專利名稱：一種低成本屈服強(qiáng)度700mpa級非調(diào)質(zhì)處理高強(qiáng)鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低成本屈服強(qiáng)度700MPa級別非調(diào)質(zhì)處理高強(qiáng)鋼板的制造方法，屬于熱軋高強(qiáng)鋼板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
目前不同企業(yè)生產(chǎn)的700MPa強(qiáng)度級別的鋼種采用的是合金化的思想，不同的企業(yè)采用的合金成分不同，合金量也有所不同。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼鐵工業(yè)所面臨的節(jié)省資源、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的壓力越來越大。目前國內(nèi)外在生產(chǎn)700MPa鋼時(shí)，不僅造成了鋼材成本的增加，同時(shí)合金元素的增多也增加了鋼材后期的回收再利用的難度，尤其是稀有元素，比如經(jīng)常添加的Mo等。
國內(nèi)外生產(chǎn)700Mpa鋼采用不同的工藝進(jìn)行加工生產(chǎn)。
新日本制鐵株式會(huì)社公開號為CN1639371的專利文獻(xiàn)公開了一種彎曲加工性優(yōu)良的耐候性高強(qiáng)度鋼板及其制造方法，候性的鋼板及其制造方法。所述的彎曲加工性優(yōu)良的耐候性高強(qiáng)度鋼板，以質(zhì)量計(jì)含有C0.05～0.15％；Si0.5％或者以下；Mn1.5～2.0％；P＜0.02％；S＜0.005％；Ni0.2-2.0％；Cu0.2-0.5％；Cr0.2～1.0％；且含有Ti0.03～0.2％；Nb0.01～0.07％；V0.01-0.07％；B0.0005-0.005％之中的1種、2種或以上，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。該技術(shù)方案添加Ni比例較大，一方面成本大大增加，另外一方面Ni控制不當(dāng)?shù)那闆r下將使得鋼表面產(chǎn)生氧化鐵皮，影響表面質(zhì)量。
寶山鋼鐵股份有限公司的公開號為CN101153371的專利文獻(xiàn)，涉及一種高強(qiáng)度冷成型熱連軋鋼板及其生產(chǎn)方法。其化學(xué)成分如下C0.05～0.10wt％，Si0.10～0.50wt％，Mn1.0～2.0wt％，P≤0.025wt％，S≤0.010wt％，Nb0.03～0.08wt％，Ti0.05～0.15wt％，Mo0.10～0.50wt％，Ca0.0010～0.0050wt％，Al0.01～0.05wt％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其工藝流程包括鐵水深脫硫→轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉→爐外精煉→連鑄(機(jī)清)→熱裝熱送進(jìn)保溫坑→板坯再加熱→控制軋制→控制冷卻→卷取→精整。該技術(shù)方案中Mo等合金元素的加入以及后期較低的冷卻溫度，不僅提高了鋼的成本，也提高了鋼的碳當(dāng)量及裂紋敏感系數(shù)，對其成型性能有不利影響。
東北大學(xué)的公開號為CN1757783的專利文獻(xiàn)中涉及一種700MPa級F/B高強(qiáng)帶鋼的制造方法，要點(diǎn)是選配鋼的化學(xué)組成成分重量百分比為C0.12-0.18，Si≤0.1，Mn1.60-2.20，Ti0.15-0.22，P＜0.01，S＜0.01，其余為鐵Fe，執(zhí)行如下控軋控冷工藝制度連鑄鋼坯加熱溫度為1200℃，粗軋開軋溫度為1150℃，粗軋終軋溫度為1050℃，中間鋼坯厚度為32-45mm，精軋開軋溫度為1000-950℃，精軋終軋溫度為790-850℃，精軋機(jī)架間水冷；軋后冷卻速度為30-50℃/s，在450-600℃卷取。該申請高強(qiáng)帶鋼金相組織大部分為細(xì)化的貝氏體組織和少量鐵素體的復(fù)相組織，精軋溫度過低給現(xiàn)場生產(chǎn)造成了很大的難度，貝氏體組織含量的控制也非常困難。單一的高Ti處理，微合金化效果大大降低，澆注是TiN的析出較難控制。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了節(jié)省資源，降低冶煉難度，同時(shí)使得生產(chǎn)的鋼帶滿足屈服強(qiáng)度700MPa以上，提供一種低成本屈服強(qiáng)度700MPA級非調(diào)質(zhì)處理高強(qiáng)鋼板及其制造方法，是在碳錳結(jié)構(gòu)鋼成分的基礎(chǔ)上，通過添加適量的微合金元素和采用控軋控冷技術(shù)，生產(chǎn)屈服強(qiáng)度在700MPa以上，抗拉強(qiáng)度在780MPa以上，延伸率在16％以上，同時(shí)具有良好冷成型性能的鋼帶。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種低成本屈服強(qiáng)度700MPA級非調(diào)質(zhì)處理高強(qiáng)鋼板，其特征在于以質(zhì)量計(jì)含有C0.05～0.10％；Si0.1％～0.4％；Mn1.5～2.0％；P＜0.015％；S＜0.01％；Cr0.3～0.8％；Ti0.09～0.15％；Nb0.04～0.08％；N＜0.005％；O＜0.002％；其余為鐵Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
上述低成本屈服強(qiáng)度700MPA級非調(diào)質(zhì)處理高強(qiáng)鋼板，屈服強(qiáng)度700～780MPa；抗拉強(qiáng)度800～860MPa，延伸率δ≥18％。
一種上述鋼板的制造方法其特征是步驟如下 1)冶煉包括選配高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成分，連鑄鋼坯工藝步驟，其要點(diǎn)是選配高強(qiáng)度鋼的化學(xué)組成成分，在轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉，精煉爐處理30～40分鐘，嚴(yán)格控制鋼中的雜質(zhì)和氣體含量，隨后進(jìn)行連鑄成鑄坯； 2)軋制成型工藝采用控軋控冷模式，對連鑄鋼坯加熱，加熱溫度為1200～1250℃，加熱時(shí)間在120～150分鐘，之后進(jìn)行控制軋制，粗軋開軋溫度為1160℃，粗軋終軋溫度為1060℃，粗軋過程進(jìn)行5道次軋制；精軋開軋溫度為1060～1020℃，精軋終軋溫度為850～950℃，精軋過程進(jìn)行4～6道次軋制，精軋機(jī)架間采用水冷； 3)卷取工藝及冷卻制度將上述軋制后坯料進(jìn)行層流冷卻，冷卻速度為20～50℃/S，卷取溫度為540～600℃，上述連鑄鋼坯經(jīng)過粗軋后，中間坯料厚度為28～40mm，最終產(chǎn)品厚度為3～10mm；根據(jù)不同的最終厚度尺寸，精軋過程每道次的壓下量控制在15～40％。
對上述連鑄坯料是在奧氏體再結(jié)晶區(qū)、未再結(jié)晶區(qū)及形變誘導(dǎo)相變區(qū)控制軋制。通過高溫區(qū)的奧氏體再結(jié)晶控制軋制，充分細(xì)化奧氏體晶粒；通過精軋階段的道次間水冷，降低軋件溫度，增加奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的變形；精軋終軋溫度控制在850～950℃，使軋制過程中產(chǎn)生較大的累積應(yīng)變；通過軋后快速冷卻及適度溫度的卷取，得到超細(xì)3～5μm的多邊形鐵素體和占5～10％的貝氏體組成。
本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明采用了低成本成分設(shè)計(jì)，用較高的Cr含量代替高成本的合金元素Ni，Mo等貴金屬元素，通過細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化作用，使得屈服強(qiáng)度達(dá)到了700MPa以上，同時(shí)增加了耐磨性，因此，成本降低明顯。2)本發(fā)明鋼帶具有超細(xì)化的多邊形鐵素體組織，使材料具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性，同時(shí)材料的韌性得到提高。適量的粒狀貝氏體可有效的提高抗拉強(qiáng)度，改善加工硬化能力，降低屈強(qiáng)比，使材料在提高強(qiáng)度的同時(shí)，還具有良好的冷成型性。3)材料的低溫韌性較好，韌脆轉(zhuǎn)變溫度在-40℃左右，常溫夏比沖擊功可以達(dá)到120J以上。4)本發(fā)明高強(qiáng)鋼帶可達(dá)到如下綜合性能屈服強(qiáng)度700～780MPa；抗拉強(qiáng)度800～860MPa，延伸率δ≥18％。
以下對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述 1)C碳能夠提高鋼的強(qiáng)度，硬度，是主要的間隙固溶強(qiáng)化元素。采用低碳成分設(shè)計(jì)方法不僅能保證微合余鋼有良好的塑性和韌性，而且能有效地提高鋼材的冷、熱變形能力。同時(shí)，隨著碳含量的降低及碳當(dāng)量的降低，可以使微合金鋼能保持良好的可焊性和低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。在軋后冷卻到低溫時(shí)，可以與Ti和Nb形成細(xì)小碳化物(Nb，Ti)C，起到重要的沉淀強(qiáng)化使用。碳含量高于0.1％，盡管會(huì)提高強(qiáng)度，但是會(huì)造成冷成型性能和焊接性能大大降低。碳含量過低會(huì)造成成本的大大增加，而且對于Mn等合金的添加帶來苛刻的要求。
2)MnMn能夠降低奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的相變溫度，而奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的相變溫度的降低對于熱軋態(tài)或正火態(tài)鋼材的鐵素體晶粒尺寸有細(xì)化作用，因此，Mn早就作為高強(qiáng)度微合金鋼中的主要合金元素而被廣泛應(yīng)用。Mn過高將增加裂紋敏感性顯著增加，過低則固溶強(qiáng)化效果不明顯，從而影響強(qiáng)度性能。故Mn的取值范圍確定在1.5～2.0％。
3)Si可以固溶于鐵素體和奧氏體中，提高鋼的強(qiáng)度、硬度、彈性和耐磨性。提高鋼的淬火、正火和退火溫度，提高鋼的回火穩(wěn)定性和抗氧化性。當(dāng)鋼中Si含量較高時(shí)，鋼的焊接性能會(huì)惡化。Si含量高于0.5％以上將損害鋼的韌性和塑性。
4)Cr鉻可提高鋼的強(qiáng)度和硬度以及耐磨性。鉻加入鋼中能顯著改善鋼的高溫抗氧化性(不起皮)，顯著提高鋼的淬透性，改善鋼的抗回火穩(wěn)定性。另一方面，鉻也能促進(jìn)鋼的回火脆性傾向。Cr含量低于0.3％時(shí)，抗耐磨效果較差。高于0.8％時(shí)，對鋼的淬透性、延遲斷裂性不利。該鋼中Cr的有效范圍為0.3～0.8％。
5)Nb是重要的微合金化元素，可提高鋼的未再結(jié)晶區(qū)溫度，保障控制軋制的效果，使鋼材軋制后晶粒細(xì)化，同時(shí)Nb析出的NbC沉淀粒子軋制后期具有沉淀強(qiáng)化作用。實(shí)驗(yàn)表明該鋼中的范圍為0.04％～0.08％是效果最佳。含量太高或者太低則效果不明顯。
6)Ti是本發(fā)明中重要的沉淀強(qiáng)化元素，高溫時(shí)析出TiN，有效阻止奧氏體晶粒粗化。在600℃以下，從鋼中沉淀析出為納米TIC或(Nb，Ti)C粒子，有效釘扎位錯(cuò)，從而提高屈服強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明其少于0.09％，析出沉淀強(qiáng)化作用不足。高于0.15％連鑄時(shí)在鑄坯表面形成裂紋缺陷；同時(shí)在快速冷卻的前提下，其沉淀強(qiáng)化作用也趨于飽和，選擇其控制范圍0.09％～0.15％。
在依照上述成分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，采用的控軋控冷工藝，加熱工序采用高溫加熱，加熱溫度在1200℃以上，加熱時(shí)間根據(jù)鑄坯的冷熱程度不同適當(dāng)控制在120～150分鐘，這樣利于合金元素充分固溶。精軋?jiān)?00～1080℃下進(jìn)行，較高溫度軋制能夠減少合金元素在控軋過程從奧氏體中過早的析出；同時(shí)，卷取溫度采用500℃～600℃，以獲得最佳的析出沉淀強(qiáng)化效果。

具體實(shí)施例方式 以下列舉具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。需要指出的是，實(shí)施例只用于對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，不代表本發(fā)明的保護(hù)范圍，其他人根據(jù)本發(fā)明做出的非本質(zhì)的修改和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
根據(jù)本發(fā)明設(shè)定的化學(xué)成分范圍，下述實(shí)施例都通過以下具體工藝流程以化學(xué)成分C，Si，Mn，S，P和Fe為原料，進(jìn)行電爐或者轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉過程對鋼水進(jìn)行合金化處理、連鑄、鑄坯直接加熱或者均熱、熱連軋、軋后層流水冷卻、卷取等流程制備而成。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果列出以下兩個(gè)表格，針對本發(fā)明實(shí)施例跟其余公開的發(fā)明進(jìn)行對比，進(jìn)行綜合對比分析和說明。
表1

從表1中可以看出，本發(fā)明采用了低成本的成分設(shè)計(jì)，用Ti代替Ni，Mo等元素，本發(fā)明添加的的合金元素簡單，化學(xué)成分成本比較低，同時(shí)，避免單一的添加Ti元素，很好的發(fā)揮了Nb，Ti元素的復(fù)合微合金化作用，現(xiàn)場實(shí)際控制起來簡單，易操作。
從表2中可以看出，本發(fā)明的加熱溫度和終軋溫度較其他專利高，對于一般熱軋機(jī)實(shí)現(xiàn)軋制相對容易。同時(shí)，采用的成分設(shè)計(jì)成本較低，能夠保證本鋼帶的屈服強(qiáng)度，延伸率等均不低于其他發(fā)明。
表2
綜上所述，利用本發(fā)明的技術(shù)方案中的參數(shù)值可達(dá)到本發(fā)明的目的。綜合性能屈服強(qiáng)度700～780MPa；抗拉強(qiáng)度800～860MPa，延伸率δ≥18％。
權(quán)利要求
1.一種低成本屈服強(qiáng)度700MPA級非調(diào)質(zhì)處理高強(qiáng)鋼板，其特征在于以質(zhì)量計(jì)含有C0.05～0.10％；Si0.1％～0.4％；Mn1.5～2.0％；P＜0.015％；S＜0.01％；Cr0.3～0.8％；Ti0.09～0.15％；Nb0.04～0.08％；N＜0.005％；O＜0.002％；其余為鐵Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本屈服強(qiáng)度700MPA級非調(diào)質(zhì)處理高強(qiáng)鋼板，其特征在于其屈服強(qiáng)度700～780MPa；抗拉強(qiáng)度800～860MPa，延伸率δ≥18％。
3.一種權(quán)利要求1或2所述鋼板的制造方法其特征是步驟如下
1)冶煉包括選配高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成分，連鑄鋼坯工藝步驟，其要點(diǎn)是選配高強(qiáng)度鋼的化學(xué)組成成分，在轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉，精煉爐處理30～40分鐘，嚴(yán)格控制鋼中的雜質(zhì)和氣體含量，隨后進(jìn)行連鑄成鑄坯；
2)軋制成型工藝采用控軋控冷模式，對連鑄鋼坯加熱，加熱溫度為1200～1250℃，加熱時(shí)間在120～150分鐘，之后進(jìn)行控制軋制，粗軋開軋溫度為1160℃，粗軋終軋溫度為1060℃，粗軋過程進(jìn)行5道次軋制；精軋開軋溫度為1060～1020℃，精軋終軋溫度為850～950℃，精軋過程進(jìn)行4～6道次軋制，精軋機(jī)架間采用水冷；
3)卷取工藝及冷卻制度將上述軋制后坯料進(jìn)行層流冷卻，冷卻速度為20～50℃/S，卷取溫度為540～600℃，上述連鑄鋼坯經(jīng)過粗軋后，中間坯料厚度為28～40mm，最終產(chǎn)品厚度為3～10mm；根據(jù)不同的最終厚度尺寸，精軋過程每道次的壓下量控制在15～40％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低成本屈服強(qiáng)度700MPA級非調(diào)質(zhì)處理高強(qiáng)鋼板，其特征在于以質(zhì)量計(jì)含有C0.05～0.10％；Si0.1％～0.4％；Mn1.5～2.0％；P＜0.015％；S＜0.01％；Cr0.3～0.8％；Ti0.09～0.15％；Nb0.04～0.08％；N＜0.005％；O＜0.002％；其余為鐵Fe以及不可避免的雜質(zhì)。上述鋼板的制造方法為經(jīng)冶煉、粗軋、精軋、卷取及冷卻工藝，得到屈服強(qiáng)度700～780MPa；抗拉強(qiáng)度800～860MPa，延伸率δ≥18％的鋼板。該屈服強(qiáng)度700MPA級非調(diào)質(zhì)處理高強(qiáng)鋼板同時(shí)具備耐磨性。低溫韌性較好，韌脆轉(zhuǎn)變溫度在-40℃左右，常溫下比沖擊功可以達(dá)到120J以上優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B21B1/22GK101768698SQ20101010181
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者趙培林, 孫新軍, 孫其家, 陳愛嬌 申請人:萊蕪鋼鐵股份有限公司