本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗拉強(qiáng)度大于1760MPa的抗彈擊或防護(hù)應(yīng)用的超高強(qiáng)合金鋼的制造方法。

背景技術(shù)：

近年來，許多民用運(yùn)鈔車、銀行庫門、軍用運(yùn)兵車、警用裝甲及部隊(duì)裝甲車等國(guó)防工程用裝備的制造，對(duì)1760MPa級(jí)超高強(qiáng)抗彈鋼的使用越來越多。過去大多數(shù)采用進(jìn)口材料制造，或者用國(guó)產(chǎn)的Q690級(jí)鋼板，其屈服強(qiáng)度只約690MPa，抗拉強(qiáng)度在780-950MPa區(qū)間，強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了超高強(qiáng)抗彈鋼要求，并且，在制造焊接過程要求鋼板具有較低的表面剩磁性。因此迫切需要開發(fā)一種強(qiáng)度更高、低溫沖擊韌性好、易焊接、低剩磁、高硬度的1760MPa級(jí)超高強(qiáng)抗彈鋼鋼板。

CN101376945披露了一種2000Mpa級(jí)超高強(qiáng)度高韌性鋼板及其制造方法，該方法以重量百分比計(jì)其化學(xué)成分包含：C0.2-0.6%、Si：1.0-3.0%、Mn：1.0-5.0%、Mo：0.1-0.6%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。上述鋼板的制造方法包括冶煉、澆鑄、加熱、軋制、冷卻、其特征在于，在所述軋制過程中，開軋溫度為1150-1200℃，當(dāng)軋件厚度達(dá)到成品鋼板厚度的2-3倍時(shí)，在輥道上待溫至1100-1150℃，隨后進(jìn)行第二階段軋制，第二階段軋制道次變形率為10-25%，終軋溫度為1000-1050℃。

結(jié)果表明，以上述的方法制造所得的鋼板抗拉強(qiáng)度在2000MPa以上，屈強(qiáng)比在0.495以上；屈服強(qiáng)度在1000MPa 以上,可作為超高強(qiáng)度制品用鋼。

上述的方法采用控軋控冷工藝制造，沒有涉及熱處理關(guān)鍵環(huán)節(jié)，雖然其抗拉強(qiáng)度達(dá)到了2000 MPa以上，但是并不適合抗彈擊的防護(hù)應(yīng)用。

CN 102181795 A披露了一種超高強(qiáng)度防彈鋼板及其制造工藝，一種超高強(qiáng)度防彈鋼板，其化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為：C 0.30 ～ 0.5、Si 0.40 ～0.60、Mn 1.50 ～ 1.80、P ≤ 0.025、S ≤ 0.01，任選的Cr、Ni、Mo 中的至少兩種元素，它們的含量滿足Cr+Ni+Mo ≤ 2.5，其中Nb、V、Ti，三種元素任選1-2 種，B 是必含元素，它們的含量滿足Nb+V+Ti+B ≤ 0.20，其余是Fe。

上述的超高強(qiáng)度防彈鋼板制造工藝，其特征在于：步驟一鍛造和軋制工藝，用常規(guī)冶金工藝制得鋼坯，在1180 ～ 1250℃加熱， 1000 ～ 1150℃進(jìn)行開軋，終軋溫度850 ～ 900℃，軋后卷取然后空冷至室溫形成坯件；

步驟二沖壓工藝，將熱軋板材開卷，校平剪切成1x2m 的熱處理板坯；將1x2m 的熱處理板坯放入含有5%-10% 的H2、80%-90% 的經(jīng)脫硫、脫水處理的天然氣、5%-10% 的裂解甲醇的保護(hù)氣氛的軌道式加熱爐中加熱，加熱溫度為900 ～ 950℃奧氏體化溫度，加熱保溫時(shí)間按板坯厚度計(jì)為1 ～ 1.5 分/mm ；出爐后3 ～ 5 秒鐘內(nèi)平移至安裝在壓機(jī)上的帶冷卻通道的平板模具中，模具表面溫度20 ～ 30℃ ；啟動(dòng)液壓機(jī)在200 ～ 300 噸的壓力下將板材壓力淬火，液壓設(shè)備在達(dá)到壓力后保壓20 ～ 30 秒；然后再在模具中通水冷卻，其中對(duì)用于制造2.2mm

B 級(jí)鋼板的模具，水流入該模子中的壓力為5 ～ 6 巴，出口壓力為3 ～ 4 巴，水流的速度為1.5 ～ 2m/s，工件表面溫度在100 ～ 120℃時(shí)移出模具空冷；對(duì)用于制造3.7mm C 級(jí)鋼板的模具，水流入該模子中的壓力為7 ～ 8 巴，出口壓力為5.5 ～ 7 巴，水流的速度為1.5 ～ 3m/s，工件表面溫度在100 ～ 150℃時(shí)移出模具空冷。

上述的鋼板是鍛造和軋制卷板，第二步驟是沖壓成形處理，采用該工藝制造超高強(qiáng)度防彈鋼板,需投入設(shè)備、較大的場(chǎng)地、人力，這必然會(huì)增加成本，另外該工藝比較耗時(shí)，會(huì)增加時(shí)間成本。

另外上述的工藝所針對(duì)的鋼板的厚度小于6mm，如果是針對(duì)于大于6mm厚的鋼板，并不適用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)國(guó)防裝備用超高強(qiáng)鋼板的需求，改善了低級(jí)別鋼材Q690強(qiáng)度與耐磨性技標(biāo)的不足，采用低P、S，包含Mo、Cr、Ni、B合金設(shè)計(jì)，利用轉(zhuǎn)爐快速冶煉，經(jīng)過LF爐外精煉和RH脫氣精煉，改進(jìn)鋼水純凈度，提供一種經(jīng)過控制軋制、淬火和回火技術(shù)改善鋼板強(qiáng)度、低溫沖擊韌性的方法，獲得回火馬氏體金相組織的鋼板。

本發(fā)明的工藝步驟是：

KR鐵水預(yù)處理；轉(zhuǎn)爐冶煉；LF轉(zhuǎn)爐外精煉；RH轉(zhuǎn)爐外真空脫氣二次精煉；板坯連鑄；板坯加熱；粗軋；精軋；淬火；回火。

更具體的，本發(fā)明的工藝步驟如下：

KR鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→脫氧合金化→CAS攪拌→LF精煉→RH脫氣→CCM連鑄→切割定尺檢查→板坯堆垛緩冷48小時(shí)→板坯加熱→高壓水除鱗→粗軋→精軋→矯直→拋丸→淬火→回火→矯直→切割、取樣→檢驗(yàn)→成品。

本發(fā)明的方法所生產(chǎn)的鋼板其主要成分：C：0.26-0.38%；Si：0.40-0.65%；Mn：0.50-1.40%；P≤0.020%；S≤0.002%；Cr：0.85-1.80%；Ni：0.25-0.60%；Mo：0.20-0.60%；B:0.0008-0.0025%；Ti：0.020-0.035%；其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

作為更進(jìn)一步的說明，其Cr+Ni+Mo總含量≥1.20%。

本發(fā)明的1760MPa超高強(qiáng)抗彈鋼的制造方法，具體包括下述的步驟：

（1）KR鐵水預(yù)處理：S含量控制低于0.002%；

（2）轉(zhuǎn)爐冶煉：BOF氧氣氬氣頂?shù)讖?fù)吹脫C，采用液壓滑板擋渣；

（3）LF爐外精煉：加熱時(shí)間15-18分鐘；

（4） RH真空脫氣：小于200Pa真空度下處理20分鐘，喂線后氬氣軟吹10-12分鐘；

（5）板坯加熱：均熱溫度范圍1180-1200℃，均熱時(shí)間范圍3.8-4.0小時(shí)。

（6）四輥粗軋機(jī)粗軋：開軋溫度1020-1050℃；

（7）四輥精軋機(jī)精軋：開軋溫度范圍980-1000℃, 終軋溫度范圍800-850℃,高壓水噴打1-3次，減薄表面氧化鐵皮。

（8）淬火：加熱溫度880-900℃，水冷冷卻速度范圍25-35℃/s。形成高密度亞結(jié)構(gòu)合金，獲得細(xì)小均勻的馬氏體顯微組織；

（9）回火：200-280℃回火180-240分鐘。

本發(fā)明的有益效果在于，采用本發(fā)明生產(chǎn)6-25mm超高強(qiáng)合金鋼板，達(dá)到了優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配，-40℃低溫沖擊韌性優(yōu)良。通過控制軋制、淬火及回火熱處理，金相主要為回火馬氏體組織，抗拉強(qiáng)度≥1760MPa，屈服強(qiáng)度≥1270MPa，-40℃橫向低溫沖擊功≥20J，表面布氏硬度≥490HBW，表面剩磁≤30GS。

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)一步說明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1

板坯熔煉成份為：

C：0.28%；Si：0.45%；Mn：0.63%；P：0.013%；S：0.002%；Cr：0.97%；Ni：0.55%；Mo：0.25%；B:0.0012%；Ti：0.023%，Cr+Ni+Mo：1.77%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的1760MPa超高強(qiáng)抗彈鋼的制造方法，具體包括下述的步驟：

KR鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→脫氧合金化→CAS攪拌→LF轉(zhuǎn)爐外精煉→RH轉(zhuǎn)爐外真空脫氣二次精煉→CCM板坯連鑄→切割定尺檢查→板坯堆垛緩冷48小時(shí)→板坯加熱→高壓水除鱗→粗軋→精軋→矯直→拋丸→淬火→回火→矯直→切割、取樣→檢驗(yàn)→成品。

其中主要的工藝參數(shù)如下：

（1）KR鐵水預(yù)處理：S含量控制低于0.002%；

（2）轉(zhuǎn)爐冶煉：BOF氧氣氬氣頂?shù)讖?fù)吹脫C，采用液壓滑板擋渣；

（3）LF轉(zhuǎn)爐外精煉：加熱時(shí)間15-18分鐘；

（4）RH轉(zhuǎn)爐外真空脫氣二次精煉：小于200Pa真空度下處理20分鐘，喂線后氬氣軟吹10-12分鐘；

CCM板坯連鑄：澆注溫度1516—1536℃，拉速0.75-0.95m/min,過熱度10-30℃，高碳保護(hù)渣，二冷自動(dòng)配水；

（5）板坯加熱：均熱溫度范圍1180℃，均熱時(shí)間范圍3.88小時(shí)；

（6）四輥粗軋機(jī)粗軋：開軋溫度1030℃；

（7）四輥精軋機(jī)精軋：開軋溫度范圍980℃, 終軋溫度范圍840℃,高壓水噴打3次，減薄表面氧化鐵皮。

（8）淬火：加熱溫度890℃，水冷冷卻速度范圍32℃/s，形成高密度亞結(jié)構(gòu)合金，獲得細(xì)小均勻的馬氏體顯微組織；

（9）回火：210℃回火185分鐘。

脫氧合金化、CAS攪拌、切割定尺檢查、板坯堆垛緩冷48小時(shí)、高壓水除鱗、矯直、拋丸、切割、取樣、檢驗(yàn)、成品，均為常規(guī)處理。

其中，高壓水除鱗的條件是：25Mpa；

鋼板性能：

規(guī)格：鋼板厚度6mm；屈服強(qiáng)度（MPa）:1410；抗拉強(qiáng)度（MPa）：1790；斷后伸長(zhǎng)率（%）：10；V型橫向沖擊功（-40℃）: 25J、28J、23J（試樣尺寸5*10*55mm）；表面布氏硬度（HBW）：496；鋼板表面剩磁（GS）：12。

本申請(qǐng)與背景技術(shù)中的CN 102181795 A披露的一種超高強(qiáng)度防彈鋼板及其制造工藝相比，所存在的差異主要是工藝步驟不同，具體分析如下：

CN102181795 A：第二步驟沖壓成形；

而本申請(qǐng)不需要熱沖壓成形，經(jīng)過冶煉，軋制成平板再行特殊熱處理獲得最終合格性能和產(chǎn)品。

與CN102181795 A相比，本申請(qǐng)不需要沖壓成形，因而節(jié)省了場(chǎng)地、設(shè)備、人力，而且還節(jié)省了時(shí)間，從而節(jié)省了成本。

本申請(qǐng)的鋼板厚度為6-25mm，如果采用CN102181795 A的工藝，較難生產(chǎn)出厚度為6-25mm的鋼板。

實(shí)施例2

板坯熔煉成份為：

C：0.31%，Si：0.48%，Mn：0.66%，P：0.015%，S：0.001%， Cr：0.99%；Ni：0.38%；Mo：0.30%；B:0.0018%；Ti：0.030%，Cr+Ni+Mo：1.67%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

冶煉的步驟同實(shí)施例1，具體的工藝參數(shù)有所不同，板坯均熱溫度（℃）：1200；均熱時(shí)間（小時(shí)）：4.0；粗軋溫度（℃）：1050；精軋開軋溫度（℃）：1000；精軋終軋溫度（℃）：850；高壓水噴打次數(shù)（次）：2；淬火加熱溫度（℃）：900；冷卻速度（℃/s）：33；回火溫度（℃）：220，回火時(shí)間（分鐘）：200；

鋼板性能：

規(guī)格：鋼板厚度12mm；屈服強(qiáng)度（MPa）:1420；抗拉強(qiáng)度（MPa）：1770；斷后伸長(zhǎng)率（%）：9；V型橫向沖擊功（-40℃）: 27J、29J、28J（試樣尺寸10*10*55mm）；表面布氏硬度（HBW）：492；鋼板表面剩磁（GS）：8；

實(shí)施例3

板坯熔煉成份為：

C：0.34%，Si：0.50%，Mn：0.71%，P：0.015%，S：0.001%， Cr：1.04%；Ni：0.40%；Mo：0.27%；B:0.0015%；Ti：0.022%，Cr+Ni+Mo：1.71%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

板坯均熱溫度（℃）：1190；均熱時(shí)間（小時(shí)）：4.2；粗軋溫度（℃）：1040；精軋開軋溫度（℃）：990；精軋終軋溫度（℃）：851；高壓水噴打次數(shù)（次）：3；淬火加熱溫度（℃）：896；冷卻速度（℃/s）：33；回火溫度（℃）：200，回火時(shí)間（分鐘）：190；

鋼板性能：

規(guī)格：鋼板厚度25mm；屈服強(qiáng)度（MPa）:1320；抗拉強(qiáng)度（MPa）：1786；斷后伸長(zhǎng)率（%）：10；V型橫向沖擊功（-40℃）: 31J、36J、35J（試樣尺寸10*10*55mm）；表面布氏硬度（HBW）：495；鋼板表面剩磁（GS）：10。