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一种经济型900MPa级超高强调质板及其生产方法

阅读:624发布:2021-09-18

专利汇可以提供一种经济型900MPa级超高强调质板及其生产方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种经济型900MPa级超高强调质 钢 板,钢板的化学成分组成及 质量 百分含量为:C:0.155~0.175%,Si:0.10~0.30%,Mn:1.20~1.40%,P≤0.013%,S≤0.003%,Nb:0.020~0.030%,Ti:0.010~0.020%,Cr:0.20~0.40%,Mo:0.30~0.40%,B:0.0010~0.0020%,Als:0.015~0.050%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。本发明还涉及经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,加热工序中 连铸 坯在加热炉加热,采用较高温 轧制 加热工艺,确保各 合金 元素全部溶解,加热段 温度 1230-1270℃,均热段温度1210-1250℃,总加热时间系数9-10min/cm。本发明通过优 化成 分设计和工艺改进,生产出强韧性优良、内部组织均匀、 焊接 性 能良好且成本低廉的900MPa级超高强调质钢板。,下面是一种经济型900MPa级超高强调质板及其生产方法专利的具体信息内容。

1.一种经济型900MPa级超高强调质板,其特征在于:所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:C:0.155~0.175%,Si:0.10~0.30%,Mn:1.20~1.40%,P≤0.013%,S≤
0.003%,Nb:0.020~0.030%,Ti:0.010~0.020%,Cr:0.20~0.40%,Mo:0.30~0.40%,B:
0.0010~0.0020%,Als:0.015~0.050%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
2.一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,包括加热、轧制、冷却、离线淬火和回火处理工序;其特征在于:所述加热工序,加热段温度1230-1270℃,均热段温度1210-
1250℃,总加热时间系数9-10min/cm。
3.如权利要求2所述的一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,其特征在于:
所述轧制工序,采用两阶段控制轧制模式;粗轧阶段开轧温度为1050-1100℃;精轧阶段开始时钢板的待温厚度大于等于钢板成品厚度的3.0倍;精轧阶段累计道次变形率≥65%;终轧温度控制在800-840℃范围内。
4.如权利要求2所述的一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,其特征在于:
所述冷却工序,采用ACC冷却方式控制冷却,钢板的终冷温度为650-700℃。
5.如权利要求2所述的一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,其特征在于:
所述淬火处理工序,轧制后的钢板再加热温度为880-910℃,加热时间系数为1.8min/mm,保温时间为10~15min,钢板出炉后淬火至室温;淬火处理后得到板条氏体组织。
6.如权利要求2所述的一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,其特征在于:
所述回火处理工序,淬火后的钢板再加热温度至540-560℃,加热时间系数为4.0min/mm,保温时间为10~15min,钢板出炉后空冷至室温;回火处理后得到均匀细小的回火索氏体组织。
7.如权利要求1所述的一种经济型900MPa级超高强调质钢板,其特征在于:所述钢板厚度规格为10-30mm,屈服强度≥900MPa,抗拉强度940-1000MPa,延伸率≥12%,V型纵向-20℃冲击功≥120J。

说明书全文

一种经济型900MPa级超高强调质板及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金轧制技术领域,具体涉及一种经济型900MPa级超高强调质钢板及其生产方法。

背景技术

[0002] 工程机械是机械工业的重要组成部分,随着工程机械的发展,其用钢强度级别也越来越高。随着工程机械向装备大型化及参数极限化发展,对钢原材料的强韧性、冷成形性和焊接性等均提出了更高要求,900MPa级超高强度钢板所占用钢比例和质量都有较大提高。
[0003] 同时,随着900MPa级超高强钢在工程机械领域的的广泛应用,钢板的制造成本也是钢板在选材过程中不可忽略的一个因素。900MPa级超高强调质钢板要求具有较高的强度、良好的韧性、冷成形性和优良的焊接性能,因此,通常在钢中加入一定量的Cr、Mo、V、Ni等贵重合金元素来提高钢板的淬透性,保证钢板的强度指标;且为了保证钢板具有良好的低温冲击韧性,一般Ni元素加入量也比较高。这种成分设计带来的困扰就是由于合金成本较高造成钢板的价格偏高,不利于市场的推广。
[0004] 中国发明专利申请CN201811192029.9公开了“一种无镍超高强钢板的生产方法”,采用高Cr、高Mo、高V、高Ceq、无Ni含量的成分设计,其中Cr质量百分数为1.20-1.30%,Mo质量百分数为0.40-0.60%,V质量百分数为0.050-0.080%,虽然不含有贵金属Ni,但合金成本总体设计仍较高;且当量Ceq值为0.57-0.67%,碳当量值整体偏高,对钢板的焊接性能不利;中国发明专利申请CN201811259167.4公开了“一种少量微合金化元素调质型高强韧中厚钢板”,其采用在线淬火+离线回火热处理工艺生产屈服强度≥730MPa的高强钢板,该方法生产的钢板强度级别较低,不能满足工程机械行业的迅猛发展;而且该方法采用在线淬火+离线回火工艺生产高强韧性钢板,较调质工艺稳定性差。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种经济型900MPa级超高强钢板及其生产方法,通过优化成分设计和工艺改进,生产出强韧性优良、内部组织均匀、焊接性能良好且成本低廉的900MPa级超高强调质钢板。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种经济型900MPa级超高强调质钢板,所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:
C:0.155~0.175%,Si:0.10~0.30%,Mn:1.20~1.40%,P≤0.013%,S≤0.003%,Nb:0.020~
0.030%,Ti:0.010~0.020%,Cr:0.20~0.40%,Mo:0.30~0.40%,B:0.0010~0.0020%,Als:
0.015~0.050%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
[0007] 一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,包括加热、轧制、冷却、离线淬火和回火处理工序;所述加热工序,连铸坯在加热炉加热,采用较高温轧制加热工艺,确保各合金元素全部溶解,加热段温度1230-1270℃,均热段温度1210-1250℃,总加热时间系数9-10min/cm。
[0008] 所述轧制工序,采用两阶段控制轧制模式;粗轧阶段开轧温度为1050-1100℃;精轧阶段开始时钢板的待温厚度大于等于钢板成品厚度的3.0倍;精轧阶段累计道次变形率≥65%,通过未再结晶区的大累计变形量,奥氏体晶粒内形成大量位错等缺陷,利于后续快冷段的形核和组织细化;终轧温度控制在800-840℃范围内。
[0009] 所述冷却工序,采用ACC冷却方式控制冷却,钢板的终冷温度为650-700℃。
[0010] 所述淬火处理工序,轧制后的钢板再加热温度为880-910℃,加热时间系数为1.8min/mm,保温时间为10~15min,钢板出炉后淬火至室温;淬火处理后得到板条氏体组织。
[0011] 所述回火处理工序,淬火后的钢板再加热温度至540-560℃,加热时间系数为4.0min/mm,保温时间为10~15min,钢板出炉后空冷至室温;回火处理后得到均匀细小的回火索氏体组织。
[0012] 本发明所述钢板厚度规格为10-30mm,屈服强度≥900MPa,抗拉强度940-1000MPa,延伸率≥12%,V型纵向-20℃冲击功≥120J,所生产的经济型900MPa级超高强调质钢板,低温冲击韧性和拉伸性能良好,焊接性能优良,组织均匀,性能稳定。
[0013] 本发明通过经济型化学成分设计,在炼钢过程中通过LF+RH双精炼控制,连铸过程中通过电磁搅拌、动态轻压下技术,轧制时采用两阶段控制轧制技术,ACC冷却工艺,加上离线淬火、高温回火工艺,生产得到成品厚度规格为10-30mm钢板。工艺过程分析如下:(1)本发明所述经济型化学成分设计,既要实现钢板900MPa强度级别,又要实现合金减量化:碳是对钢板淬透性影响最大的元素,精确控制碳含量,保证了钢板强度指标,又满足了性能稳定性目标;同时添加,硼在钢中的主要作用是也增加钢的淬透性,从而节约铬、钼等稀贵金属,0.0010-0.0020wt%含量的硼可以代替0.30%的铬或0.20%的钼,但是,因钼能防止或降低回火脆性,而硼却略有促进回火脆性的倾向,故不能用硼将钼完全代替。
[0014] (2)在炼钢过程中通过LF+RH双精炼控制,连铸过程中通过电磁搅拌、动态轻压下控制技术,得到内部质量优良的铸坯
[0015] (3)本发明所述加热工序,连铸坯在加热炉加热,采用阶梯式增温的加热方式,预热段温度控制在850℃以下,一加热段温度升温至950-1150℃,二加热段温度采用高温加热1230-1270℃,确保各合金元素全部溶解,均热段温度1210-1250℃,总加热时间系数9-
10min/cm,确保铸坯温度均匀。
[0016] (4)两阶段控制轧制技术,粗轧阶段采用高温大压下轧制技术,开轧温度为1050-1100℃;粗轧阶段在再结晶区轧制,保证有足够的驱动获得细小的原始奥氏体晶粒;精轧阶段在未再结晶区轧制,精轧阶段开始时钢板的待温厚度大于等于钢板成品厚度的3.0倍,精轧阶段累计道次变形率≥65%,通过未再结晶区的大累计变形量,使奥氏体晶界面积和变形带密度明显增加,且奥氏体晶粒内形成大量位错等缺陷,利于后续快冷段的形核和组织细化;终轧温度控制在800-840℃范围内。
[0017] (5)ACC冷却方式控制技术,为获得较细小的组织,钢板的终冷温度为650-700℃。
[0018] (6)把此轧态下钢板进行离线淬火+回火双重热处理工艺可以得到综合性能良好的900MPa级超高强钢板。所述淬火处理工序,加热温度以钢的相变临界点为依据,轧制后的钢板再加热温度880-910℃,加热时间系数为1.8min/mm,保温时间为10~15min,加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒,钢板出炉后淬火至室温,即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织;淬火后钢板内应力大,很脆,必须进行回火,淬火后的钢板再加热温度至540-560℃,加热时间系数为4.0min/mm,保温时间为10~15min,钢板出炉后空冷至室温,以便消除应力,增加韧性,调整强度,回火处理后得到均匀细小的回火索氏体组织;这种组织是在铁素体基体上均匀分布着粒状碳化物,粒状碳化物起弥散强化作用,溶于铁素体中的合金元素起到固溶强化作用,保证了钢具有较高的屈服强度和疲劳强度。这种组织均匀性好,减少了裂纹在局部薄弱地区形成的可能性,可以保证具有良好的塑性和韧性。
[0019] 采用本发明可以得到经济型、强韧性良好匹配的900MPa级超高强调质钢板,其屈服强度≥900MPa,抗拉强度940-1000MPa,延伸率≥12%,V型纵向-20℃冲击功≥120J,弯曲试样无裂纹。
[0020] 采用上述技术方案产生的有益效果在于:(1)本发明采用无Ni、V贵金属元素,生产900MPa级超高强钢板,大大降低了生产成本,在同类企业中具有较强的竞争优势。(2)通过合理的离线淬火+回火工艺,弥补了无Ni、V贵金属元素造成的损失,使钢板具体良好的综合性能,满足用户对高强度、优良低温冲击韧性、良好焊接性能的要求,应用前景广阔。(3)强韧性匹配良好,屈服强度≥900MPa,抗拉强度940-1000MPa,延伸率≥12%,V型纵向-20℃冲击功≥120J,弯曲试样无裂纹。(4)本发明适用于10-30mm厚度规格900MPa级超高强钢板的生产方法。
附图说明
[0021] 图1是实施例1中10mm厚度900MPa级超高强钢的1000×显微组织图;图2是实施例2中12mm厚度900MPa级超高强钢的1000×显微组织图;
图3是实施例3中16mm厚度900MPa级超高强钢的1000×显微组织图;
图4是实施例4中20mm厚度900MPa级超高强钢的1000×显微组织图;
图5是实施例5中25mm厚度900MPa级超高强钢的1000×显微组织图;
图6是实施例6中30mm厚度900MPa级超高强钢的1000×显微组织图。

具体实施方式

[0022] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。本申请实施例均采用连铸坯,铸坯厚度为250-260mm。
[0023] 实施例1本实施例所述经济型900MPa级超高强钢板成品厚度为10mm;一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,所述方法包括化学成分设计、加热、轧制、冷却、离线淬火、回火处理工序,具体步骤如下:
(1)所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:C:0.165%,Si:0.15%,Mn:1.35%,P:
0.009%,S≤0.003%,Nb:0.023%,Ti:0.012%,Cr:0.30%,Mo:0.33%,B:0.0017%,Als:0.040%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
[0024] (2)加热工序,加热段温度1240℃,均热段温度1230℃,铸坯厚度250mm,总加热时间系数9min/mm,总加热时间225min。
[0025] (3)轧制工序,粗轧阶段开轧温度为1065℃;钢板的待温厚度为40mm;精轧阶段累计道次变形率75%,终轧温度控制在840℃。
[0026] (4)冷却工序,采用ACC冷却方式控制冷却,钢板的终冷温度650℃。
[0027] (5)淬火处理工序,轧制后的钢板再加热温度为880℃,加热时间系数1.8min/mm,保温时间15min,钢板总在炉时间33min,钢板出炉后淬火至室温。
[0028] (6)回火处理工序,淬火后的钢板再加热温度至560℃,加热系数为4.0min/mm,保温时间为10min,钢板总在炉时间为50min,钢板出炉后空冷至室温。
[0029] 本实施例得到钢板屈服强度964MPa,抗拉强度998MPa,延伸率16.0%,V型纵向-20℃冲击功186J/194J/198J,弯曲试验合格,所生产的经济型900MPa级超高强钢强度高,冲击韧性和拉伸塑性良好,性能稳定;图1显示,本实施例生产的钢板组织均匀,均为细小回火索氏体组织。
[0030] 实施例2本实施例所述经济型900MPa级超高强钢板成品厚度为12mm;一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,所述方法包括化学成分设计、加热、轧制、冷却、离线淬火、回火处理工序,具体步骤如下:
(1)所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:C:0.163%,Si:0.22%,Mn:1.33%,P:
0.0012%,S≤0.0018%,Nb:0.026%,Ti:0.014%,Cr:0.28%,Mo:0.31%,B:0.0014%,Als:
0.050%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
[0031] (2)加热工序,加热段温度1245℃,均热段温度1225℃,铸坯厚度260mm,总加热时间系数9min/mm,总加热时间234min。
[0032] (3)轧制工序,粗轧阶段开轧温度为1075℃;钢板的待温厚度为48mm;精轧阶段累计道次变形率75%,终轧温度控制在835℃。
[0033] (4)冷却工序,采用ACC冷却方式控制冷却,钢板的终冷温度660℃。
[0034] (5)淬火处理工序,轧制后的钢板再加热温度为885℃,加热时间系数1.8min/mm,保温时间13min,钢板总在炉时间35min,钢板出炉后淬火至室温。
[0035] (6)回火处理工序,淬火后的钢板再加热温度至555℃,加热系数为4.0min/mm,保温时间为12min,钢板总在炉时间为60min,钢板出炉后空冷至室温。
[0036] 本实施例得到钢板屈服强度945MPa,抗拉强度975MPa,延伸率17.0%,V型纵向-20℃冲击功196J/215J/210J,弯曲试验合格,所生产的经济型900MPa级超高强钢强度高,冲击韧性和拉伸塑性良好,性能稳定;图2显示,本实施例生产的钢板组织均匀,均为细小回火索氏体组织。
[0037] 实施例3本实施例所述经济型900MPa级超高强钢板成品厚度为16mm;一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,所述方法包括化学成分设计、加热、轧制、冷却、离线淬火、回火处理工序,具体步骤如下:
(1)所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:C:0.160%,Si:0.20%,Mn:1.25%,P:
0.011%,S≤0.002%,Nb:0.025%,Ti:0.015%,Cr:0.25%,Mo:0.35%,B:0.0015%,Als:0.035%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
[0038] (2)加热工序,加热段温度1250℃,均热段温度1220℃,铸坯厚度258mm,总加热时间系数9.6min/mm,总加热时间248min。
[0039] (3)轧制工序,粗轧阶段开轧温度为1070℃;钢板的待温厚度为50mm;精轧阶段累计道次变形率68%,终轧温度控制在830℃。
[0040] (4)冷却工序,采用ACC冷却方式控制冷却,钢板的终冷温度670℃。
[0041] (5)淬火处理工序,轧制后的钢板再加热温度为890℃,加热时间系数1.8min/mm,保温时间10min,钢板总在炉时间39min,钢板出炉后淬火至室温。
[0042] (6)回火处理工序,淬火后的钢板再加热温度至550℃,加热系数为4.0min/mm,保温时间为15min,钢板总在炉时间为79min,钢板出炉后空冷至室温。
[0043] 本实施例得到钢板屈服强度956MPa,抗拉强度981MPa,延伸率16.5%,V型纵向-20℃冲击功205J/233J/254J,弯曲试验合格,所生产的经济型900MPa级超高强钢强度高,冲击韧性和拉伸塑性良好,性能稳定;图3显示,本实施例生产的钢板组织均匀,均为细小回火索氏体组织。
[0044] 实施例4本实施例所述经济型900MPa级超高强钢板成品厚度为20mm;一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,所述方法包括化学成分设计、加热、轧制、冷却、离线淬火、回火处理工序,具体步骤如下:
(1)所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:C:0.155%,Si:0.10%,Mn:1.30%,P:
0.010%,S≤0.0025%,Nb:0.030%,Ti:0.017%,Cr:0.20%,Mo:0.40%,B:0.0013%,Als:0.020%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
[0045] (2)加热工序,加热段温度1230℃,均热段温度1210℃,铸坯厚度256mm,总加热时间系数9.5min/mm,总加热时间243min。
[0046] (3)轧制工序,粗轧阶段开轧温度为1050℃;钢板的待温厚度为60mm;精轧阶段累计道次变形率66.7%,终轧温度控制在820℃。
[0047] (4)冷却工序,采用ACC冷却方式控制冷却,钢板的终冷温度675℃。
[0048] (5)淬火处理工序,轧制后的钢板再加热温度为895℃,加热时间系数1.8min/mm,保温时间12min,钢板总在炉时间48min,钢板出炉后淬火至室温。
[0049] (6)回火处理工序,淬火后的钢板再加热温度至555℃,加热系数为4.0min/mm,保温时间为10min,钢板总在炉时间为90min,钢板出炉后空冷至室温。
[0050] 本实施例得到钢板屈服强度946MPa,抗拉强度994MPa,延伸率17.0%,V型纵向-20℃冲击功201J/207J/178J,弯曲试验合格,所生产的经济型900MPa级超高强钢强度高,冲击韧性和拉伸塑性良好,性能稳定;图4显示,本实施例生产的钢板组织均匀,均为细小回火索氏体组织。
[0051] 实施例5本实施例所述经济型900MPa级超高强钢板成品厚度为25mm;一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,所述方法包括化学成分设计、加热、轧制、冷却、离线淬火、回火处理工序,具体步骤如下:
(1)所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:C:0.170%,Si:0.25%,Mn:1.20%,P:
0.013%,S≤0.0022%,Nb:0.028%,Ti:0.010%,Cr:0.35%,Mo:0.30%,B:0.0010%,Als:0.050%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
[0052] (2)加热工序,加热段温度1260℃,均热段温度1240℃,铸坯厚度260mm,总加热时间系数10 min/mm,总加热时间260min。
[0053] (3)轧制工序,粗轧阶段开轧温度为1080℃;钢板的待温厚度为75mm;精轧阶段累计道次变形率66.7%,终轧温度控制在810℃。
[0054] (4)冷却工序,采用ACC冷却方式控制冷却,钢板的终冷温度680℃。
[0055] (5)淬火处理工序,轧制后的钢板再加热温度为900℃,加热时间系数1.8min/mm,保温时间10min,钢板总在炉时间55min,钢板出炉后淬火至室温。
[0056] (6)回火处理工序,淬火后的钢板再加热温度至560℃,加热系数为4.0min/mm,保温时间为13min,钢板总在炉时间为113min,钢板出炉后空冷至室温。
[0057] 本实施例得到钢板屈服强度952MPa,抗拉强度982MPa,延伸率15.5%,V型纵向-20℃冲击功166J/133J/177J,弯曲试验合格,所生产的经济型900MPa级超高强钢强度高,冲击韧性和拉伸塑性良好,性能稳定;图5显示,本实施例生产的钢板组织均匀,均为细小回火索氏体组织。
[0058] 实施例6本实施例所述经济型900MPa级超高强钢板成品厚度为30mm;一种经济型900MPa级超高强调质钢板的生产方法,所述方法包括化学成分设计、加热、轧制、冷却、离线淬火、回火处理工序,具体步骤如下:
(1)所述钢板的化学成分组成及质量百分含量为:C:0.175%,Si:0.30%,Mn:1.40%,P:
0.008%,S≤0.001%,Nb:0.020%,Ti:0.020%,Cr:0.40%,Mo:0.37%,B:0.0020%,Als:0.015%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
[0059] (2)加热工序,加热段温度1270℃,均热段温度1250℃,铸坯厚度250mm,总加热时间系数10min/mm,总加热时间250min。
[0060] (3)轧制工序,粗轧阶段开轧温度为1100℃;钢板的待温厚度为90mm;精轧阶段累计道次变形率66.7%,终轧温度控制在800℃。
[0061] (4)冷却工序,采用ACC冷却方式控制冷却,钢板的终冷温度700℃。
[0062] (5)淬火处理工序,轧制后的钢板再加热温度为910℃,加热时间系数1.8min/mm,保温时间15min,钢板总在炉时间69min,钢板出炉后淬火至室温。
[0063] (6)回火处理工序,淬火后的钢板再加热温度至550℃,加热系数为4.0min/mm,保温时间为15min,钢板总在炉时间为135min,钢板出炉后空冷至室温。
[0064] 本实施例得到钢板屈服强度944MPa,抗拉强度984MPa,延伸率16.0%,V型纵向-20℃冲击功126J/186J/176J,弯曲试验合格,所生产的经济型900MPa级超高强钢强度高,冲击韧性和拉伸塑性良好,性能稳定;图6显示,本实施例生产的钢板组织均匀,均为细小回火索氏体组织。
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