高韌性高強(qiáng)度鋼板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高韌性高強(qiáng)度鋼板，其材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括：C0.05～0.09%、Si0.10～0.30%、Mn1.70～2.00%、Nb0.04～0.07%、Ti0.06～0.12%、稀土RE0.001～0.003%、酸溶鋁Als0.030～0.040%、P≤0.015%、S≤0.005%，余量為Fe。本發(fā)明還公開了一種高韌性高強(qiáng)度鋼板的制備方法，包括：連鑄坯加熱、軋制、冷卻和卷取。本發(fā)明的高韌性高強(qiáng)度鋼板具有良好的熱切割性、冷彎性和焊接性，適用于大型工程機(jī)械諸如集裝箱、起重機(jī)、挖掘機(jī)、自卸車等設(shè)備承重的結(jié)構(gòu)梁部位。
【專利說明】高韌性高強(qiáng)度鋼板及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，具體地說，涉及一種高韌性高強(qiáng)度鋼板及其制備方法。 【背景技術(shù)】[0002]目前工程機(jī)械用高強(qiáng)度鋼板被廣泛用于要求強(qiáng)度高、韌性好的工程、采礦等機(jī)械產(chǎn)品上，如集裝箱、起重機(jī)、挖掘機(jī)、自卸車及各種礦山機(jī)械等。工程機(jī)械用高強(qiáng)度鋼板的代表BS600MC系列鋼板，屈服強(qiáng)度約為650MPa，抗拉強(qiáng)度約為740MPa，其缺點(diǎn)是鋼的沖擊韌性、冷彎性和焊接性還有待提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高韌性高強(qiáng)度鋼板，具有良好綜合力學(xué)性能和焊接性能。[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:[0005]一種高韌性高強(qiáng)度鋼板，其材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.05~0.09%、Si0.10 ~0.30%、Mnl.70 ~2.00%、Nb0.04 ~0.07%、Ti0.06 ~0.12%、稀土 RE0.001 ~0.003%、酸溶鋁 Als0.030 ~0.040%、P ≤ 0.015%、S ( 0.005%，余量為 Fe。[0006]進(jìn)一步，所述高韌性高強(qiáng)度鋼板材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量還包括: Mo0.10 ~0.30% 和 / 或者 B0.0010 ~0.0020%。[0007]進(jìn)一步:所述稀土 RE為Ce。[0008]進(jìn)一步:所述高韌性高強(qiáng)度鋼板材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.05%、 Si0.30%、Μη2.00%、P0.010%、S0.005%、Als0.030%、Nb0.040%、Ti0.12%、B0.0020% 和 Ce0.0010% ；或者，C0.08%、Si0.15%、Mnl.80%、P0.008%、S0.005%、Als0.038%、Nb0.06%、 Ti0.070%、Mo0.10%、B0.0015% 和 Ce0.0015% ;或者，C0.07%、Si0.10%、Mnl.85%、P0.013%、 S0.005%、Als0.034%、Nb0.070%、Ti0.060%、Μο0.15% 和 Ce0.0020% ;或者，C0.09%、Si0.20%、 Mnl.70%、P0.015%、S0.003%、Als0.040%、Nb0.05%、Ti0.090%、Mo0.30%、B0.0010% 和 Ce0.0030%。[0009]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種高韌性高強(qiáng)度鋼板的制備方法，可以制備具有良好綜合力學(xué)性能和焊接性能的高韌性高強(qiáng)度鋼板。[0010]本發(fā)明的另一技術(shù)方案如下:[0011]一種高韌性高強(qiáng)度鋼板的制備方法，包括:連鑄坯加熱、軋制、冷卻和卷取，制備得到的所述高韌性高強(qiáng)度鋼板的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.05~0.09%、Si0.10~0.30%、Mnl.70 ~2.00%、Nb0.04 ~0.07%、Ti0.06 ~0.12%、稀土 RE0.001 ~0.003%、酸溶鋁 Als0.030 ~0.040%、P ≤ 0.015%、S ≤ 0.005%，余量為 Fe。[0012]進(jìn)一步，制備得到的所述高韌性高強(qiáng)度鋼板的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量還包括: Mo0.10 ~0.30% 和 / 或者 B0.0010 ~0.0020%。[0013]進(jìn)一步:所述連鑄坯加熱的溫度為1250°C，所述連鑄坯加熱的時間為260~320mino[0014]進(jìn)一步:所述軋制包括粗軋和精軋，所述粗軋采用2機(jī)架軋機(jī)粗軋，所述粗軋的開軋溫度為1170~1220°C，所述粗軋的終軋溫度為1020~1070°C ;所述精軋采用7機(jī)架連續(xù)變凸度(Continuously variable crown, cvc)軋機(jī)精軋,所述精軋的開軋溫度為960~ 980°C，所述精軋的終軋溫度為900~940°C。[0015]進(jìn)一步:所述冷卻采用層流冷卻，所述冷卻的時間為15s ;所述卷取的溫度為 550 ~580O。[0016]進(jìn)一步，制備得到的所述高韌性高強(qiáng)度鋼板的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括: C0.05%、Si0.30%、Μη2.00%、P0.010%、S0.005%、Als0.030%、Nb0.040%、Ti0.12%、B0.0020% 和 Ce0.0010% ;或者，C0.08%、Si0.15%、Mnl.80%、P0.008%、S0.005%、Als0.038%、Nb0.06%、 Ti0.070%、Mo0.10%、B0.0015% 和 Ce0.0015% ;或者，C0.07%、Si0.10%、Mnl.85%、P0.013%、 S0.005%、Als0.034%、Nb0.070%、Ti0.060%、Μο0.15% 和 Ce0.0020% ;或者，C0.09%、Si0.20%、 Mnl.70%、P0.015%、S0.003%、Als0.040%、Nb0.05%、Ti0.090%、Mo0.30%、B0.0010% 和 Ce0.0030%。[0017]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:[0018]1、本發(fā)明的高韌性高強(qiáng)度鋼板具有良好的熱切割性、冷彎性和焊接性，適用于大型工程機(jī)械諸如集裝箱、起重機(jī)、挖掘機(jī)、自卸車等設(shè)備承重的結(jié)構(gòu)梁部位。[0019]2、本發(fā)明的高韌性高強(qiáng)度鋼板的屈服強(qiáng)度為670~750HB，抗拉強(qiáng)度為760~ 880MPa，_20°C低溫沖擊功為60J以上，180°彎曲無裂紋，純凈度高，韌性好，強(qiáng)度高?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的高韌性高強(qiáng)度鋼板的金相組織圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0021]用于制備本發(fā)明的高韌性高強(qiáng)度鋼板的連鑄坯是由以下工序制備:將鐵水進(jìn)行脫硫預(yù)處理，采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉使鐵水脫碳、脫磷得到鋼水，轉(zhuǎn)爐冶煉全程吹氬，終點(diǎn)目標(biāo)溫度為1660~1680°C。然后將轉(zhuǎn)爐冶煉后鋼水進(jìn)行LF爐外精煉，精煉周期為38~40 分鐘。將LF爐外精煉后的鋼水通過RH爐真空脫氣，純脫氣時間要求大于5min。然后將RH 爐真空脫氣后的鋼水進(jìn)行板坯連鑄，過熱度15~35°C。之后進(jìn)行板坯清理、緩冷，及連鑄坯質(zhì)量檢查。[0022]質(zhì)量合格的連鑄坯用于制備本發(fā)明的高韌性高強(qiáng)度鋼板。具體步驟如下:[0023]步驟S1:板坯加熱[0024]加熱的溫度為1250°C，加熱的時間為260~320min，將加熱后的板坯進(jìn)行高壓水除磷。
[0025]步驟S2:軋制[0026]通過定寬壓力機(jī)定寬，采用2機(jī)架粗軋，7機(jī)架CVC精軋。粗軋的開軋溫度為 1170~1220°C、終軋溫度為1020~1070°C ;精軋的開軋溫度為960~980°C，終軋溫度為 900 ~940。。。[0027]步驟S3:冷卻及卷取[0028]采用層流冷卻，冷卻時間為15s，然后卷取，卷取溫度為550~580°C。最后進(jìn)行質(zhì)量檢查，合格的即得稀土處理的高韌性高強(qiáng)度鋼板。[0029]制備得到的高韌性高強(qiáng)度鋼板的材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.05~0.09%、Si0.10 ~0.30%、Mnl.70 ~2.00%、Nb0.04 ~0.07%、Ti0.06 ~0.12%、稀土 RE0.001 ~0.003%、酸溶鋁 Als0.030 ~0.040%, P ≤ 0.015%, S≤ 0.005%，余量為 Fe。制備得到的高韌性高強(qiáng)度鋼板的材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量還可以包括Mo0.10~0.30% 和/或者B0.0010~0.0020%ο其中，稀土 RE優(yōu)選為Ce。[0030]在用稀土處理的高韌性高強(qiáng)度鋼板中，Nb的主要作用是細(xì)化鋼的晶粒，固溶強(qiáng)化基體，提高淬透性；Ti的作用除了沉淀強(qiáng)化，提高鋼的強(qiáng)度以外，它可以固氮，形成細(xì)小的氮化鈦微粒，在高溫時抑制奧氏體晶粒長大，并且在后續(xù)加工的過程中(加熱、熱軋過程中和焊接加工中)仍然保持相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定的作用為細(xì)化鋼的晶粒，固溶強(qiáng)化基體，提高淬透性，提高沖擊韌性；稀土元素的作用為細(xì)化鋼的晶粒，凈化鋼液和稀土元素協(xié)同作用，能進(jìn)一步細(xì)化鋼的晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和韌性；Nb、B和稀土元素交互協(xié)同作用，能凈化鋼液， 而且顯著細(xì)化鋼的晶粒，提高鋼的強(qiáng)度，提高沖擊韌性以及淬透性；Mo、Mn、Si的主要作用是提高鋼的淬透性，固溶強(qiáng)化;A1和Si作用為凈化鋼液。[0031]實(shí)施例1[0032]連鑄坯制備:將鐵水進(jìn)行脫硫預(yù)處理，采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉使鐵水脫碳、脫磷得到鋼水，轉(zhuǎn)爐冶煉全程吹気，終點(diǎn)目標(biāo)溫度為1660~1680°C。然后將轉(zhuǎn)爐冶煉后鋼水進(jìn)行 LF爐外精煉，精煉周期為38~40分鐘。將LF爐外精煉后的鋼水通過RH爐真空脫氣，純脫氣時間要求大于5min。然后將RH爐真空脫氣后的鋼水進(jìn)行板還連鑄,過熱度15~35°C。 之后進(jìn)行板坯清理、緩冷，及連鑄坯質(zhì)量檢查。[0033]連鑄坯制備高韌性高強(qiáng)度鋼板:板坯加熱的溫度為1250 °C，加熱的時間為 260min,將加熱后的板還進(jìn)行高壓水除磷。通過定寬壓力機(jī)定寬,采用2機(jī)架粗軋,7機(jī)架 CVC精軋。粗軋的開軋溫度為1190°C、終軋溫度為1030°C;精軋的開軋溫度為960°C，終軋溫度為900°C。加密層流冷卻，冷卻時間為15s。之后進(jìn)行卷取、質(zhì)量檢查，卷取溫度為560°C， 即得稀土處理的高韌性高強(qiáng)度鋼板。實(shí)施例1的高韌性高強(qiáng)度鋼板的材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.05%、Si0.30%、Μη2.00%、P0.010%、S0.005%、Als0.030%、Nb0.040%、 Ti0.12%, B0.0020% 和 Ce0.0010%，余量為 Fe。[0034]如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例1的高韌性高強(qiáng)度鋼板的金相組織圖。從圖1可以看出，該金相組織為以超細(xì)鐵素體、彌散析出第二相粒子和極少量貝氏體為主的顯微組織， 該金相組織的細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和相變強(qiáng)化作用綜合表現(xiàn)為鋼板的強(qiáng)度高，韌性好。[0035]對實(shí)施例1的高韌性高強(qiáng)度鋼板的力學(xué)性能進(jìn)行測試，其屈服強(qiáng)度為670MPa，抗拉強(qiáng)度為765MPa，_20°C低溫沖擊功為76~90J。[0036]實(shí)施例2[0037]連鑄坯制備:將鐵水進(jìn)行脫硫預(yù)處理，采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉使鐵水脫碳、脫磷得到鋼水，轉(zhuǎn)爐冶煉全程吹気，終點(diǎn)目標(biāo)溫度為1660~1680°C。然后將轉(zhuǎn)爐冶煉后鋼水進(jìn)行 LF爐外精煉，精煉周期為38~40分鐘。將LF爐外精煉后的鋼水通過RH爐真空脫氣，純脫氣時間要求大于5min。然后將RH爐真空脫氣后的鋼水進(jìn)行板還連鑄,過熱度15~35°C。之后進(jìn)行板坯清理、緩冷，及連鑄坯質(zhì)量檢查。[0038]連鑄坯制備高韌性高強(qiáng)度鋼板:板坯加熱的溫度為1250 °C，加熱的時間為 300min,將加熱后的板還進(jìn)行高壓水除磷。通過定寬壓力機(jī)定寬,采用2機(jī)架粗軋,7機(jī)架 CVC精軋。粗軋的開軋溫度為1170°C、終軋溫度為1020°C;精軋的開軋溫度為965°C，終軋溫度為910°C，加密層流冷卻，冷卻時間為15s。之后進(jìn)行卷取、質(zhì)量檢查，卷取溫度為565°C， 即得稀土處理的高韌性高強(qiáng)度鋼板。實(shí)施例2的高韌性高強(qiáng)度鋼板的材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.08%、Si0.15%、Mnl.80%、P0.008%、S0.005%、Als0.038%、Nb0.06%、 Ti0.070%、Mo0.10%, B0.0015% 和 Ce0.0015%，余量為 Fe。[0039]對實(shí)施例2的高韌性高強(qiáng)度鋼板的力學(xué)性能進(jìn)行測試，其屈服強(qiáng)度為705MPa，抗拉強(qiáng)度為780MPa，_20°C低溫沖擊功為95~110J。
[0040]實(shí)施例3
[0041]連鑄坯制備:將鐵水進(jìn)行脫硫預(yù)處理，采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉使鐵水脫碳、脫磷得到鋼水，轉(zhuǎn)爐冶煉全程吹気，終點(diǎn)目標(biāo)溫度為1660~1680°C。然后將轉(zhuǎn)爐冶煉后鋼水進(jìn)行 LF爐外精煉，精煉周期為38~40分鐘。將LF爐外精煉后的鋼水通過RH爐真空脫氣，純脫氣時間要求大于5min。然后將RH爐真空脫氣后的鋼水進(jìn)行板還連鑄,過熱度15~35°C。 之后進(jìn)行板坯清理、緩冷，及連鑄坯質(zhì)量檢查。[0042]連鑄坯制備高韌性高強(qiáng)度鋼板:板坯加熱的溫度為1250 °C，加熱的時間為 280min,將加熱后的板還進(jìn)行高壓水除磷。通過定寬壓力機(jī)定寬,采用2機(jī)架粗軋,7機(jī)架 CVC精軋。粗軋的開軋溫度為1200°C、終軋溫度為1050°C;精軋的開軋溫度為970°C，終軋溫度為920°C，加密層流冷卻，冷卻時間為15s。之后進(jìn)行卷取、質(zhì)量檢查，卷取溫度為550°C， 即得稀土處理的高韌性高強(qiáng)度鋼板。實(shí)施例3的高韌性高強(qiáng)度鋼板的材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.07%、Si0.10%、Mnl.85%、P0.013%、S0.005%、Als0.034%、Nb0.070%、 Ti0.060%、Μο0.15% 和 Ce0.0020%，余量為 Fe。[0043]對實(shí)施例3的高韌性高強(qiáng)度鋼板的力學(xué)性能進(jìn)行測試，其屈服強(qiáng)度為730MPa，抗拉強(qiáng)度為795MPa，_20°C低溫沖擊功為108~125J。[0044]實(shí)施例4[0045]連鑄坯制備:將鐵水進(jìn)行脫硫預(yù)處理，采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉使鐵水脫碳、脫磷得到鋼水，轉(zhuǎn)爐冶煉全程吹気，終點(diǎn)目標(biāo)溫度為1660~1680°C。然后將轉(zhuǎn)爐冶煉后鋼水進(jìn)行 LF爐外精煉，精煉周期為38~40分鐘。將LF爐外精煉后的鋼水通過RH爐真空脫氣，純脫氣時間要求大于5min。然后將RH爐真空脫氣后的鋼水進(jìn)行板還連鑄,過熱度15~35°C。 之后進(jìn)行板坯清理、緩冷，及連鑄坯質(zhì)量檢查。[0046]連鑄坯制備高韌性高強(qiáng)度鋼板:板坯加熱的溫度為1250 °C，加熱的時間為 320min,將加熱后的板還進(jìn)行高壓水除磷。通過定寬壓力機(jī)定寬,采用2機(jī)架粗軋,7機(jī)架 CVC精軋。粗軋的開軋溫度為1220°C、終軋溫度為1070°C ;精軋的開軋溫度為980°C，終軋溫度為940°C，加密層流冷卻，之后進(jìn)行卷取、質(zhì)量檢查，卷取溫度為580°C，即得稀土處理的高韌性高強(qiáng)度鋼板。實(shí)施例4的高韌性高強(qiáng)度鋼板的材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.09%、Si0.20%、Μη1.70%,P0.015%、S0.003%、Als0.040%、Nb0.05%、Ti0.090%、Mo0.30%、 B0.0010% 和 Ce0.0030%，余量為 Fe。[0047]對實(shí)施例4的高韌性高強(qiáng)度鋼板的力學(xué)性能進(jìn)行測試，其屈服強(qiáng)度為750MPa，抗拉強(qiáng)度為840MPa，-20°C 低溫沖擊功為112~170J。
【權(quán)利要求】
1.一種高韌性高強(qiáng)度鋼板，其特征在于，其材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括: C0.05 ~0.09%、Si0.10 ~0.30%、Mnl.70 ~2.00%、Nb0.04 ~0.07%、Ti0.06 ~0.12%、稀土 RE0.001 ~0.003%、酸溶鋁 Als0.030 ~0.040%、P ≤ 0.015%、S ≤ 0.005%，余量為 Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的高韌性高強(qiáng)度鋼板，其特征在于，其材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量還包括:Mo0.10~0.30%和/或者B0.0010~0.0020%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高韌性高強(qiáng)度鋼板，其特征在于:稀土元素RE為Ce。
4.如權(quán)利要求3所述的高韌性高強(qiáng)度鋼板，其特征在于:其材料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.05%,Si0.30%、Μη2.00%,P0.010%,S0.005%、Als0.030%、Nb0.040%、Ti0.12%、 B0.0020% 和 Ce0.0010% ;或者，C0.08%、Si0.15%、Mnl.80%、P0.008%、S0.005%、Als0.038%、 Nb0.06%、Ti0.070%、Mo0.10%、B0.0015% 和 Ce0.0015% ;或者，C0.07%、Si0.10%、Mnl.85%、 P0.013%、S0.005%、Als0.034%、Nb0.070%、Ti0.060%、Mo0.15% 和 Ce0.0020% ;或者，C0.09%、 Si0.20%、Mnl.70%、P0.015%、S0.003%、Als0.040%、Nb0.05%、Ti0.090%、Mo0.30%、B0.0010% 和 Ce0.0030%。
5.一種高韌性高強(qiáng)度鋼板的制備方法，其特征在于，包括:連鑄坯加熱、軋制、冷卻和卷取，制備得到的所述高韌性高強(qiáng)度鋼板的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.05~0.09%、Si0.10 ~0.30%、Mnl.70 ~2.00%、Nb0.04 ~0.07%、Ti0.06 ~0.12%、稀土 RE0.001 ~0.003%、酸溶鋁 Als0.030 ~0.040%、P ≤ 0.015%、S ≤ 0.005%，余量為 Fe。
6.如權(quán)利要求5所述的高韌性高強(qiáng)度鋼板的制備方法，其特征在于，制備得到的所述高韌性高強(qiáng)度鋼板的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量還包括:Mo0.10~0.30%和/或者 B0.0010 ~0.0020%。
7.如權(quán)利要求5或6所述的高韌性高強(qiáng)度鋼板的制備方法，其特征在于:所述連鑄坯加熱的溫度為1250°C，所述連鑄坯加熱的時間為260~320min。
8.如權(quán)利要求5或6所述的高韌性高強(qiáng)度鋼板的制備方法，其特征在于:所述軋制包括粗軋和精軋，所述粗軋采用2機(jī)架軋機(jī)粗軋，所述粗軋的開軋溫度為1170~1220°C，所述粗軋的終軋溫度為1020~1070°C ;所述精軋采用7機(jī)架連續(xù)變凸度軋機(jī)精軋，所述精軋的開軋溫度為960~980°C，所述精軋的終軋溫度為900~940°C。
9.如權(quán)利要求5或6所述的高韌性高強(qiáng)度鋼板的制備方法，其特征在于:所述冷卻采用層流冷卻，所述冷卻的時間為15s ;所述卷取的溫度為550~580°C。
10.如權(quán)利要求6所述的高韌性高強(qiáng)度鋼板的制備方法，其特征在于，制備得到的所述高韌性高強(qiáng)度鋼板的化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量包括:C0.05%、Si0.30%、Mn2.00%、 P0.010%、S0.005%、Als0.030%、Nb0.040%、Ti0.12%, B0.0020% 和 Ce0.0010% ;或者，C0.08%、 Si0.15%、Mnl.80%、P0.008%、S0.005%、Als0.038%、Nb0.06%、Ti0.070%、Mo0.10%、B0.0015% 和 Ce0.0015% ;或者，C0.07%、Si0.10%、Mnl.85%、P0.013%、S0.005%、Als0.034%、Nb0.070%、 Ti0.060%、Mo0.15% 和 Ce0.0020% ；或者，C0.09%、Si0.20%、Mnl.70%、P0.015%、S0.003%、 Als0.040%、Nb0.05%、Ti0.090%、Mo0.30%、B0.0010% 和 Ce0.0030%。
【文檔編號】C21D8/02GK103602894SQ201310558459
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】任麗芳, 袁曉鳴, 姜秉坤, 鄭永春, 寇沙沙, 王俊剛, 盧曉禹 申請人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司