專利名稱：屈服強度高于900MPa的非調(diào)質(zhì)態(tài)熱軋帶鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種屈服強度高于900MPa的非調(diào)質(zhì)態(tài)熱軋帶鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車、工程機械等行業(yè)的發(fā)展，對強度級別在700MPa以上的高強鋼的需求越來越急迫，同時，為了節(jié)省資源、節(jié)約能源及保護環(huán)境，迫切需要研發(fā)強度水平更高的高品質(zhì)鋼材。目前，高強鋼的強度級別從屈服強度600MPa到屈服強度在1200MPa以上，整體上來說，對強度、韌性和焊接使用性能的綜合要求越來越高。
屈服強度在700MPa以下的鋼材產(chǎn)品，大多采用控制軋制與控制冷卻工藝生產(chǎn)，而對屈服強度在700MPa以上的高強鋼來說，為了滿足產(chǎn)品的性能要求，國內(nèi)外在得到此強度級別的鋼種時多采用的是合金化的思想，生產(chǎn)工藝為控軋控冷+調(diào)質(zhì)處理，而且，由于調(diào)質(zhì)工藝的需要，碳含量及合金元素含量都較高，這樣不僅增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，同時也降低了產(chǎn)品的焊接性能，影響了后續(xù)的產(chǎn)品使用。為了滿足鋼鐵下游用戶對產(chǎn)品強度、韌性及焊接使用的高要求，研制開發(fā)技術(shù)含量高、附加值高及具有良好使用性能的高強度鋼已經(jīng)成為近年來鋼鐵材料研究領(lǐng)域的重點。國外學者Koo等人,采用低C高Mn,通過添加Nb、V、Ni、Mo、B等合金元素,通過控軋在線淬火方法制備了抗拉強度超過930MPa的中厚板鋼材，鋼板顯微組織具有一定比例的板條馬氏體，但此方法中合金添加量較多,增加了鋼材的生產(chǎn)成本。Tamehiro等人采用低 C，高Mn-Ni-Mo化學成分開發(fā)了熱軋高強度鋼，并認為要使抗拉強度超過950MPa，鋼板顯微組織中必須含有90%以上的馬氏體，因此，成分設(shè)計上添加了大量的Ni和Mo元素，合金成本較高。國內(nèi)康永林、鄭華、姚連登等學者針對高強度的低碳貝氏體進行了細致研究，通過 Nb、Ti、Ni、Mo、B等合金元素的添加，通過形成鈮鈦析出強化結(jié)合貝氏體組織的相變強化使鋼材具有更好的成形性能和低溫韌性，從成分設(shè)計上，采用了大量的Nb、Ni和Mo等貴重合金元素，因此，生產(chǎn)成本較高。目前，國外瑞典SSAB及國內(nèi)的舞陽、湘鋼、南鋼、寶鋼等各大鋼廠實際生產(chǎn)的900MPa級的熱軋高強鋼都不同程度地添加了高附加值的Mo、Cr、Ni等合金元素，且生產(chǎn)工藝為熱軋+調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)工藝的處理過程為，首先將熱軋后的鋼板加熱到高溫奧氏體區(qū)或兩相區(qū)，溫度為850 950°C，在此溫度下保溫30 60min不等，然后淬火，將淬火后的鋼板進行400 600°C回火處理，顯微組織以回火馬氏體為主。綜上所述，通過成分設(shè)計，可以獲得以貝氏體或回火馬氏體組織的900MPa級高強工程機械用鋼，但存在著合金成本高、調(diào)質(zhì)工藝成本高等問題，因此急需能夠降低生產(chǎn)成本，簡化生產(chǎn)流程的新方法，提升產(chǎn)品的附加值。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種屈服強度高于900MPa的非調(diào)質(zhì)態(tài)熱軋帶鋼及制備方法，目的是通過合理的成分設(shè)計，以及通過控軋控冷工藝或控軋控冷+離線回火工藝使帶鋼的屈服強度高于900MPa，用以代替同一級別調(diào)質(zhì)態(tài)的熱軋鋼板或低級別的低合
金高強度鋼。本發(fā)明的屈服強度高于900MPa的非調(diào)質(zhì)態(tài)熱軋帶鋼的化學成分按重量百分比為C0. 06 O. 12%, Si O. 10 0· 30%, Mn O. 80 1· 20%, Nb O. 00 0· 04%, V0. 00 0· 04%, TiO. 02 O. 10%, CrO. 8 I. 20%, MoO. 10 0· 30%, B0. 001 O. 003%, P < O. 012%, S < O. 01%,余量為鐵Fe，其屈服強度彡900MPa，抗拉強度彡940MPa，斷后伸長率彡12%。本發(fā)明的制備方法按以下步驟進行
(O按設(shè)定成分冶煉鋼水并鑄成鑄坯，其成分按重量百分比為CO. 06、. 12%，Si
O.10^0. 30%, Mn O. 80 L 20%, Nb O. 00^0. 04%, V0. 00^0. 04%, TiO. 02^0. 10%, CrO. 8 L 20%, MoO. 10 0· 30%, B0. 001 O. 003%, P < O. 012%, S < O. 01%,余量為鐵 Fe，鑄坯厚度為 220 250mm ；
(2)將鑄坯加熱至122(Tl250°C，進行3飛道次粗軋，粗軋開軋溫度為112(Tll70°C，終軋溫度為98(Tl070°C，獲得厚度為38 58mm的中間坯；
(3)對中間坯進行5 7道次精軋，精軋開軋溫度為95(Tl000°C，終軋溫度為78(T880°C， 精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為2 12mm ；
(4)精軋后以15飛0°C/s的速度將帶鋼冷卻至20(T450°C，進行卷??；
(5)卷取后的鋼卷直接使用，或者對鋼卷或?qū)摼黹_平后回火處理，回火溫度為 40(Γ600 ，回火時間為I 2h，獲得熱軋帶鋼，其屈服強度彡900MPa，抗拉強度彡940MPa，斷后伸長率> 12%。本發(fā)明是采用低碳成分設(shè)計，通過合理添加微合金元素和控軋控冷、控軋控冷+ 回火技術(shù)，生產(chǎn)屈服強度不小于900MPa，抗拉強度不小于9400MPa，斷后伸長率不低于12%， 同時具有良好使用性能的結(jié)構(gòu)鋼帶，其金相組織為晶粒較為細小的貝氏體/馬氏體或回火貝氏體/回火馬氏體及少量殘余奧氏體的組織。本發(fā)明中鋼種成分的設(shè)置考慮了以下幾點
C對強化鋼板是有效的，但同時降低了其成型性及焊接性，這些性能對其使用性能來說是必不可少的，因此碳的含量控制在低碳鋼范圍內(nèi)；Mn能夠通過固溶強化及相變強化來有效的提高鋼材的性能，但同時會降低其點焊能力及電鍍能力，考慮到高強鋼板的實際使用性能要求，所以錳的含量控制在1%左右；Si和P能提高鋼材的強度，但同時會降低鋼材的電鍍能力，所以他們的含量控制的很低；為了在低碳鋼的基礎(chǔ)上，將屈服強度提高到 900MPa以上，同時控制好屈強比等性能參數(shù)，添加Cr、Mo、B合金元素，這些合金元素抑制了高溫階段鐵素體組織的相變，提高了鋼材的淬透性，有利于形成低溫相變產(chǎn)物-貝氏體、馬氏體等。為了改善鋼材的焊接性能，在控制碳及合金元素添加量的基礎(chǔ)上，添加了少量微合金元素Ti，以抑制焊接熱影響區(qū)晶粒的異常長大。本發(fā)明制備屈服強度高于900MPa的非調(diào)質(zhì)態(tài)熱軋帶鋼采用的是TMCP (熱機械控制過程)，依據(jù)是通過高溫區(qū)的奧氏體再結(jié)晶控制軋制，充分細化奧氏體晶粒；精軋終軋溫度控制在780-880°C，使軋制過程中產(chǎn)生較大的累積應(yīng)變；通過軋后快速冷卻及適度溫度的卷取，得到細化的貝氏體及馬氏體的復(fù)相組織；
本發(fā)明對屈服強度高于900MPa的非調(diào)質(zhì)態(tài)熱軋帶鋼提供了一種新的生產(chǎn)工藝路線， 取消了目前生產(chǎn)該級別鋼材的調(diào)質(zhì)熱處理工藝，實現(xiàn)了工藝的減量化，產(chǎn)品的組織為貝氏體/馬氏體或回火貝氏體/馬氏體及少量殘余奧氏體的組織，細化的貝氏體/馬氏體組織使材料具有較高的力學性能及良好的塑性，同時，由于成分設(shè)計上碳含量較低，材料的焊接性能得到很大改善，組織中引入少量的殘余奧氏體，可以有效的提高抗拉強度，改善加工硬化能力，使材料在提高強度的同時，還具有良好的成型性。本發(fā)明熱軋帶鋼與現(xiàn)有的同強度級別的低合金高強度鋼相比具有如下優(yōu)點
(I)本發(fā)明熱軋帶鋼由于取消了調(diào)質(zhì)熱處理工藝，實現(xiàn)了工藝的減量化，大大降低了生產(chǎn)成本，采用本發(fā)明熱軋帶鋼，每噸可降低成本不少于300元，可以產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益。 (2)本發(fā)明熱軋帶鋼成分設(shè)計上采用低碳成分路線，在保證力學性能要求的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品具有較好的焊接性能，有效降低焊接預(yù)熱溫度，降低了焊接的成本及難度。


圖I為本發(fā)明實施例I的熱軋帶鋼產(chǎn)品的金相組織圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例中采用的軋機為2250mm熱連軋機。實施例I
按設(shè)定成分在150噸轉(zhuǎn)爐中冶煉鋼水，并連鑄成鑄坯，其成分按重量百分比為CO. 06 %，Si O. 20%, Mn I. 20%, Nb O. 02%, V O. 04%, TiO. 04%, CrO. 8%, MoO. 30%, B0. 001%, P
<O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵Fe，鑄坯厚度為220mm。將鑄坯加熱至1250°C，進行粗軋，粗軋過程為5道次，粗軋開軋溫度為1170°C，粗軋終軋溫度為1070°C，獲得厚度為38mm的中間坯。將中間坯進行精軋，精軋過程為7道次，精軋開軋溫度為980°C，二軋溫度為 9500C，三軋溫度為930°C，四軋溫度為890°C，五軋溫度為850°C，六軋溫度為820°C，終軋溫度為780°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為2mm。精軋后以60°C /s的速度水冷至300°C，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋帶鋼， 其金相組織如圖I所示，組織為細小的貝氏體/馬氏體，力學性能測試結(jié)果為屈服強度 960MPa，抗拉強度1000 MPa,斷后伸長率15%，冷彎測試(B=35，d=2a)合格。實施例2
鑄坯的制備方法及成分同實施例I，鑄坯厚度為250_。粗軋過程同實施例1，獲得厚度為58mm的中間坯。將中間坯進行精軋，精軋過程為6道次，精軋開軋溫度為960°C，二軋溫度為 9400C，三軋溫度為920°C，四軋溫度為900°C，五軋溫度為860°C，終軋溫度為840°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為12mm。精軋后以35°C /s的速度水冷至450°C，通過卷取機卷取，然后進行離線回火，離線回火溫度為400°C，回火時間為lh，獲得成品熱軋帶鋼，力學性能測試結(jié)果為屈服強度 930MPa，抗拉強度970MPa，斷后伸長率13. 5%，沖擊功89J/mm2，冷彎測試(B=35，d=2a)合格。實施例3
鑄坯的制備方法及成分同實施例I，鑄坯厚度為240_。粗軋過程同實施例1，獲得厚度為45mm的中間還。
將中間坯進行精軋，精軋過程為5道次，精軋開軋溫度為1000°C，二軋溫度為 980°C，三軋溫度為920°C，四軋溫度為900°C，終軋溫度為880°C，精軋每道次壓下量控制在 15 40%，精軋后帶鋼厚度為6mm。精軋后以15°C /s的速度水冷至200°C，通過卷取機卷取，然后進行離線回火，離線回火溫度為600°C，回火時間為2h，獲得成品熱軋帶鋼，對應(yīng)的力學性能測試結(jié)果為屈服強度940MPa，抗拉強度980 MPa,斷后伸長率12%，沖擊功56J/mm2，冷彎測試(B=35，d=2a) 合格。實施例4
按設(shè)定成分在150噸轉(zhuǎn)爐中冶煉鋼水，并連鑄成鑄坯，其成分按重量百分比為CO. 08%, Si O. 10 %，Mn I. 00%, Nb O. 00 %，V0. 00 %，TiO. 02 %，Crl. 20%, MoO. 20%, B0. 002%, P
<O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵Fe，鑄坯厚度為220mm。將鑄坯加熱至1220°C，進行粗軋，粗軋過程為5道次，粗軋開軋溫度為1150°C，1 軋溫度 為1000°c，獲得厚度為38mm的中間坯。將中間坯進行精軋，精軋過程為5道次，精軋開軋溫度為1000°C，二軋溫度為 970°C，三軋溫度為930°C，四軋溫度為870°C，終軋溫度為850°C，精軋每道次壓下量控制在 15 40%，精軋后帶鋼厚度為12mm。精軋后以20°C /s的速度水冷至300°C，通過卷取機卷取，然后將鋼卷開平后進行離線回火，離線回火溫度為400°C，回火時間為lh，獲得成品熱軋帶鋼，力學性能測試結(jié)果為屈服強度940MPa，抗拉強度980 MPa,斷后伸長率14%，沖擊功110J/mm2，冷彎測試 (B=35, d=2a)合格。實施例5
鑄坯的制備方法及成分同實施例4，鑄坯厚度為230_。粗軋過程同實施例4,獲得厚度為45mm的中間還。將中間坯進行精軋，精軋過程為6道次，精軋開軋溫度為970°C，二軋溫度為 9500C，三軋溫度為920°C，四軋溫度為880°C，五軋溫度為830°C，終軋溫度為800°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為4mm。精軋后以30°C/s的速度水冷至350°C，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋帶鋼，力學性能測試結(jié)果為屈服強度920MPa，抗拉強度980 MPa,斷后伸長率13%，冷彎測試(B=35， d=2a)合格。實施例6
鑄坯的制備方法及成分同實施例4，鑄坯厚度為240_。粗軋過程同實施例4,獲得厚度為50mm的中間還。將中間坯進行精軋，精軋過程為5道次，精軋開軋溫度為950°C，二軋溫度為 910°C，三軋溫度為880°C，四軋溫度為820°C，終軋溫度為780°C，精軋每道次壓下量控制在 15 40%，精軋后帶鋼厚度為8mm。精軋后以40°C /s的速度水冷至200°C，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋帶鋼，力學性能測試結(jié)果為屈服強度950MPa，抗拉強度1000 MPa，斷后伸長率14. 5%，沖擊功50J/ mm2,冷彎測試(B=35, d=2a)合格。實施例7按設(shè)定成分在150噸轉(zhuǎn)爐中冶煉鋼水，并連鑄成鑄坯，其成分按重量百分比為C
O.12%, Si O. 30%, Mn O. 80 %，Nb O. 04%, V0. 00%, TiO. 03%, Crl. 00%, MoO. 10%, B0. 003%, P < O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵Fe，鑄坯厚度為240mm。將鑄坯加熱至1240°C，進行粗軋，粗軋過程為5道次，粗軋開軋溫度為1120°C，終軋溫度為980°C，獲得厚度為42mm的中間坯。將中間坯進行精軋，精軋過程為7道次，精軋開軋溫度為1000°C，二軋溫度為 9700C，三軋溫度為940°C，四軋溫度為900°C，五軋溫度為860°C，六軋溫度為820°C，終軋溫度為790°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為2mm。精軋后以50°C /s的速度水冷至400°C，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋帶鋼，力學性能測試結(jié)果為屈服強度910MPa，抗拉強度980 MPa,斷后伸長率14%，冷彎測試(B=35， d=2a)合格。實施例8
鑄坯的制備方法及成分同實施例4，鑄坯厚度為240_。粗軋過程同實施例4，獲得厚度為48mm的中間坯。將中間坯進行精軋，精軋過程為5道次，精軋開軋溫度為950°C，二軋溫度為 920°C，三軋溫度為880°C，四軋溫度為860°C，終軋溫度為820°C，精軋每道次壓下量控制在 15 40%，精軋后帶鋼厚度為10mm。精軋后以60°C /s的速度水冷至300°C，通過卷取機卷取，然后進行離線回火，離線回火溫度為400°C，回火時間為lh，獲得成品熱軋帶鋼，力學性能測試結(jié)果為屈服強度 925MPa，抗拉強度1020 MPa,斷后伸長率16%，沖擊功60J/mm2，冷彎測試(B=35，d=2a)合格。實施例9
鑄坯的制備方法及成分同實施例4，鑄坯厚度為240_。
粗軋過程同實施例4，獲得厚度為38mm的中間坯。將中間坯進行精軋，精軋過程為6道次，精軋開軋溫度為950°C，二軋溫度為 9200C，三軋溫度為880°C，四軋溫度為860°C，五軋溫度為820°C，終軋溫度為800°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為4mm。精軋后以40°C /s的速度水冷至450°C，通過卷取機卷取，獲得成品熱軋帶鋼，力學性能測試結(jié)果為屈服強度940MPa，抗拉強度1040 MPa,斷后伸長率13%，冷彎測試(B=35， d=2a)合格。
權(quán)利要求
1.一種屈服強度高于900MPa的非調(diào)質(zhì)態(tài)熱軋帶鋼，其特征在于化學成分按重量百分比為C0. 06 0. 12%, Si 0. 10 0. 30%, Mn 0. 80 1. 20%, Nb 0. 00 0. 04%, VO. 00 0. 04%,TiO. 02 0. 10%, CrO. 8 I. 20%, MoO. 10 0. 30%, B0. 001 0. 003%, P < 0. 012%, S < 0. 01%,余量為鐵Fe，其屈服強度彡900MPa，抗拉強度彡940MPa，斷后伸長率彡12%。
2.—種權(quán)利要求I所述的屈服強度高于900MPa的非調(diào)質(zhì)態(tài)熱軋帶鋼的制備方法按以下步驟進行 (1)按設(shè)定成分冶煉鋼水并鑄成鑄坯，其成分按重量百分比為CO.06、. 12%，Si.0.1(T0. 30%, Mn 0. 8(Tl. 20%, Nb 0. 0(T0. 04%, VO. 0(T0. 04%, TiO. 02^0. 10%, CrO. 8 I. 20%,MoO. 10 0. 30%, B0. 001 0. 003%, P < 0. 012%, S < 0. 01%,余量為鐵 Fe，鑄坯厚度為.220 250mm ； (2)將鑄坯加熱至122(Tl250°C，進行5 7道次粗軋，粗軋開軋溫度為112(Tll70°C，終軋溫度為98(Tl070°C，獲得厚度為38 58mm的中間坯； (3)對中間坯進行5 7道次精軋，精軋開軋溫度為95(Tl000°C，終軋溫度為78(T880°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為2 12mm ； (4)精軋后以15飛0°C/s的速度將帶鋼冷卻至20(T450°C，進行卷??； (5)卷取后的鋼卷直接使用，或者對鋼卷回火處理，或?qū)摼黹_平后回火處理，回火溫度為40(T60(TC，回火時間為l 2h，獲得熱軋帶鋼，其屈服強度> 900MPa，抗拉強度≥940MPa，斷后伸長率≥12%。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種屈服強度高于900MPa的非調(diào)質(zhì)態(tài)熱軋帶鋼及其制備方法。本發(fā)明的非調(diào)質(zhì)態(tài)熱軋帶鋼的化學成分按重量百分比為C0.06~0.12%，Si0.10~0.30%，Mn0.80~1.20%，Nb0.00~0.04%，V0.00~0.04%，Ti0.02~0.10%，Cr0.8~1.20%，Mo0.10~0.30%，B0.001~0.003%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量為鐵Fe，其屈服強度≥900MPa，抗拉強度≥940MPa，斷后伸長率≥12%。本發(fā)明的制備方法是按設(shè)定成分冶煉鋼水并鑄成鑄坯，將鑄坯加熱，進行粗軋和精軋，精軋后將帶鋼冷卻至200~450℃，進行卷取，熱軋后進行離線回火，回火溫度為400~600℃，交貨狀態(tài)為熱軋或熱軋+離線回火。本發(fā)明的發(fā)明熱軋帶鋼由于取消了調(diào)質(zhì)熱處理工藝，大大降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C21D8/02GK102703824SQ20121011756
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者劉振宇, 吳迪, 徐洋, 王國棟, 衣海龍 申請人:東北大學