以板厚2.4min/mm計算，在爐{呆溫時間=30分鐘;
淬火機淬火冷卻速度^i5 2rc/s;回火溫度二60(rc，在爐保溫時間=在爐保溫時間以板
厚T表示為2.5T+30 50分鐘。
采用實施例2的工藝方法生產(chǎn)的高強度結(jié)構(gòu)用鋼Q6卯E，具有細(xì)小均勻回火貝氏體與 回火索氏體內(nèi)部金相組織，晶粒度控制在ll級以上，組織晶粒度差異控制在1.5級以內(nèi)， 力學(xué)性能均勻，力學(xué)性能達到如下指標(biāo)有屈服強度840Mpa，抗拉強度885Mpa，低溫沖 擊韌性-4CTC， Akvl82J的性能。
用上述方法生產(chǎn)的具有優(yōu)良焊接性能的高韌性高強度調(diào)質(zhì)鋼，具有強度高、韌性好、 優(yōu)良的低溫韌性、優(yōu)秀的加工性能及優(yōu)良的焊接性能，能夠滿足煤機行業(yè)、工程機械行業(yè) 和結(jié)構(gòu)鋼行業(yè)用鋼的要求。
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權(quán)利要求
1. 一種高強度調(diào)質(zhì)鋼，其特征在于合金元素組成的質(zhì)量百分比為碳＝0.07～0.11，硅＝0.20～0.40，錳＝1.48～1.60，磷≤0.025，硫≤0.005，鈮＝0.04～0.06，鈦＝0.012～0.02，鋁＝0.02～0.06，鎳＝0.18～0.40，硼＝0.0008～0.0015，鈮＝0.04～0.06，鉻＝0.25～0.35，鉬＝0.18～0.35，釩＝0.04～0.07，鐵余量和不可避免的雜質(zhì)。
2. —種高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于工藝流程為1-原料準(zhǔn)備、2-轉(zhuǎn)爐冶煉、 3-LF精煉、4-VD真空脫氣、5-連鑄、6-加熱爐加熱、7_粗軋、8-精軋、9-ACC控冷、10-淬火爐奧氏體化、11-淬火機水淬、12-回火爐回火、13-成品入庫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的3-LF精煉工 藝，其精煉溫度1500~1650°C，精煉時間^35分鐘，全程吹氬攪拌，精煉渣堿度 CaO/SiO2《5.0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述4-VD真空脫氣 工藝在0.5tor的工作真空度條件下保持真空時間18分鐘以上，對鋼水進行脫氮、氫、 氧處理，出站鋼水中氮含量^45PPm，氫含量^2.5PPm，氧含量^30PPm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度調(diào)質(zhì)鋼的生活方法，其特征在于5-連鑄的工藝方法 采用全程保護澆注，在1520 1550'C進行連鑄。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述6-加熱爐加熱的 工藝方法加熱溫度在1200 126(TC之間，260mm厚度板坯要求加熱時間^4小時，均熱時間^40分鐘，300mm厚度板坯要求加熱時間^4小時30分鐘，均熱時間^50分鐘。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述7-粗軋的工藝方 法開軋溫度》1000'C，保證有連續(xù)3道次壓下率》15%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述8-精軋的工藝方法: 每道次壓下率》10%，精軋終軋溫度800~850'C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述9-ACC控冷的工2藝方法冷卻速度控制在7 14。C/S，返紅溫度控制在550 65(TC。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述10-淬火爐奧氏 體化的工藝方法淬火爐溫度=900~960"，加熱時間以板厚1.6 3.2min/mm計算，在爐保溫時間=10~30分鐘。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述11-淬火機水淬 的工藝方法高壓淬火水量3600 4200m々h，水壓在6~11bar,淬火冷卻速度二10 25'C/S。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述12-回火爐回火 的工藝方法回火溫度=520~670匸，在爐保溫時間以板厚T表示為2.5T+30 50分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強度調(diào)質(zhì)鋼及其生產(chǎn)方法，其合金元素組成質(zhì)量百分比為碳＝0.07～0.11，硅＝0.20～0.40，錳＝1.48～1.60，磷≤0.025，硫≤0.005，鈮＝0.04～0.06，鈦＝0.012～0.02，鋁＝0.02～0.06，鎳＝0.18～0.40，鉻＝0.25～0.35，鉬＝0.18～0.35，硼＝0.0008～0.0015，釩＝0.04～0.07，鐵余量和不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)方法的工藝流程為1-原料準(zhǔn)備、2-轉(zhuǎn)爐冶煉、3-LF精煉、4-VD真空脫氣、5-連鑄、6-加熱爐加熱、7-粗軋、8-精軋、9-ACC控冷、10-淬火爐奧氏體化、11-淬火機水淬、12-回火爐回火、13-成品入庫。本發(fā)明適用于生產(chǎn)具有優(yōu)良焊接性能的高韌性高強度調(diào)質(zhì)鋼。
文檔編號C21C7/04GK101497971SQ200810143468
公開日2009年8月5日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者夏政海, 波 曹, 曹志強, 王小軍, 登 羅, 肖強健 申請人:湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司