一種780MPa級(jí)別鉬硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及的是6-120mm規(guī)格780MPa級(jí)別高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板強(qiáng)韌性及板形控制的工藝技術(shù)，是一種含有鉬、硼合金設(shè)計(jì)，利用控軋、淬火及回火技術(shù)改善鋼的強(qiáng)韌性的方法。其成分組成按重量百分比計(jì)算的下述組分：碳：0.07-0.28%；硅：0.10-0.45%；錳：0.80-1.90%；銅≤0.55%；磷≤0.025%；硫≤0.010%；鈦：0.018-0.040%；硼:0.0010-0.0035%；鉬：0.10-0.50%；其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。經(jīng)過(guò)爐外精煉和脫氣精煉，改進(jìn)鋼水純凈度，提供一種經(jīng)過(guò)軋制、淬火和回火技術(shù)改善鋼強(qiáng)、韌性和鋼板平直度的方法，獲得回火索氏體金相組織，碳當(dāng)量控制在0.52%以?xún)?nèi)，改進(jìn)焊接性能。該方法流程短、效率高、易操作，易焊接，成本低廉。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種780MPa級(jí)別鉬硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是6-120_規(guī)格780MPa級(jí)別高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板強(qiáng)韌性及板形控制的工藝技術(shù)，是一種含有鑰、硼合金設(shè)計(jì)，利用控軋、淬火及回火技術(shù)改善鋼的強(qiáng)韌性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全液壓路面起重機(jī)、消防云梯、液壓支架、大型礦車(chē)、履帶吊和高層救援特種車(chē)輛伸長(zhǎng)臂及車(chē)架、支腿、承載交變應(yīng)力結(jié)構(gòu)等使用的屈服強(qiáng)度超過(guò)690MPa，抗拉強(qiáng)度超過(guò)780MPa級(jí)別的高強(qiáng)鋼，制造過(guò)程及和使用過(guò)程要求伸縮臂平直無(wú)接觸摩擦，而且為了上舉更高，舉物更多，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的剛性，強(qiáng)度高自重輕，減少鋼板厚度，需求大量的6-120mm規(guī)格高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)中厚鋼板。因此提出質(zhì)量穩(wěn)定，強(qiáng)度高，韌性好，易焊接和板形平直精度高等技術(shù)要求。過(guò)去只能用滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的Q460C鋼級(jí)，平直度6mm/m的指標(biāo)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了需求。
[0003]目前市面上美國(guó)、德國(guó)780MPa級(jí)別的高強(qiáng)鋼生產(chǎn)含鎳0.60%、含釩0.045%，鑰含量高達(dá)0.35%以上；國(guó)內(nèi)流行TMCP生產(chǎn)高鉻060%以上，高鑰0.40%以上，高鎳0.45%以上，高鈮0.040%以上，存在成本高、低溫韌性不均勻，范圍36-230J、碳當(dāng)量高于0.71%，焊接性能差(需要焊前預(yù)熱，焊后保溫或焊后處理等)、板形不良，平直度在8-llmm/m等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是針對(duì)全路面液壓起重機(jī)、50-72m水泥泵車(chē)、60m消防云梯和高層救援特種車(chē)輛伸長(zhǎng)臂，以及5000-14000KN高阻力液壓支架等使用高強(qiáng)鋼板技術(shù)市場(chǎng)需求，一改低級(jí)別Q460C鋼材強(qiáng)度壽命等技術(shù)的不足，不采用美歐高合金含量的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)低碳、錳含量，加入0.0010-0.0035%硼和0.10-0.50%的鑰元素，利用轉(zhuǎn)爐快速冶煉，經(jīng)過(guò)爐外精煉和脫氣精煉，改進(jìn)鋼水純凈度，提供一種經(jīng)過(guò)軋制、淬火和回火技術(shù)改善鋼強(qiáng)、韌性和鋼板平直度的方法，獲得回火索氏體金相組織，碳當(dāng)量控制在0.52%以?xún)?nèi)，改進(jìn)焊接性能。該方法流程短、效率高、易操作，易焊接，成本低廉，板形平直度控制滿(mǎn)足全路面液壓起重機(jī)、50-72m水泥泵車(chē)、60m消防云梯和高層救援特種車(chē)輛伸長(zhǎng)臂，以及5000-14000KN高阻力液壓支架等伸縮臂受力結(jié)構(gòu)的制造和使用。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板，其成分組成按重量百分比計(jì)算的下述組分--碳:
0.07-0.28% ;硅:0.10-0.45% ;錳:0.80-1.90% ;銅≤ 0.55% ;磷≤ 0.025% ;硫≤ 0.010% ;鈦:
0.018-0.040% ;硼:0.0010-0.0035% ;鑰:0.10-0.50% ;其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
[0006]本發(fā)明的780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，包括LF爐外精煉；真空脫氣，保護(hù)加入硼元素；連續(xù)澆鑄；板坯加熱；粗軋；精軋；精軋板形控制；淬火；回火；鋼板熱矯平，得到成品鋼板。
[0007]所述的精軋步驟為:開(kāi)軋溫度范圍920_970°C，單道次壓下率大于15%，終軋溫度范圍 850-920 °C。[0008]所述的淬火步驟為:溫度880-950°C，冷卻速度范圍15_35°C /s ;形成高密度亞結(jié)構(gòu)，獲得細(xì)小均勻的馬氏體金相顯微組織，淬火機(jī)水壓8kgf/cm2，流量4000-6000m3/h。
[0009]所述的精軋板形控制步驟為:精軋平整道次壓下1-1.5mm ;改善鋼板原始平直情況。
[0010]本發(fā)明的780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，其詳細(xì)工藝步驟為:
(1)LF爐外精煉:加熱時(shí)間15-20分鐘，造白渣脫硫，加入含量0.018-0.040%鈦微合
金；
(2)RH真空脫氣:真空200Pa以下處理20分鐘，喂線后氬氣軟吹10-15分鐘；最后保護(hù)加入硼鐵合金；硼:0.0010-0.0035% ；
(3)連續(xù)澆鑄:大包至中包，中包至結(jié)晶器分別使用氬氣和保護(hù)渣保護(hù)澆鑄，澆鑄溫度1530-1560。。，拉坯速度 0.7-1.35m/min。
[0011](4)板坯加 熱:均熱溫度范圍1100_1150°C，均熱時(shí)間范圍2.5-4.0小時(shí)；通過(guò)利用細(xì)小彌散的TiN質(zhì)點(diǎn)和低溫加熱來(lái)抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，獲得細(xì)小而均勻的奧氏體晶粒。
[0012](5)粗軋:開(kāi)軋溫度1050-1100°C，單道次壓下率大于16% ;通過(guò)反復(fù)再結(jié)晶細(xì)化奧氏體晶粒。
[0013](6)精軋:開(kāi)軋溫度范圍920_970°C，單道次壓下率大于15%，終軋溫度范圍850-9200C ;在未結(jié)晶奧氏體區(qū)施以大變形量，使奧氏體晶粒拉伸成變形帶。
[0014](7)精軋板形控制:精軋平整道次壓下1-1.5mm ;改善鋼板原始平直情況；
(8)淬火:溫度880-950°C，冷卻速度范圍15-35°C /s ;形成高密度亞結(jié)構(gòu)，獲得細(xì)小均勻的馬氏體金相顯微組織，淬火機(jī)水壓8kgf/cm2，流量4000-6000m3/h。
[0015](9)回火:580-650°C，回火60-150分鐘；獲得細(xì)小的回火索氏體微觀組織結(jié)構(gòu)。
[0016](10)鋼板熱矯平:使用2500噸9輥矯直機(jī)，往復(fù)3_5次矯平鋼板，使鋼板平直度達(dá)到小于等于2mm/m。
[0017]所述的步驟2，采用VD真空脫氣。
[0018]所述鋼板的抗拉強(qiáng)度780_990MPa ;鋼的零下40度低溫韌性120-280焦耳；平直度
0.9-2.0mm/m。
[0019]所述的鋼板用于全路面液壓起重機(jī)、50-72m水泥泵車(chē)、60m消防云梯和高層救援特種車(chē)輛伸長(zhǎng)臂，以及5000-14000KN高阻力液壓支架頂板、底板、掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)。
[0020]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明的鋼板，韌脆性轉(zhuǎn)變溫度在_42°C至_55°C，平直度0.9-1.5mm/m，零下40度的沖擊功120-280焦耳，鋼板的屈服強(qiáng)度范圍690-850MPa，抗拉強(qiáng)度范圍在780_990MPa，通過(guò)合理淬火回火工藝處理，使鋼板具有780MPa以上高的強(qiáng)度消除了組織內(nèi)應(yīng)力，提高了塑韌性指標(biāo)，延伸率能達(dá)到17-26%，成本低，已焊接，板形好，韌脆性轉(zhuǎn)變溫度應(yīng)用效果顯著。
[0021]采用本發(fā)明生產(chǎn)的全路面液壓起重機(jī)、50-72m水泥泵車(chē)、60m消防云梯和高層救援特種車(chē)輛伸長(zhǎng)臂，以及5000-14000KN高阻力液壓支架伸縮臂，達(dá)到了優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配。
[0022]由此可見(jiàn)，本發(fā)明具有突出的實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和顯著地進(jìn)步。
[0023]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0024]實(shí)施例1板還熔煉成份為:
C:0.15%, Si:0.26%, Mn:1.40%, P:0.015%, S:0.003%, Cu:0.21%, B:0.0016%, Mo:
0.18%，Ti:0.022%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0025]其詳細(xì)工藝步驟為:
(1)LF爐外精煉:加熱時(shí)間15分鐘，造白渣脫硫，加入含量0.022%鈦微合金；
(2)RH真空脫氣:真空200Pa以下處理20分鐘，喂線后氬氣軟吹10分鐘；最后保護(hù)加入硼鐵合金；硼:0.0016% ；
(3)連續(xù)澆鑄:大包至中包，中包至結(jié)晶器分別使用氬氣和保護(hù)渣保護(hù)澆鑄，澆鑄溫度1530 0C，拉坯速度 0.7m/min。
[0026](4)板坯加熱:均熱溫度范圍1120°C，均熱時(shí)間范圍3.3小時(shí)；通過(guò)利用細(xì)小彌散的TiN質(zhì)點(diǎn)和低溫加熱來(lái)抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，獲得細(xì)小而均勻的奧氏體晶粒。
[0027](5)粗軋:開(kāi)軋溫度1080°C，單道次壓下率大于16% ;通過(guò)反復(fù)再結(jié)晶細(xì)化奧氏體晶粒。
[0028](6)精軋:開(kāi)軋溫度范圍940°C，單道次壓下率大于18%，終軋溫度范圍850°C;在未結(jié)晶奧氏體區(qū)施 以大變形量，使奧氏體晶粒拉伸成變形帶。
[0029](7)精軋板形控制:精軋平整道次壓下Imm ;改善鋼板原始平直情況；
(8)淬火:溫度910°C，冷卻速度范圍18°C/s ;形成高密度亞結(jié)構(gòu)，獲得細(xì)小均勻的馬氏體金相顯微組織。淬火機(jī)水壓8kgf/cm2，流量4000m3/h。
[0030](9)回火:630°C，回火66分鐘；獲得細(xì)小的回火索氏體微觀組織結(jié)構(gòu)。
[0031](10)鋼板熱矯平:使用2500噸9棍矯直機(jī)，往復(fù)3_5次矯平鋼板，使鋼板平直度達(dá)到小于等于1.2mm/m。
[0032]鋼板力學(xué)性能:
規(guī)格:鋼板厚度IOmm ;屈服強(qiáng)度(MPa):725 ;抗拉強(qiáng)度(MPa):860 ;斷后伸長(zhǎng)率(％):17 ；冷彎:合格；V型縱向沖擊功(_40°C): 176J、177J、169J ；
用于50-100噸全路面液壓起重機(jī)，制作伸縮臂，替代15mm厚Q460C，可以減重量16-19%，使用壽命延長(zhǎng)6-8年，增加起重能力1.2-1.4噸。
[0033]實(shí)施例2 板還熔煉成份為:
C:0.15%, Si:0.26%, Mn:1.40%, P:0.015%, S:0.003%, T1:0.025%, Cu:0.21%, B:
0.0016% ；Mo:0.18% ;其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0034]其詳細(xì)工藝步驟為:
(1)LF爐外精煉:加熱時(shí)間20分鐘，造白渣脫硫，加入含量0.025%鈦微合金；
(2)VD真空脫氣:真空200Pa以下處理20分鐘，喂線后氬氣軟吹10分鐘；最后保護(hù)加入硼鐵合金；硼:0.0016% ；
(3)連續(xù)澆鑄:大包至中包，中包至結(jié)晶器分別使用氬氣和保護(hù)渣保護(hù)澆鑄，澆鑄溫度1560°C ,拉還速度 1.35m/min。
[0035](4)板坯加熱:均熱溫度范圍1150°C，均熱時(shí)間范圍3.5小時(shí)；通過(guò)利用細(xì)小彌散的TiN質(zhì)點(diǎn)和低溫加熱來(lái)抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，獲得細(xì)小而均勻的奧氏體晶粒。
[0036](5)粗軋:開(kāi)軋溫度1080°C，單道次壓下率大于17% ;通過(guò)反復(fù)再結(jié)晶細(xì)化奧氏體晶粒。
[0037](6)精軋:開(kāi)軋溫度范圍960°C，單道次壓下率大于18%，終軋溫度范圍850°C;在未結(jié)晶奧氏體區(qū)施以大變形量，使奧氏體晶粒拉伸成變形帶。
[0038](7)精軋板形控制:精軋平整道次壓下1.5mm ;改善鋼板原始平直情況；
(8)淬火:溫度920°C，冷卻速度范圍18°C/s ;形成高密度亞結(jié)構(gòu)，獲得細(xì)小均勻的馬氏體金相顯微組織。淬火機(jī)水壓8kgf/cm2，流量6000m3/h。
[0039](10)鋼板熱矯平:使用2500噸9輥矯直機(jī)，往復(fù)3_5次矯平鋼板，使鋼板平直度達(dá)到小于等于0.9mm/m。
[0040]鋼板力學(xué)性能:規(guī)格:鋼板厚度45mm ;屈服強(qiáng)度(MPa):710 ;抗拉強(qiáng)度(MPa):880 ；斷后伸長(zhǎng)率(％):18 ;冷彎:合格；V型縱向沖擊功(_40°C): 280J、279J、278J ；
使用780MPa級(jí)別45mm鋼板，替代55_60mm厚的Q460C，制作65m水泥泵車(chē)和150噸液壓起重機(jī)支腿，效果良好，自重減輕17%，焊接工藝簡(jiǎn)單，焊材節(jié)約10%，疲勞壽命延長(zhǎng)5年。
[0041]實(shí)施例3
C:0.18%, Si:0.29%, Mn:1.70%, P:0.017%, S:0.001%, T1: 0.023%, Cu: 0.14%, B:
0.0026% ；Mo:0.28% ;其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0042]其詳細(xì)工藝步驟為:
(1)LF爐外精 煉:加熱時(shí)間20分鐘，造白渣脫硫，加入含量0.023%鈦微合金；
(2)VD真空脫氣:真空200Pa以下處理20分鐘，喂線后氬氣軟吹10分鐘；最后保護(hù)加入硼鐵合金；硼:0.0026% ；
(3)連續(xù)澆鑄:大包至中包，中包至結(jié)晶器分別使用氬氣和保護(hù)渣保護(hù)澆鑄，澆鑄溫度1550°C ,拉還速度 1.0m/min。
[0043](4)板坯加熱:均熱溫度范圍1120°C，均熱時(shí)間范圍3.6小時(shí)；通過(guò)利用細(xì)小彌散的TiN質(zhì)點(diǎn)和低溫加熱來(lái)抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，獲得細(xì)小而均勻的奧氏體晶粒。
[0044](5)粗軋:開(kāi)軋溫度1080°C，單道次壓下率大于17% ;通過(guò)反復(fù)再結(jié)晶細(xì)化奧氏體晶粒。
[0045](6)精軋:開(kāi)軋溫度范圍940°C，單道次壓下率大于18%，終軋溫度范圍860°C;在未結(jié)晶奧氏體區(qū)施以大變形量，使奧氏體晶粒拉伸成變形帶。
[0046](7)精軋板形控制:精軋平整道次壓下1.2mm ;改善鋼板原始平直情況；
(8)淬火:溫度920°C，冷卻速度范圍15°C/s ;形成高密度亞結(jié)構(gòu)，獲得細(xì)小均勻的馬氏體金相顯微組織。淬火機(jī)水壓8kgf/cm2，流量5000m3/h。
[0047](9)回火:630°C，回火2.5小時(shí)；獲得細(xì)小的回火索氏體微觀組織結(jié)構(gòu)。
[0048](10)鋼板熱矯平:使用2500噸9輥矯直機(jī)，往復(fù)3_5次矯平鋼板，使鋼板平直度達(dá)到小于等于2mm/m。
[0049]鋼板力學(xué)性能:
規(guī)格:鋼板厚度120mm ;屈服強(qiáng)度(MPa):705 ;抗拉強(qiáng)度(MPa):840 ;斷后伸長(zhǎng)率(％):18 ;冷彎:合格；V型縱向沖擊功(_40°C): 256J、248J、259J。
[0050]使用120mm鋼板，替代160mm的Q460C，制作12000KN高阻力采煤支護(hù)液壓支架底座結(jié)構(gòu)，節(jié)約鋼材20%,自重減輕22%，方便液壓支架運(yùn)輸安裝等，提高工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
【權(quán)利要求】
1.一種780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板，其成分組成按重量百分比計(jì)算的下述組分:碳:0.07-0.28% ;硅:0.10-0.45% ;錳:0.80-1.90% ;銅≤ 0.55% ;磷≤ 0.025% ;硫≤ 0.010% ；鈦:0.018-0.040% ;硼:0.0010-0.0035% ;鑰:0.10-0.50% ;其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，包括LF爐外精煉；真空脫氣，保護(hù)加入硼元素；連續(xù)澆鑄；板坯加熱；粗軋；精軋；精軋板形控制；淬火；淬火板形控制；回火；鋼板熱矯平，得到成品鋼板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，其特征在于，所述的精軋步驟為:開(kāi)軋溫度范圍920-970°C，單道次壓下率大于15%，終軋溫度范圍850-920 O。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，其特征在于，所述的淬火步驟為:溫度880-950°C，冷卻速度范圍15-35°C /s ;淬火機(jī)水壓8kgf/cm2，流量4000-6000m3/h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，其特征在于，所述的精軋板形控制步驟為:精軋平整道次壓下1-1.5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，其詳細(xì)工藝步驟為: (1)LF爐外精煉:加 時(shí)間15-20分鐘，造白渣脫硫，加入含量0.018-0.040%鈦微合金； (2)RH真空脫氣:真空200Pa以下處理20分鐘，喂線后氬氣軟吹10-15分鐘；最后保護(hù)加入硼鐵合金；硼:0.0010-0.0035% ； (3)連續(xù)澆鑄:大包至中包，中包至結(jié)晶器分別使用氬氣和保護(hù)渣保護(hù)澆鑄，澆鑄溫度1530-1560。。，拉坯速度 0.7-1.35m/min ； (4)板坯加熱:均熱溫度范圍1100-1150°C，均熱時(shí)間范圍2.5-4.0小時(shí)； (5)粗軋:開(kāi)軋溫度1050-1100°C，單道次壓下率大于16%； (6)精軋:開(kāi)軋溫度范圍920-970°C，單道次壓下率大于15%，終軋溫度范圍850-920 0C ； (7)精軋板形控制:精軋平整道次壓下1-1.5mm ； (8)淬火:溫度880-950°C，冷卻速度范圍15-35°C /s ;淬火機(jī)水壓8kgf/cm2，流量4000-6000m3/h ； (9)回火:580-650°C，回火60-150 分鐘； (10)鋼板熱矯平:使用2500噸9輥矯直機(jī)，往復(fù)3-5次矯平鋼板，使鋼板平直度達(dá)到小于等于2mm/m。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，其特征在于，所述的步驟2，采用VD真空脫氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的780MPa級(jí)別鑰硼高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板的制造方法，得到的鋼板的抗拉強(qiáng)度780-990MPa ;鋼的零下40度低溫韌性120-280焦耳；平直度0.9-2.0mm/m。
9.如權(quán)利要求1所述的鋼板用于全路面液壓起重機(jī)、50-72m水泥泵車(chē)、60m消防云梯和高層救援特種車(chē)輛伸長(zhǎng)臂，以及5000-14000KN高阻力液壓支架頂板、底板、掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK103898405SQ201410104587
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】馮勇, 孫衛(wèi)華, 孫德民, 劉曉東, 周蘭聚, 韓啟彪, 賈慧領(lǐng), 劉鳳蘭, 侯登義, 李善磊, 謝暉 申請(qǐng)人:濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司