具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條及其生產(chǎn)方法，其鋼種成分的重量百分含量為：C0.30%～0.50%，Si0.10%～0.40%，Mn0.70%～1.00%，P≤0.020%，S≤0.020%，Cr0.70%～1.20%，Mo0.10%～0.30%，余量為Fe和微量雜質(zhì)。本盤條的晶粒細(xì)小、均勻，韌脆轉(zhuǎn)變溫度較低，具有較高的材料強(qiáng)度和韌性。本盤條不添加其他貴重金屬且熱處理成本較低，具有生產(chǎn)成本低、使用成本低的特點(diǎn)。本方法通過調(diào)整加熱、精軋和吐絲溫度，以及冷卻速度，控制其奧氏體化程度和相變溫度，通過提高產(chǎn)品晶粒度，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度，來提高產(chǎn)品的低溫沖擊韌性。本方法無需增加設(shè)備和投資，不增加生產(chǎn)成本，充分利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝，具有成本低、產(chǎn)品使用成本低的特點(diǎn)。
【專利說明】具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼盤條，尤其是一種具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)環(huán)保問題的日益突出，能源供應(yīng)的漸趨緊張，風(fēng)力發(fā)電作為一種節(jié)能環(huán)保的可再生能源的發(fā)電方式之一，已越來越受到青睞。風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)不僅僅局限在陸地平臺(tái)發(fā)展，正在向海洋平臺(tái)邁進(jìn)。隨著風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用高強(qiáng)度螺栓的生產(chǎn)也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，風(fēng)電裝機(jī)容量的擴(kuò)大，對(duì)高強(qiáng)度螺栓性能指標(biāo)的要求也越來越高，不僅要求其具有高的強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)塑性和韌性要求也越來越高，尤其是深海低溫下的服役，要求低溫塑性非常嚴(yán)格，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求在-101°C進(jìn)行沖擊功檢測(cè)。常規(guī)的高強(qiáng)度螺栓用盤條在控軋控冷較寬裕的控制范圍內(nèi)，均能得到滿意的組織及性能，但作為風(fēng)電服役的高強(qiáng)度螺栓用盤條，采用常規(guī)控軋控冷方式往往不能使材料獲得理想的組織和性能，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)未淬透、組織不均勻，低溫韌性差等問題。我國(guó)幅員遼闊，海岸線長(zhǎng)，擁有豐富的風(fēng)能資源，風(fēng)能資源豐富的沿海及其島嶼，其可開發(fā)量約為10億kW，主要分布在遼寧、河北、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西和海南等省。從1996~2013年末，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘績(jī)H突破3000MW，風(fēng)電仍有很大發(fā)展空間，使得風(fēng)電用高強(qiáng)度螺栓具有很廣闊的市場(chǎng)需求，但風(fēng)電行業(yè)對(duì)螺栓性能指標(biāo)的更高要求有待于生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新。
[0003]由于低溫沖擊韌性要求較嚴(yán)格，大部分依賴進(jìn)口，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度用鋼盤條及其生產(chǎn)方法較少。專利號(hào)CN200810014488.8中公開了 “一種具有良好低溫沖擊韌性的加硼H型鋼及其制備方法”，其采用鈮合金化提高晶粒度，并加入硼來提高其淬透性，最終保證了 _40°C下的沖擊功；但大大增加生產(chǎn)成本。申請(qǐng)?zhí)?01310054382.1公開了 “一種提高40CrNiMoA材料低溫沖擊韌性的方法”，其通過對(duì)盤條進(jìn)行深冷及低溫回火處理，滿足了低溫-80°C的沖擊功要求；但比常規(guī)的下游熱處理工藝相比，成本增加，而且從牌號(hào)顯示添加了貴重的Ni。國(guó)際專利(PCT/KR2004/003107)中公開了一種用于冷鍛的鋼絲及其制造方法，該鋼絲具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性，再加入較高的Cr、Mo元素的同時(shí)，添加了 B元素，而且對(duì)下游熱處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化，增加成本及生產(chǎn)周期。
[0004]以上專利通過添加貴重金屬和加強(qiáng)下游熱處理工藝的手段，來提高風(fēng)電用高強(qiáng)度螺栓的低溫沖擊韌性。如何能夠在風(fēng)電用高強(qiáng)度螺栓用盤條的生產(chǎn)過程加以控制，利用鋼廠現(xiàn)有軋制設(shè)備，不添加其他貴重金屬，同時(shí)降低下游客戶熱處理成本，支撐我國(guó)風(fēng)電事業(yè)，是一個(gè)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用鋼廠現(xiàn)有軋制設(shè)備、成本低的具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條；本發(fā)明還提供了一種具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條的生產(chǎn)方法。[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的鋼種成分的重量百分含量為:C 0.30%~
0.50%, Si 0.10% ~0.40%, Mn 0.70% ~L 00%, P^0.020%, S^0.020%, Cr 0.70% ~L 20%,
Mo 0.10%~0.30%，余量為Fe和微量雜質(zhì)。
[0007]本發(fā)明所述盤條在_101°C的沖擊功為28J~40J。
[0008]本發(fā)明方法包括冶煉及連鑄工序，加熱工序，軋制工序，吐絲工序以及冷卻工序；所述冶煉及連鑄工序所得鋼坯成分的重量百分比為:c 0.30%~0.50%，Si 0.10%~0.40%，Mn 0.70% ~1.00%, P ≤ 0.020%, S≤ 0.020%, Cr 0.70% ~1.20%, Mo 0.10% ~0.30%,余量
為Fe和微量雜質(zhì)。
[0009]本發(fā)明方法所述加熱工序:將鋼坯加熱至1000~1100°C，保溫；
所述軋制工序:將鋼坯進(jìn)行粗中軋和精軋；進(jìn)精軋溫度為850~900°C ；
所述吐絲工序:吐絲溫度控制在800~850°C ；
所述冷卻工序:吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在0.5~1.50C /S。
[0010]本發(fā)明方法所述加熱工序中的保溫時(shí)間為70~130min。 [0011]本發(fā)明方法所述軋制工序中，鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精車L。
[0012]本發(fā)明方法采用的原理是:在高速軋機(jī)上采用低溫軋制，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，細(xì)化晶粒是目前唯一一種既提高材料強(qiáng)度又增加韌性的方法。鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度與鐵素體晶粒尺寸d-1/2成線性關(guān)系。細(xì)化晶粒提高材料韌性的機(jī)理:晶界是裂紋擴(kuò)展的阻力，當(dāng)晶粒變小時(shí)，晶界面積增加，從而界面前沿塞積的位錯(cuò)數(shù)變少，有利于減緩應(yīng)力集中，同時(shí)晶界面上的雜質(zhì)濃度也變小，沿晶脆性斷裂也減少了。
[0013]本發(fā)明方法采用較低加熱溫度，降低原始奧氏體晶粒，避免混晶；另外，在低的進(jìn)精軋溫度及冷卻初始溫度下，控制材料在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)精軋，彌散析出、細(xì)化晶粒，通過降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度實(shí)現(xiàn)低溫沖擊韌性的提高。
[0014]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明的晶粒細(xì)小、均勻，韌脆轉(zhuǎn)變溫度較低，具有較高的材料強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明不添加其他貴重金屬且熱處理成本較低，具有生產(chǎn)成本低、使用成本低的特點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明方法通過調(diào)整加熱、精軋和吐絲溫度，以及冷卻速度，控制其奧氏體化程度和相變溫度，通過提高產(chǎn)品晶粒度，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度，來提高產(chǎn)品的低溫沖擊韌性。本發(fā)明無需增加設(shè)備和投資，不增加生產(chǎn)成本，充分利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝，根據(jù)下游制造企業(yè)的低溫沖擊韌性的要求，采用合理控制軋制、冷卻工藝實(shí)現(xiàn)具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度用鋼盤條。
[0016]本發(fā)明通過控制軋制及冷卻工藝，提高并穩(wěn)定了產(chǎn)品低溫沖擊韌性，在形勢(shì)嚴(yán)峻的鋼鐵形勢(shì)下，為企業(yè)提升戰(zhàn)略地位，不斷占據(jù)高端客戶提供了保證。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所得廣品組織晶粒度顯微圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例3所得產(chǎn)品組織晶粒度顯微圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例5所得產(chǎn)品組織晶粒度顯微圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:本具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條采用下述生產(chǎn)方法。
[0020]( I)冶煉及連鑄工序:冶煉鋼水并連鑄成鋼坯，其成分按重量百分比為:C 0.35%，Si 0.19%, Mn 0.83%, P 0.020%, S 0.020%, Cr 0.94%, Mo 0.19%，其余為鐵。
[0021](2)加熱工序:將鋼坯加熱至1000°C，保溫時(shí)間120min。
[0022](3)軋制工序和吐絲工序:將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度875°C，四架減定徑；精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在850°C。
[0023](4)冷卻工序:進(jìn)入斯太爾摩 冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在1.(TC /S。
[0024]實(shí)施例2:本具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條采用下述生產(chǎn)方法。
[0025](I)冶煉及連鑄工序:冶煉鋼水并連鑄成鋼坯，其成分按重量百分比為:C 0.38%，Si 0.20%, Mn 0.85%, P 0.018%, S 0.020%, Cr 0.95%, Mo 0.20%，其余為鐵。
[0026](2)加熱工序:將鋼坯加熱至1050°C，保溫時(shí)間115min。
[0027](3)軋制工序和吐絲工序:將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度873°C，四架減定徑，精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在840°C。
[0028](4)冷卻工序:進(jìn)入斯太爾摩冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在0.8V /S。
[0029]實(shí)施例3:本具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條采用下述生產(chǎn)方法。
[0030](I)冶煉及連鑄工序:冶煉鋼水并連鑄成鋼坯，其成分按重量百分比為:C 0.42%，Si 0.19%, Mn 0.84%, P 0.020%, S 0.018%, Cr 0.93%, Mo 0.19%，其余為鐵。
[0031](2)加熱工序:將鋼坯加熱至1100°C，保溫時(shí)間llOmin。
[0032](3)軋制工序和吐絲工序:將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度880°C，四架減定徑，精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在845°C。
[0033](4)冷卻工序:進(jìn)入斯太爾摩冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在1.20C /S。
[0034]實(shí)施例4:本具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條采用下述生產(chǎn)方法。
[0035](I)冶煉及連鑄工序:冶煉鋼水并連鑄成鋼坯，其成分按重量百分比為:C 0.45%，Si 0.20%, Mn 0.86%, P 0.019%, S 0.019%, Cr 0.94%, Mo 0.21%，其余為鐵。
[0036](2)加熱工序:將鋼坯加熱至1050°C，保溫時(shí)間llOmin。
[0037](3)軋制工序和吐絲工序:將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度870°C，四架減定徑，精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在840°C。
[0038](4)冷卻工序:進(jìn)入斯太爾摩冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在0.9°C /S。
[0039]實(shí)施例5:本具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條采用下述生產(chǎn)方法。
[0040](I)冶煉及連鑄工序:冶煉鋼水并連鑄成鋼坯，其成分按重量百分比為:C 0.30%,Si 0.40%, Mn 0.70%, P 0.016%, S 0.018%, Cr 1.20%, Mo 0.10%，其余為鐵。
[0041](2)加熱工序:將鋼坯加熱至1080°C，保溫時(shí)間70min。
[0042](3)軋制工序和吐絲工序:將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度850°C，四架減定徑，精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在800°C。
[0043](4)冷卻工序:進(jìn)入斯太爾摩冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在0.5°C /S。
[0044]實(shí)施例6:本具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條采用下述生產(chǎn)方法。
[0045](I)冶煉及連鑄工序:冶煉鋼水并連鑄成鋼坯，其成分按重量百分比為:C 0.50%,Si 0.10%, Mn 1.00%, P 0.017%, S 0.015%, Cr 0.70%, Mo 0.30%，其余為鐵。
[0046](2)加熱工序:將鋼坯加熱至1020°C，保溫時(shí)間130min。
[0047](3)軋制工序和吐絲工序:將除磷后的鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋，進(jìn)精軋溫度900°C，四架減定徑，精軋結(jié)束后，吐絲溫度控制在820°C。
[0048](4)冷卻工序:進(jìn)入斯太爾摩冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開啟數(shù)量和風(fēng)機(jī)開度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在1.50C /S。
[0049]產(chǎn)品性能檢測(cè):圖1為實(shí)施例1所得產(chǎn)品組織晶粒度顯微圖；圖2為實(shí)施例3所得產(chǎn)品組織晶粒度顯微圖；圖3為實(shí)施例5所得產(chǎn)品組織晶粒度顯微圖；由圖1一圖3可見，其晶粒細(xì)小、均勻，能有效的提高材料強(qiáng)度、增加材料韌性。
[0050]實(shí)施例1一6所得Φ20mm盤條進(jìn)行常規(guī)熱處理后，加工為10*7.5*55 V型缺口，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ASTM A370-0方法，在-101°C進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)值如表1。
[0051]表1:實(shí)施例1一6的材料沖擊性能測(cè)試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條，其特征在于，其鋼種成分的重量百分含量為:C 0.30% ~0.50%, Si 0.10% ~0.40%, Mn 0.70% ~1.00%，P ≤ 0.020%, S ≤ 0.020%,Cr 0.70%~1.20%, Mo 0.10%~0.30%，余量為Fe和微量雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條，其特征在于:所述盤條在-101 °C的沖擊功為28J~40J。
3.一種具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條的生產(chǎn)方法，其特征在于:其包括冶煉及連鑄工序，加熱工序，軋制工序，吐絲工序以及冷卻工序；所述冶煉及連鑄工序所得鋼坯成分的重量百分比為:C 0.30%~0.50%, Si 0.10%~0.40%, Mn 0.70%~1.00%,P ≤ 0.020%, S ≤ 0.020%, Cr 0.70% ~1.20%, Mo 0.10% ~0.30%，余量為 Fe 和微量雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述加熱工序:將鋼坯加熱至1000~1100°C，保溫； 所述軋制工序:將鋼坯進(jìn)行粗中軋和精軋；進(jìn)精軋溫度為850~900°C ； 所述吐絲工序:吐絲溫度控制在800~850°C ； 所述冷卻工序:吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在0.5~1.50C /S。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述加熱工序中的保溫時(shí)間為70~130min。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的具有良好低溫沖擊韌性的高強(qiáng)度鋼盤條的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述軋制工序中，鋼坯進(jìn)行6+8道次粗中軋，4道次預(yù)精軋，8道次精軋。
【文檔編號(hào)】C21D8/06GK103952633SQ201410180818
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】陳繼林, 田新中, 陰峻峰, 張治廣, 劉振民, 李軍, 郭明儀, 戴永剛, 回士旭, 崔延文, 宋秀果, 賈東濤, 鐘保軍, 李寶秀 申請(qǐng)人:邢臺(tái)鋼鐵有限責(zé)任公司