專利名稱：一種超高強(qiáng)鋼板的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼技術(shù)，是一種超高強(qiáng)鋼板的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
超高強(qiáng)度鋼是指其抗拉強(qiáng)度在IOOOMPa以上，接近或超過2000MPa，總伸長率〉10 %，且價(jià)格較廉的結(jié)構(gòu)鋼。傳統(tǒng)的淬火-回火工藝不能滿足高強(qiáng)度鋼兼具一定韌性和廉價(jià)的要求。目前，一般高強(qiáng)鋼基本上都是通過添加合金元素來使鋼種性能達(dá)標(biāo)，這樣得到的高強(qiáng)鋼成本較高，不利于節(jié)能降耗。為了降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，必須不斷對(duì)新工藝、新技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。
珠光體(非形變態(tài))和貝氏體組織較難使鋼的抗拉強(qiáng)度高達(dá)2000MPa，馬氏體組織當(dāng)可勝任。為兼具一定韌性，應(yīng)使鋼的組織呈位錯(cuò)條狀馬氏體組織。半世紀(jì)以前已認(rèn)識(shí)到淬火鋼中的殘余奧氏體能改善鋼的塑性和韌性，如條狀馬氏體被幾納米厚的殘余奧氏體所包圍，增加了韌性；利用奧氏體的熱穩(wěn)定化現(xiàn)象，提出工具鋼無變形淬火和高速鋼工件無變形回火熱處理工藝。實(shí)驗(yàn)證明，氫脆裂紋受阻于fee奧氏體，經(jīng)300 1回火含1.3 % Si的300M鋼(殘余奧氏體約3 %)對(duì)比4340鋼(殘奧〈2 %)，同樣析出ε碳化物，但應(yīng)力腐蝕速率慢一個(gè)數(shù)量級(jí)。徐祖耀曾初步闡述低碳鋼中殘余奧氏體的重要作用。利用Thomas等電鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果，徐祖耀計(jì)算證明低碳鋼淬火時(shí)碳由馬氏體擴(kuò)散至殘余奧氏體。Speer等提出鋼的Q+P熱處理工藝，即淬火(Q)至Ms Mf間后，經(jīng)一定溫度保溫，使碳自馬氏體分配(partition)至奧氏體，使一定量的奧氏體穩(wěn)定至室溫以保證韌性。為阻礙Fe3C的析出，他們所設(shè)計(jì)的Q+P鋼中含有1% 2 %Si。徐祖耀在Speer等Q+P工藝基礎(chǔ)上，弓丨入沉淀硬化機(jī)制，初步提出Q+P+T工藝，即在鋼中添加碳化合物形成元素，淬火后經(jīng)碳分配外，并使馬氏體內(nèi)析出彌散復(fù)雜碳化物，獲得較高強(qiáng)度及韌性配合。研究表明，殘余奧氏體能有效提高材料的塑性和韌性，為在淬火鋼內(nèi)得到一定量的穩(wěn)定殘留奧氏體，提出熱處理時(shí)采用淬火(Quenching)-碳分配(Partitioning)-回火(Tempering)工藝,簡稱Q-P-T工藝，即鋼板淬火到一定溫度后保溫一定時(shí)間,碳自馬氏體分配至殘留奧氏體，然后在一定溫度回火合適的時(shí)間后，使其析出復(fù)雜碳化物，以增加強(qiáng)化作用。對(duì)O. 2%C-Mn-Ti-B進(jìn)行了類似Q-P-T工藝的熱模擬試驗(yàn)，并對(duì)熱模擬后的試樣進(jìn)行了組織觀察，得到的組織基本上是板條馬氏體組織及一定量的殘余奧氏體。采用Q-P-T工藝對(duì)O. 2%C-Mn-Ti-B進(jìn)行了試驗(yàn)研究，然后在各母板上切取兩個(gè)拉伸試樣、兩組沖擊試樣、一個(gè)金相試樣和一個(gè)硬度試樣，得到的性能如表I。從表中可看出，不僅強(qiáng)度比原來有所提高，而且沖擊、延伸率、硬度等比試驗(yàn)前都有所提高。表I采用Q-P-T工藝對(duì)O. 2%C-Mn-Ti-B進(jìn)行試驗(yàn)的性能檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種超高強(qiáng)鋼板的生產(chǎn)方法，采用的工藝路線為轉(zhuǎn)爐煉鋼一爐外精煉一連鑄一加熱—軋制一加速冷卻一熱處理，其特征在于 鋼的化學(xué)質(zhì)量百分組成為c=0. 25 O. 27，Si=O. 75 O. 85，Mn=L 45 I. 55，P 彡 O. 015，S 彡 O. 010，Alt ( O. 020, Nb=O. 02 O. 03，V=O. 05 O. 06，Ti=O. 045 O.060，Mo=O. 55 O. 65，B=O. 0017 O. 0022 ;其工藝步驟如下 (1)轉(zhuǎn)爐煉鋼鐵水預(yù)處理后硫含量s<0.010%，溫度彡1250°C，鐵水入轉(zhuǎn)爐前必須將渣扒干凈；轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制C-T協(xié)調(diào)出鋼，P ( O. 012%，S彡O. 015%，出鋼時(shí)間4 7min,出鋼1/5加入硅鐵和錳鐵對(duì)鋼液進(jìn)行脫氧，除Al以外的合金按正常要求添加，出鋼2/5加完合金；出鋼結(jié)束后視終點(diǎn)氧含量加入適量的改質(zhì)劑和石灰； (2)爐外精煉LF爐精煉采用氧化物冶金技術(shù)對(duì)鋼液進(jìn)行造渣和脫氧操作，精煉后期根據(jù)LF爐鋼液試樣成份補(bǔ)加V-Fe、Nb-Fe, Ti-Fe合金進(jìn)行成分微調(diào)，出站前喂入適量的Si-Ca線，吹A(chǔ)r5min后加入B-Fe=O. 018 O. 020 ；VD抽取真空開始后的前5min內(nèi)，將鋼包底部Ar攪拌氣體流量降低至零,抽取真空開始3min后,快速提高真空度至O. 5tor以下,保真空循環(huán)脫氣15min以上； (3)連鑄液相線1502°C，中包過熱度5 15°C，連鑄拉速采用中板鑄坯生產(chǎn)典拉速，生產(chǎn)連鑄坯厚度300mm，連鑄全程實(shí)行保護(hù)澆鑄； (4)加熱加熱溫度1220 1240°C，出爐板坯心部溫度大于1150°C，加熱速度9 llmin/cm,總在爐時(shí)間大于5h ； (5)軋制粗軋采用高溫、大壓下、慢速軋制技術(shù)，壓下規(guī)程編制按軋機(jī)的能力選用最大道次壓下量，最大道次壓下率達(dá)15%以上，開軋溫度1040 1070°C，終軋溫度970 990°C ；精軋累計(jì)壓下率大于60%，最后三道次壓下率大于12%，開軋溫度890 910°C，終軋溫度.840 860。。； (6)軋后冷卻軋后ACC冷卻選擇強(qiáng)冷，開冷溫度820 850°C，冷卻至600 630°C空冷，冷卻速度6 19°C /S ； (7)熱處理淬火溫度910 930°C,在爐時(shí)間按I.4 I. 5min/mmX板厚min計(jì)算,淬火機(jī)速度25 45m/min,鋼板淬火后溫度230 280°C,鋼板淬火后快速送入回火爐進(jìn)行碳分配；碳分配溫度140 180°C,在爐時(shí)間按I. Omin/mmX板厚min計(jì)算，出爐后空冷。
全文摘要
一種超高強(qiáng)鋼板的生產(chǎn)方法，采用的工藝路線為轉(zhuǎn)爐煉鋼→爐外精煉→連鑄→加熱→軋制→加速冷卻→熱處理。鋼的化學(xué)質(zhì)量百分組成為C=0.25～0.27，Si=0.75～0.85，Mn=1.45～1.55，P≤0.015，S≤0.010，Alt≤0.020，Nb=0.02～0.03，V=0.05～0.06，Ti=0.045～0.060，Mo=0.55～0.65，B=0.0017～0.0022。本發(fā)明鋼板成分設(shè)計(jì)簡潔，沒有添加大量的合金元素，降低了超高強(qiáng)鋼板的生產(chǎn)成本；采用Ti氧化物冶金技術(shù)，改善了鋼板的焊接性能；鋼板經(jīng)Q+P處理后組織為超細(xì)板條馬氏體+納米級(jí)板條殘余奧氏體及沉淀出的復(fù)雜碳化物，鋼板強(qiáng)度和塑性的綜合性能優(yōu)于雙相鋼、TRIP鋼及一般馬氏體型鋼；鋼板經(jīng)輥式淬火機(jī)淬火后，板型良好；工序簡單、工藝易實(shí)現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)淬火、回火不能生產(chǎn)超高強(qiáng)鋼板的難題，實(shí)現(xiàn)1600MPa級(jí)超高強(qiáng)鋼板的批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C21D8/02GK102876972SQ201210430148
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者楊云清, 張愛兵, 楊俊 , 雷輝, 譚小斌, 李 杰, 劉理, 唐慶軍 申請(qǐng)人:湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司