一種v-n微合金化q550級(jí)別中厚鋼板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于中厚板制造領(lǐng)域，具體涉及一種V-N微合金化Q550級(jí)別中厚鋼板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]具有高強(qiáng)度、優(yōu)異低溫沖擊韌性及良好焊接性能的先進(jìn)中厚規(guī)格鋼板是橋梁、船體、建筑、壓力容器、煤機(jī)及海洋平臺(tái)等鋼結(jié)構(gòu)的首選材料，其中低合金高強(qiáng)鋼Q550D主要用于動(dòng)載、重載及反復(fù)加載條件下的焊接結(jié)構(gòu)件，要求高的綜合機(jī)械性能和良好的焊接性。與熱軋帶鋼相比，由于軋機(jī)載荷及扭矩能力的限制，在中厚規(guī)格鋼板控軋控冷過程中，具有軋制溫度高、道次壓下小及道次間隔時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，變形和冷卻難以在厚度方向上均勻分布，因此會(huì)形成粗大等軸的再結(jié)晶奧氏體，最終導(dǎo)致鋼板中心常形成粗大的粒狀貝氏體及魏氏體等不佳組織，從而造成鋼板厚度方向上組織性能的嚴(yán)重不均勻。為了獲得良好的韌性與焊接性能，鋼材的C含量顯著降低，隨之引起強(qiáng)度的降低通過添加Si和Mn元素來補(bǔ)償。進(jìn)一步提高強(qiáng)度通過單獨(dú)或復(fù)合添加微合金化元素Nb、Ti而形成的析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化作用。添加Nb抑制奧氏體的再結(jié)晶而實(shí)現(xiàn)控制軋制，添加Ti避免焊接過程中奧氏體的異常粗化。
[0003]典型的Q550D級(jí)鋼板均采用貝氏體組織，為了提高Nb-Ti微合金化中厚板厚度方向的均勻性，添加了大量N1、Mo及Cu等貴重的合金元素，這些合金元素顯著提高了碳當(dāng)量，導(dǎo)致焊接性能難以令人滿意。日本新日鐵公司、日本鋼管公司以及國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)采用了低溫軋制技術(shù)和新一代的在線加速冷卻技術(shù)，然而心部的控制難度仍然存在。目前國(guó)內(nèi)只有少數(shù)擁有先進(jìn)冶煉和軋機(jī)、矯直裝備的鋼鐵企業(yè)開發(fā)出了具有特色的Q550D級(jí)鋼板，但目前仍存在難以克服的工藝難點(diǎn)，乳后終冷溫度過低，鋼板瓢曲度比較嚴(yán)重，根本無法矯平，故實(shí)際生產(chǎn)過程中難度極大。而且低溫軋制力大和快速冷卻需提升企業(yè)的裝備技術(shù)水平，淬火回火處理需高能耗和長(zhǎng)生產(chǎn)周期。貝氏體組織的延伸性能較差，高Nb鋼的高溫?zé)崴苄圆睿Ｒ鸢宀谋砻嫘橇?，近期鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，各鋼鐵企業(yè)急需開發(fā)一種昂貴合金用量少且設(shè)備要求低的新一代控軋控冷Q550D級(jí)鋼板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中Q550級(jí)鋼板中昂貴合金用量多且制備工藝復(fù)雜的情況，提供了一種V-N微合金化Q550級(jí)別中厚鋼板及其制備方法。該鋼板為高強(qiáng)韌超低碳中錳的中厚鋼板，其組織為細(xì)晶的鐵素體珠光體和/或針狀鐵素體；該方法操作過程簡(jiǎn)單，無需淬火回火處理，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種V-N微合金化Q550級(jí)別中厚鋼板，其化學(xué)組成按重量百分比為:C:0.06?0.12%, Mn:1.20 ?2.00%, S1:0.10 ?0.50%, S:0.002 ?0.01%，P:0.003 ?0.01%，Al:0.01?0.05%, V:0.06?0.15%, N:0.01?0.02%，余量為Fe和其他不可避免的雜質(zhì)；
[0007]上述中厚鋼板的厚度為20?50mm ;
[0008]上述中厚鋼板的金相組織為細(xì)晶鐵素體和珠光體或鐵素體、珠光體和針狀鐵素體。
[0009]上述中厚鋼板的屈服強(qiáng)度為557?596MPa，抗拉強(qiáng)度為685?724MPa，延伸率為19.6 ?22.6%，-40°C沖擊功> 1lJ0
[0010]上述V-N微合金化Q550級(jí)別中厚鋼板的制備方法，包括以下步驟:
[0011]將厚度為120?220_的鋼坯隨爐加熱至1000?1200°C并保溫3?4h，鋼坯的化學(xué)組成按重量百分比為:C:0.06?0.12%, Mn:1.20?2.00%, Si:0.10?0.50%, S:0.002 ?0.01 %，P:0.003 ?0.01%，Al:0.01 ?0.05%，V:0.06 ?0.15%，N:0.01 ?0.02%，余量為Fe和其他不可避免的雜質(zhì)；
[0012]再將鋼坯熱軋成20?50mm厚的熱軋鋼板，粗軋階段的開軋溫度和終軋溫度分別為1030?1150°C和980?1020°C，精軋階段的開軋溫度和終軋溫度分別為908?925°C和820 ?845 °C ；
[0013]熱軋結(jié)束后將鋼板以12?25°C /s的冷卻速率水冷至545?650°C，隨后空冷至室溫，得到V-N微合金化Q550級(jí)別中厚鋼板產(chǎn)品；中厚鋼板的金相組織為細(xì)晶鐵素體和珠光體或細(xì)晶鐵素體、珠光體和針狀鐵素體。
[0014]經(jīng)檢測(cè)，上述方法制備的中厚鋼板產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度為557?596MPa，抗拉強(qiáng)度為685 ?724MPa，延伸率為 19.6 ?22.6%, _40°C沖擊功> 1lJ0
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
[0016](I)本發(fā)明的中厚鋼板碳含量低，重量百分含量為0.06?0.12%，而且通過控軋控冷避免了鋼板組織中粗大滲碳體的形成，鋼板低溫沖擊韌性良好；低碳設(shè)計(jì)降低焊接碳當(dāng)量，可改善焊接性能。
[0017](2)本發(fā)明方法采用控軋控冷工藝，利用奧氏體中形變誘導(dǎo)析出的VN促進(jìn)鐵素體形核并細(xì)化晶粒，有效提高了鋼板的強(qiáng)韌性能。我國(guó)V礦儲(chǔ)量豐富，精軋過程中奧氏體內(nèi)形變誘導(dǎo)VN析出，由于VN與鐵素體的晶格錯(cuò)配度極低，高體積分?jǐn)?shù)的VN析出物可以顯著促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體的形核，從而大幅細(xì)化晶粒，提高低溫沖擊性能；N是廉價(jià)的合金元素，高N含量可以增大V-N固溶度積從而促進(jìn)VN的析出，在終冷后的緩冷過程中，大量納米尺度的VN彌散地析出，可以起到顯著的析出強(qiáng)化作用；因此采用V-N微合金化結(jié)合控軋控冷工藝，利用VN促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體形核的作用提升中厚板心部強(qiáng)韌性能，對(duì)于鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)、節(jié)能降耗意義重大。
[0018](3)本發(fā)明所制備的V-N微合金化Q550級(jí)別中厚板性能優(yōu)良:屈服強(qiáng)度為557?596MPa，抗拉強(qiáng)度為685?724MPa，延伸率為19.6?22.6%，_40°C沖擊功> 1lJ0
[0019](4)本發(fā)明制備的鋼板成本低。本發(fā)明鋼板昂貴合金用量少；并且本發(fā)明方法操作過程簡(jiǎn)單，無需淬火回火處理，降低了生產(chǎn)成本，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明制備方法的工藝流程示意圖；
[0021]圖2為實(shí)施例1制得的中厚鋼板的金相組織圖；
[0022]圖3為實(shí)施例2制得的中厚鋼板的金相組織圖；
[0023]圖4為實(shí)施例3制得的中厚鋼板的金相組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明中實(shí)施例1所采用的熱軋機(jī)和加熱爐為國(guó)內(nèi)某鋼廠的熱軋機(jī)和加熱爐；
[0025]本發(fā)明中實(shí)施例2、3所采用的熱軋機(jī)為東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)制造的Φ450熱軋機(jī)，加熱爐為高溫箱式電阻爐，型號(hào)為RX4-85-13B ；
[0026]顯微鏡為L(zhǎng)EICA-DMIRM多功能光學(xué)顯微鏡。
[0027]實(shí)施例1
[0028]一種厚度為50mm的V-N微合金化Q550D級(jí)別中厚鋼板，其化學(xué)組成按重量百分比為:C:0.12%, Mn:1.90%, Si:0.20%, S:0.005%, P:0.003%, A