一種超高強鋼板的生產方法技術

一種超高強鋼板的生產方法，工藝路線采用轉爐煉鋼→爐外精煉→連鑄→加熱→軋制→加速冷卻→熱處理。鋼的化學組成質量百分比為：C=0.28～0.30，Si=0.90～1.20，Mn=1.50～1.60，P≤0.015，S≤0.010，Al≤0.020，Nb=0.02～0.03，V=0.055～0.065，Ti=0.045～0.060，Mo=0.55～0.65，B=0.0017～0.0022。鋼板成分設計簡潔，沒有添加大量的合金元素，降低了超高強鋼板的生產成本；采用Ti氧化物冶金技術，改善了鋼板的焊接性能；鋼板經Q+P處理后組織為超細板條馬氏體+納米級板條殘余奧氏體及沉淀出的復雜碳化物，鋼板強度和塑性的綜合性能優于雙相鋼、TRIP鋼及一般馬氏體型鋼；鋼板經輥式淬火機淬火后，板型良好；工序簡單、工藝易實現，解決了傳統淬火、回火不能生產超高強鋼板的難題，實現1800MPa級超高強鋼板的批量生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于煉鋼技術，是一種 超高強鋼板的生產方法。
技術介紹
超高強度鋼是指其抗拉強度在IOOOMPa以上，接近或超過2000MPa，總伸長率〉10 %，且價格較廉的結構鋼。傳統的淬火-回火工藝不能滿足高強度鋼兼具一定韌性和廉價的要求。目前，一般高強鋼基本上都是通過添加合金元素來使鋼種性能達標，這樣得到的高強鋼成本較高，不利于節能降耗。為了降低生產成本，增加經濟效益，必須不斷對新工藝、新技術進行試驗研究。珠光體(非形變態)和貝氏體組織較難使鋼的抗拉強度高達2000MPa，馬氏體組織當可勝任。為兼具一定韌性，應使鋼的組織呈位錯條狀馬氏體組織。半世紀以前已認識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；利用奧氏體的熱穩定化現象，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。實驗證明，氫脆裂紋受阻于fee奧氏體，經300 1回火含1.3 % Si的300M鋼(殘余奧氏體約3 %)對比4340鋼(殘奧〈2 %)，同樣析出ε碳化物，但應力腐蝕速率慢一個數量級。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等電鏡實驗結果，徐祖耀計算證明低碳鋼淬火時碳由馬氏體擴散至殘余奧氏體。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定至室溫以保證韌性。為阻礙Fe3C的析出，他們所設計的Q+P鋼中含有1% 2 %Si。徐祖耀在Speer等Q+P工藝基礎上，弓丨入沉淀硬化機制，初步提出Q+P+T工藝，即在鋼中添加碳化合物形成元素，淬火后經碳分配外，并使馬氏體內析出彌散復雜碳化物，獲得較高強度及韌性配合。研究表明，殘余奧氏體能有效提高材料的塑性和韌性，為在淬火鋼內得到一定量的穩定殘留奧氏體，提出熱處理時采用淬火(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間后，使其析出復雜碳化物，以增加強化作用。對O. 2%C-Mn-Ti-B進行了類似Q-P-T工藝的熱模擬試驗，并對熱模擬后的試樣進行了組織觀察，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O. 2%C-Mn-Ti-B進行了試驗研究，然后在各母板上切取兩個拉伸試樣、兩組沖擊試樣、一個金相試樣和一個硬度試樣，得到的性能如表I。從表中可看出，不僅強度比原來有所提高，而且沖擊、延伸率、硬度等比試驗前都有所提高。表I采用Q-P-T工藝對O. 2%C-Mn-Ti-B進行試驗的性能檢測結果"^ttEEW ξλill麗~1% 沖擊I沖擊I涵3 Si;ι.硬度2硬度3__ 131Μ541-1 3001213 1373 11.07 20 21 23 406 429 418 13ΗΑ541-1 ' 300' 1242 ' 1394 11.20 23 20 18 411 435 423 131ΑΑ541-2 4001052 1166 11.05 17 18 24 J57 360 351131Μ541-2 400105S 1170 1U7 25 23 13 355 3 358 通過上述試驗研究可知，采用Q-P-T工藝確實可以改善高強鋼的性能，而且還可減少合金元素添加量。因此，可通過Q-P-T工藝在O. 15%左右的碳含量高強鋼的試制，優化在少加合金元素的基礎上來達到IlOOMPa級以上的超高強鋼化學成分，以降低高強鋼的生產成本，同時提高高強鋼的塑性和韌性。 中國專利申請200610018011. 8“易焊接調質高強度鋼板及其生產方法”，中國專利申請200710193023. 9“一種高強度鋼板及其制備方法”，中國專利申請200710193027. 7“高強度鋼板及其制備方法”，分別為80kg、100kg、110kg級高強鋼板生產技術，采用離線淬火+回火工藝(Q+T)，鋼板最終組織為回火馬氏體。以上專利中鋼板成分添加了高含量的Mo、Ni、V、Ti、Nb等貴重合金，以保證鋼板性能及工藝的適應性，生產成本高。所以，現有技術中高強鋼板生產存在的問題是高強鋼板成分中添加了高含量的Mo、Ni、V、Ti、Nb等貴重合金，以保證鋼板性能及工藝的適應性，鋼板生產成本高；高強鋼板強度達IOOOMPa時，鋼板塑性及韌性差，其延伸率小于10% ;目前(Q+T)及TMCP生產工藝已不能生產IlOOMPa以上高強度鋼板滿足制造行業的需求；1200Mpa以上超高強度寬厚板目前沒有批量生產的成熟工藝及生產方法。
技術實現思路
本專利技術旨在提供，采用Q+P工藝生產厚度為8 60mm低成本的ISOOMPa級超高強度結構鋼板，滿足制造行業的需求，實現節能降耗、綠色鋼鐵的理念。其特點為簡潔的成分設計；屈服強度不低于1800MPa、抗拉強度不低于1900 MPa、延伸率大于10%、-20°C縱向沖擊不小于47J ;鋼板組織為穩定的細小板條馬氏體及殘余奧氏體，并分布有共格及半共格的碳化物，以提高鋼板強度及強韌性的合理配合。專利技術的技術方案，工藝路線采用轉爐煉鋼一爐外精煉一連鑄一加熱一軋制一加速冷卻一熱處理。鋼的化學組成質量百分比為C=0.28 O.30，Si=O. 90 I. 20，Mn=L 50 I. 60，P 彡 O. 015，S 彡 O. 010，Al ( O. 020，Nb=O. 02 O.03，V=O. 055 O. 065，Ti=O. 045 O. 060，Mo=O. 55 O. 65，B=O. 0017 O. 0022。工藝步驟為 (I)轉爐煉鋼鐵水預處理后硫含量s<0. 010%，溫度彡1250°C，鐵水如轉爐前必須將渣扒干凈；轉爐終點控制C-T協調出鋼，P ( O. 012%，S彡O. 015%，出鋼時間4 7min,出鋼1/5加入硅鐵和錳鐵對鋼液進行脫氧，除Al以外的合金按正常要求添加，出鋼2/5加完合金，出鋼結束后視終點氧含量加入適量的改質劑和石灰。(2)爐外精煉LF爐精煉采用氧化物冶金技術對鋼液進行造渣和脫氧操作，精煉后期根據LF爐鋼液試樣成份補加V-Fe、Nb-Fe, Ti-Fe合金進行成分微調，出站前喂入適量的Si-Ca線，吹Ar5min后加入B-Fe=O. 018 O. 020 ；VD抽取真空開始后的前5min內，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以下保真空循環脫氣15min以上。(3)連鑄液相線1498°C，中包過熱度控制5 15°C，連鑄拉速采用中板鑄坯生產典拉速，生產連鑄坯厚度300mm，連鑄全程實行保護澆鑄。(4)加熱加熱溫度1180 1200°C，出爐板坯心部溫度大于1150°C，加熱速度9 llmin/cm,總在爐時間大于5h。(5)軋制粗軋采用高溫、大壓下、慢速軋制技術，壓下規程編制按軋機的能力選用最大道次壓下量，最大道次壓下率達15%以上，開軋溫度1040 1070°C，終軋溫度960 9800C ;精軋累計壓下率大于60%，最后三道次壓下率大于本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超高強鋼板的生產方法，工藝路線采用轉爐煉鋼→爐外精煉→連鑄→加熱→軋制→加速冷卻→熱處理，其特征在于：鋼的化學組成質量百分比為：C=0.28～0.30，Si=0.90～1.20，Mn=1.50～1.60，P≤0.015，？S≤0.010，Al≤0.020，Nb=0.02～0.03，V=0.055～0.065，Ti=0.045～0.060，Mo=0.55～0.65，B=0.0017～0.0022，工藝步驟為：（1）轉爐煉鋼：鐵水預處理后硫含量S≤0.010%，溫度≥1250℃，鐵水如轉爐前必須將渣扒干凈；轉爐終點控制C？T協調出鋼，P≤0.012%，S≤0.015%，出鋼時間4～7min，出鋼1/5加入硅鐵和錳鐵對鋼液進行脫氧，除Al以外的合金按正常要求添加，出鋼2/5加完合金，出鋼結束后視終點氧含量加入適量的改質劑和石灰；（2）爐外精煉：LF爐精煉采用氧化物冶金技術對鋼液進行造渣和脫氧操作，精煉后期根據LF爐鋼液試樣成份補加V？Fe、Nb？Fe、Ti？Fe合金進行成分微調，出站前喂入適量的Si？Ca線，吹Ar5min后加入B？Fe=0.018～0.020；VD抽取真空開始后的前5min內，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0.5tor以下保真空循環脫氣15min以上；（3）連鑄：液相線1498℃，中包過熱度控制5～15℃，連鑄拉速采用中板鑄坯生產典拉速，生產連鑄坯厚度300mm，連鑄全程實行保護澆鑄；（4）加熱：加熱溫度1180～1200℃，出爐板坯心部溫度大于1150℃，加熱速度9～11min/cm，總在爐時間大于5h；（5）軋制：粗軋采用高溫、大壓下、慢速軋制技術，壓下規程編制按軋機的能力選用最大道次壓下量，最大道次壓下率達15%以上，開軋溫度1040～1070℃，終軋溫度960～980℃；精軋累計壓下率大于60%，最后三道次壓下率大于12%，開軋溫度820～830℃，終軋溫度790～820℃；（6）加速冷卻：軋后ACC冷卻選擇強冷工藝，開冷溫度760～780℃，冷卻至510～550℃空冷，冷卻速度4～19℃/S；（7）熱處理：淬火溫度900～920℃，在爐時間按1.4～1.6min/mm×板厚min計算，淬火機速度25～45m/min，鋼板淬火后溫度250～310℃，快速送入回火爐進行碳分配；碳分配溫度190～210℃，在爐時間按0.8min/mm×板厚min計算；出爐后空冷。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊云清，周海斌，唐衛紅，陳衛金，楊俊，雷輝，于青，唐治宇，金貴才，
申請(專利權)人：湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司，
類型：發明
國別省市：