460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼，它的化學(xué)成分按質(zhì)量百分數(shù)計為：C：0.03～0.09％、Si：0.10～0.40％、Mn：1.00～1.60％、Nb：0.01～0.03％、Ti：0.005～0.030％，Als：0.015～0.045％、B：0.0005～0.0030％、P≤0.015％，S≤0.007％，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；同時碳當(dāng)量≤0.35％。它的生產(chǎn)方法依次包括：冶煉、精煉、連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、控制冷卻、緩冷、成品。本發(fā)明的460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼性能好，碳當(dāng)量不大于0.35，而且成本低，生產(chǎn)過程簡單容易操作。
【專利說明】460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼板及其生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼生產(chǎn)工藝領(lǐng)域，具體是指460MPa級低合金高 強度結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源、化工、水電、建筑等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼市場需求日 益增大，而且為了滿足上述行業(yè)中工程結(jié)構(gòu)自重降低，裝載能力提高的發(fā)展趨勢，屈服強度 在460MPa、且具備較好焊接性能的鋼板（牌號Q460)用量越來越多。該強度級別的鋼板有 的以軋制后淬火+回火（調(diào)質(zhì)）的方式生產(chǎn)，有的以軋制后正火的方式生產(chǎn)，以上兩種生產(chǎn) 方式不僅碳含量在約〇. 16% (wt %，以下相同），碳當(dāng)量大多不低于0. 42%，還添加了 Mo、 Cr、Cu、Ni、V等貴合金元素，而且生產(chǎn)周期長，能耗高；有的雖然采用熱機械軋制（TMCP)的 方式生產(chǎn)，縮短了生產(chǎn)流程，但是其碳當(dāng)量大多在0.40%左右，并且碳含量> 0. 12%，而采 用TMCP的方式生產(chǎn)、且碳含量< 0. 10%的Q460鋼板又因 Mo、Cr、Cu、Ni、V等貴合金元素的 加入而成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼 及其生產(chǎn)方法，本發(fā)明的460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼性能好，碳當(dāng)量不大于0. 35,而 且成本低，生產(chǎn)過程簡單容易操作。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼，它的化學(xué)成 分按質(zhì)量百分數(shù)計為：C :0· 03 ?0· 09 %、Si :0· 10 ?0· 40 %、Mn :1. 00 ?L 60 %、Nb : 0. 01 ?0. 03 %、Ti :0. 005 ?0. 030 %，Als :0. 015 ?0. 045 %、B :0. 0005 ?0. 0030 %、 P彡0. 015 %，S彡0. 007 %，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；同時該鋼的碳當(dāng)量CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，且CEV彡0·35%。
[0005] -種上述的460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼的生產(chǎn)方法，它依次包括以下步驟： 冶煉、精煉、連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、控制冷卻、緩冷、成品，其特征在于：
[0006] 所述鋼坯加熱時，加熱溫度為1150?1250°C ;
[0007] 所述控制軋制時，采用兩階段控軋，使相變前的組織充分細化，第一階段開軋溫度 為1030-1150°C，終軋溫度為960-1030°C ;第二階段開軋溫度為900-1000°C，終軋溫度為 780-860 0C ；
[0008] 所述控制冷卻階段時，通過層流或水幕冷卻方式進行控制冷卻，開冷溫度 730-830°C，返紅溫度 500-650°C。
[0009] 優(yōu)選的，所述冶煉過程時，先進行鐵水預(yù)處理，再采用轉(zhuǎn)爐冶煉，通過頂吹或頂?shù)?復(fù)合吹煉。
[0010] 優(yōu)選的，所述精煉過程時，進行微合金化，控制鋼中各化學(xué)成分按質(zhì)量百 分數(shù)計為：C :0· 03 ?0· 09 %、Si :0· 10 ?0· 40 %、Mn :1. 00 ?L 60 %、Nb :0· 01 ? 0.03 %、Ti :0. 005 ?0.030 %，Als :0. 015 ?0.045 %、B :0. 0005 ?0.0030 %、 P彡0. 015 %，S彡0. 007 %，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；同時該鋼的碳當(dāng)量CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，且CEV彡0·35%。
[0011] 優(yōu)選的，所述連鑄過程時，采用電磁攪拌，減少元素偏析。
[0012] 本發(fā)明的C含量選擇在0. 03?0. 09%。因為C是提1?鋼板強度的最有效且最廉 價的元素之一，為保證鋼板的強度，C含量的下限為0. 03%。但是C含量過高時對鋼板的焊 接性能和低溫沖擊韌性將產(chǎn)生不利的影響，因而C含量的上限為0. 09%。
[0013] 本發(fā)明的Si含量在0. 10?0. 40%，Si主要以固溶強化形式提高鋼的強度，同時 也是脫氧的必要元素。在本發(fā)明鋼中，Si含量太高會降低鋼的低溫沖擊韌性。
[0014] 本發(fā)明的Mn含量在1. 00?1. 60%，Mn是重要的強韌化元素和良好的脫氧劑、脫 硫劑，太低的Mn則不能保證鋼的強度但太高的Mn對鋼坯中心偏析有不利影響，有損于鋼板 的韌性，并且在焊接時容易產(chǎn)生裂紋，對于得到本發(fā)明鋼的性能來講，也是不必要的。
[0015] 本發(fā)明的Nb含量為0. 010?0. 030%，Nb是強碳氮化合物形成元素，能提高鋼的 奧氏體再結(jié)晶溫度。奧氏體可以在更高的軋制溫度下進行軋制。此外Nb在控制軋制連續(xù)冷 卻過程中的析出強化作用，通過Nb的碳氮化物的應(yīng)變誘導(dǎo)析出可以釘扎奧氏體晶粒，細化 奧氏體晶粒并提高強度及低溫韌性。但過高的Nb也易與Fe、C等元素形成低熔點共晶物， 從而增加焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋的傾向。
[0016] 本發(fā)明的Ti含量為0. 005?0. 030%，Ti是強氮化物形成元素，Ti的氮化物能有 效地釘扎奧氏體晶界，因此有助于控制奧氏體晶粒的長大。
[0017] 本發(fā)明的Als含量控制在0.015?0.045%，A1是鋼中的主要脫氧元素。Al含量 過高時將導(dǎo)致Al的氧化物夾雜增加，降低鋼的純凈度，不利于鋼的韌性。
[0018] 本發(fā)明的B含量控制在0.0005?0.0030%，微量B的加入與Mn、Nb等元素相互 作用，可以促進中溫轉(zhuǎn)變，提高鋼板的強度。
[0019] P和S是鋼中不可避免的有害元素，對鋼的塑性和韌性不利，應(yīng)盡量降低P和S含 量，提高鋼的潔凈度。但考慮到降低P、s含量對冶煉的難度和成本增大，本發(fā)明鋼中P控制 彡 0· 015%，S 控制彡 0· 007%。
[0020] 本發(fā)明460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼成分以低C低Nb微B設(shè)計，最終獲得鐵 素體、珠光體和貝氏體的混合組織。鋼的屈服強度彡460MPa，抗拉強度彡550MPa，延伸率 彡 17% ;縱向沖擊功：0°C KV2 彡 200J，-20°C KV2 彡 150J，-40°C KV2 彡 100J。同時，化學(xué) 成分簡單，碳當(dāng)量彡0. 35,未使用Mo、Cr、Cu、Ni、V等貴合金元素，節(jié)省成本。另外，本發(fā)明 采用控軋控冷的方式生產(chǎn)，乳制后不需回火處理，工藝流程短，鋼板厚度可達50mm，容易實 施控制，具有很強的實用性。

【具體實施方式】
[0021] 以下通過具體實施例對本發(fā)明的460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼及其生產(chǎn)方法 作進一步的說明：
[0022] 表1列出了實施例1-6的460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼的化學(xué)成分的重量百 分數(shù)（余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)）
[0023] 表1實施例1-6化學(xué)成分（w % )
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼，它的化學(xué)成分按質(zhì)量百分數(shù)計為：C : 0? 03 ?0? 09%、Si :0? 10 ?0? 40%、Mn :1. OO ?I. 60%、Nb :0? Ol ?0? 03%、Ti :0? 005 ? 0? 030 %，Als :0? 015 ?0? 045 %、B :0? 0005 ?0? 0030 %、P 彡 0? 015 %，S 彡 0? 007 %,其 余為Fe和不可避免雜質(zhì)；同時該鋼的碳當(dāng)量CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,且 CEV 彡 0. 35%。
2. -種權(quán)利要求1所述的460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼的生產(chǎn)方法，它依次包括以 下步驟：冶煉、精煉、連鑄、鋼坯加熱、控制軋制、控制冷卻、緩冷、成品，其特征在于 ： 所述鋼坯加熱時，加熱溫度為1150?1250°C ; 所述控制軋制時，采用兩階段控軋，使相變前的組織充分細化，第一階段開軋溫度 為1030-1150°C，終軋溫度為960-1030°C ;第二階段開軋溫度為900-1000°C，終軋溫度為 780-860 0C ； 所述控制冷卻階段時，通過層流或水幕冷卻方式進行控制冷卻，開冷溫度730-830°C， 返紅溫度500-650°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于： 所述冶煉過程時，先進行鐵水預(yù)處理，再采用轉(zhuǎn)爐冶煉，通過頂吹或頂?shù)讖?fù)合吹煉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于： 所述精煉過程時，進行微合金化，控制鋼中各化學(xué)成分按質(zhì)量百分數(shù)計為：C:0. 03? 0? 09%、Si :0? 10 ?0? 40%、Mn :L 00 ?I. 60%、Nb :0? 01 ?0? 03%、Ti :0? 005 ?0? 030%， Als :0? 015 ?0? 045%、B :0? 0005 ?0? 0030%、P 彡 0? 015%，S 彡 0? 007%，其余為 Fe 和不 可避免雜質(zhì)；同時碳當(dāng)量[CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]彡 0? 35%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的460MPa級低合金高強度結(jié)構(gòu)用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于： 所述連鑄過程時，采用電磁攪拌，減少元素偏析。
【文檔編號】C22C38/14GK104313468SQ201410647390
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】羅毅, 鄒德輝, 郭斌, 張光新, 董中波, 劉文斌, 程吉浩 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司