專利名稱：一種易焊接高性能鋼板的控制冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是高性能鋼板的生產(chǎn)方法的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是具有高強(qiáng)韌、低屈強(qiáng)匕匕、聞延伸率等不同功能指標(biāo)的易焊接聞性能鋼板的控制冷卻方法。
背景技術(shù)：
高性能鋼與傳統(tǒng)的低碳鋼相比不僅具有更高的強(qiáng)度，而且具有更好的低溫韌性、可焊性及冷成型性等。其成分設(shè)計是在經(jīng)濟(jì)潔凈鋼的基礎(chǔ)上，以經(jīng)濟(jì)型元素Nb、V、T1、B等替代Mo、Ni等貴重合金的減量化優(yōu)化設(shè)計，結(jié)合先進(jìn)的TMCP技術(shù)，通過精確控制冷卻路徑以控制相變過程，充分發(fā)掘細(xì)晶與復(fù)相組織結(jié)構(gòu)的強(qiáng)韌化能力，實(shí)現(xiàn)高可焊性、高強(qiáng)韌鋼的批量供應(yīng)，尤其是附加了低屈強(qiáng)比、高延伸率等功能性指標(biāo)，順應(yīng)現(xiàn)代工程機(jī)械、煤礦機(jī)械、特種汽車等對抗疲勞破壞、冷彎成型等安全、節(jié)能環(huán)保方面的要求。但目前國內(nèi)外鋼廠在高性能鋼實(shí)際生產(chǎn)過程中貴重合金的添加量普遍較高，生產(chǎn)600MPa級別以上易焊接高性能鋼時,必然添加一定的Cr、Mo、N1、Cu等貴重合金。由國家知識產(chǎn)權(quán)局公開的一項(xiàng)江蘇沙鋼鋼鐵研究院有限公司申請的申請?zhí)枮?01010295925.5，名為“高強(qiáng)度低裂紋敏感性厚板及其制造方法”的專利，該專利提供了一種采用控軋+控冷工藝生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度420MPa鋼種的制造方法，其不足之處在于生產(chǎn)出的鋼板強(qiáng)度級別低，其冷卻速度、終冷溫度適應(yīng)范圍窄(9-12°C /s，470-580°C)，難以實(shí)現(xiàn)以一種成分的鋼坯通過后續(xù)工藝的調(diào)整實(shí)現(xiàn)多功能性能指標(biāo)的柔性化生產(chǎn)，尤其是對影響鋼中軟硬相體積百分比的開冷溫度沒有控制，實(shí)現(xiàn)不了低屈強(qiáng)比鋼的生產(chǎn)；鋼的成分中含有貴重合金元素Cu、Ni，實(shí)際生產(chǎn)過程中易造成鑄坯和鋼板裂紋；其成分設(shè)計還是主要依靠合金元素的強(qiáng)化作用，未體現(xiàn)控制冷卻在實(shí)現(xiàn)性能柔性化目標(biāo)方面的作用。由國家知識產(chǎn)權(quán)局公開的一項(xiàng)寶山鋼鐵股份有限公司申請的申請?zhí)枮?00410084699.0，名為“一種 低屈強(qiáng)比易焊接結(jié)構(gòu)鋼厚板及其生產(chǎn)方法”的專利，其不足之處在于該專利采用了高達(dá)0.30-0.32%的Ni含量，且Si含量達(dá)到1-1.5%，成分設(shè)計體系與本專利有明顯不同，同時高Si含量會使焊接裂紋敏感性系數(shù)高，可焊性變差。另外，其通過對冷卻階段的控制實(shí)現(xiàn)了低屈強(qiáng)比指標(biāo)，至于為保證高韌塑性指標(biāo)如何控制開冷、終冷、冷速冷卻參數(shù)則未提及。從上述兩個技術(shù)方案中可以看出，在現(xiàn)有技術(shù)中多是添加了過多的合金元素，這不僅提高了成本，也沒有能改善鋼的品質(zhì)，同時又忽略了對現(xiàn)代TMCP技術(shù)中，軋制鋼材加速冷卻工藝能起到控制鋼材性能的作用，這是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種易焊接高性能鋼板的控制冷卻方法的技術(shù)方案，通過對合金元素的減量化設(shè)計，大大降低了合金成本，減小了焊接裂紋敏感性系數(shù)；通過冷卻模式的控制，發(fā)揮相變強(qiáng)韌化最大潛能，以工藝手段保證組織細(xì)化與復(fù)相強(qiáng)化，生產(chǎn)出成品厚度為12-60mm、抗拉強(qiáng)度大于700MPa的具有高強(qiáng)韌或低屈強(qiáng)比或高延伸率不同功能指標(biāo)的低焊接裂紋敏感性高強(qiáng)鋼板。本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的:一種易焊接高性能鋼板的控制冷卻方法，其化學(xué)成分含量按重量的百分比為C 0.05-0.09%、Si 0.1-0.25%、Mn 1.55-1.65%、Nb0.025-0.035%、V 0.025-0.035%、Cr 0.20-0.30%、B 0.0008-0.0025%、Alt 0.020-0.045%、Ti 0.015-0.030%、其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm值小于0.21%的鋼坯，在未再結(jié)晶區(qū)軋制成最終厚度為12-60mm的鋼板，對所述鋼板采取在線冷卻模式以獲得所需力學(xué)性能的鋼板。適用高強(qiáng)韌指標(biāo)要求的鋼板冷卻模式為，將控軋后鋼板進(jìn)行水冷的溫度控制在800-760°C，并以15-20°C /s的冷卻速度一次冷卻到500_550°C，然后空冷至室溫；獲得的組織為粒狀貝氏體和一部分板條貝氏體，鋼板性能滿足屈服強(qiáng)度大于600MPa，抗拉強(qiáng)度大于700MPa，延伸率大于16%，_40°C低溫沖擊大于200J的力學(xué)性能要求的高強(qiáng)韌鋼板。適用低屈強(qiáng)比指標(biāo)要求的鋼板冷卻模式為，控軋后鋼板在輸送輥道上空冷待溫，待冷卻至700-650°C時快速進(jìn)入水冷系統(tǒng)，以18-28°C /s的冷速冷卻到400-450°C，然后空冷至室溫；獲得的組織為40-45%的多邊形鐵素體+粒狀貝氏體+大量的板條貝氏體，鋼板性能滿足屈強(qiáng)比小于0.8,屈服強(qiáng)度大于530MPa,抗拉強(qiáng)度大于700MPa,延伸率大于16%，_40°C低溫沖擊大于120J的力學(xué)性能要求的低屈強(qiáng)比鋼板。適用高延伸率指標(biāo)要求的鋼板冷卻模式為，控軋后鋼板快速進(jìn)入水冷區(qū)域，開冷溫度控制在大于850°c，然后直接淬火冷卻，冷卻終止溫度為300-400°C，回火溫度為520-600°C，回火時間1.5-2min/mm+10min ;獲得的組織為回火貝氏體，鋼板性能滿足延伸率大于20%,屈服強(qiáng)度大于650MPa,抗拉強(qiáng)度大于700MPa, _40°C低溫沖擊大于150J的力學(xué)性能要求的高延伸率鋼板。`綜上所述，本方案采用減量化成分設(shè)計，以經(jīng)濟(jì)性合金元素替代貴重的合金為主要原則，充分利用最廉價的合金“水”，減少合金加入量，加強(qiáng)對開冷溫度、冷卻速度和冷卻終止溫度的控制，充分發(fā)揮軋后冷卻時的位錯強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、相變強(qiáng)化的作用。根據(jù)不同性能要求對微觀組織進(jìn)行控制，獲得適宜的復(fù)相組織，生產(chǎn)的鋼種具有組織均勻、屈強(qiáng)比低、塑性高、低溫韌性優(yōu)異的特點(diǎn)。利用本方案生產(chǎn)出來的鋼板強(qiáng)度高，塑、韌性好，屈強(qiáng)比低，實(shí)現(xiàn)了焊前無須預(yù)熱、焊后無須熱處理，所生產(chǎn)的高性能鋼板厚度規(guī)格為12 60mm，鋼的抗拉強(qiáng)度達(dá)到700MPa以上水平，-40°C低溫沖擊韌性達(dá)到120J以上，本發(fā)明成本低廉，焊接裂紋敏感性指數(shù)低，鋼板焊接性能好，利用一種成分的鋼，能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)多種功能產(chǎn)品的柔性化生產(chǎn)，積極利用現(xiàn)代TMCP技術(shù)，拓寬了冷卻生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)的產(chǎn)品性能，可以滿足日益增長的工程機(jī)械、特種汽車、重型鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)對特殊功能板材的需求，由此可見，本發(fā)明具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。


圖1為獲得的高強(qiáng)韌鋼板的組織。圖2為獲得的低屈強(qiáng)比鋼板的組織。圖3為獲得的高延伸率鋼板的組織。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
第一個具體實(shí)施方式
:
將化學(xué)成分為 C 0.08%、Si 0.15%、Mn 1.63%、Nb 0.031%、V 0.029%、Cr 0.26%、B0.0018%、Alt 0.035%、Ti 0.022%、低焊接裂紋敏感性指數(shù) Pcm=0.19% 的鋼坯在 880-840°C范圍內(nèi)軋制成50mm厚度鋼板，軋后在線冷卻工藝控制如下:
O生產(chǎn)高強(qiáng)韌指標(biāo)要求的鋼板冷卻模式為，控軋后鋼板進(jìn)入水冷的溫度為790°C，以15°C /s的冷卻速度一次冷卻到500°C，然后空冷至室溫；
2)生產(chǎn)低屈強(qiáng)比指標(biāo)要求的鋼板冷卻模式為，控軋后鋼板在輸送輥道上空冷待溫，冷至680°C時快速進(jìn)入水冷系統(tǒng)，以25°C /s的冷速冷卻到400°C，然后空冷至室溫；
3)生產(chǎn)高延伸率指標(biāo)要求的鋼板冷卻模式為，控軋后鋼板快速進(jìn)入水冷區(qū)域，開冷溫度為860°C，然后直接淬火冷卻，冷卻終止溫度為350°C，回火溫度為530°C，回火時間90mino按以上工藝獲得的鋼板的力學(xué)性能如表I所示:
表I 本發(fā)明第一個具體實(shí)施方式
獲得的鋼板的力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種易焊接高性能鋼板的控制冷卻方法，其化學(xué)成分含量按重量的百分比為C.0.05-0.09%、Si 0.1-0.25%、Mn 1.55-1.65%、Nb 0.025-0.035%、V 0.025-0.035%、Cr.0.20-0.30%, B 0.0008-0.0025%、Alt 0.020-0.045%、Ti 0.015-0.030%、其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)，焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm值小于0.21%的鋼坯，在未再結(jié)晶區(qū)軋制成最終厚度為.12-60mm的鋼板，其特征是:根據(jù)最終鋼板的性能要求不同，對所述鋼板采取不同的在線冷卻模式: 1)適用高強(qiáng)韌指標(biāo)要求的鋼板冷卻模式為，將控軋后鋼板進(jìn)行水冷的溫度控制在800-760°C，并以15-20°C /s的冷卻速度一次冷卻到500_550°C，然后空冷至室溫；獲得的組織為粒狀貝氏體和一部分板條貝氏體，鋼板性能滿足屈服強(qiáng)度大于600MPa，抗拉強(qiáng)度大于700MPa，延伸率大于16%，-40°C低溫沖擊大于200J的力學(xué)性能要求的高強(qiáng)韌鋼板； 2)適用低屈強(qiáng)比指標(biāo)要求的鋼板冷卻模式為，控軋后鋼板在輸送輥道上空冷待溫，待冷卻至700-650°C時快速進(jìn)入水冷系統(tǒng)，以18-28°C /s的冷速冷卻到400-450°C，然后空冷至室溫；獲得的組織為40-45%的多邊形鐵素體+粒狀貝氏體+大量的板條貝氏體，鋼板性能滿足屈強(qiáng)比小于0.8,屈服強(qiáng)度大于530MPa,抗拉強(qiáng)度大于700MPa,延伸率大于16%，-40°C低溫沖擊大于120J的力學(xué)性能要求的低屈強(qiáng)比鋼板； 3)適用高延伸率指標(biāo)要求的鋼板冷卻模式為，控軋后鋼板快速進(jìn)入水冷區(qū)域，開冷溫度控制在大于850°C，然后直接淬火冷卻，冷卻終止溫度為300-400°C，回火溫度為520-600°C，回火時間1.5-2min/mm+10min ;獲得的組織為回火貝氏體，鋼板性能滿足延伸率大于20%,屈服強(qiáng)度大于650MPa,抗拉強(qiáng)度大于700MPa, -40°C低溫沖擊大于150J的力學(xué)性能要求的高延伸率鋼板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種易焊接高性能鋼板的控制冷卻方法的技術(shù)方案，其化學(xué)成分含量按重量的百分比為C0.05-0.09%、Si0.1-0.25%、Mn1.55-1.65%、Nb0.025-0.035%、V0.025-0.035%、Cr0.20-0.30%、B0.0008-0.0025%、Alt0.020-0.045%、Ti0.015-0.030%、低焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm值小于0.21%的鋼坯，在未再結(jié)晶區(qū)軋制成最終12-60mm厚度鋼板，根據(jù)最終鋼板性能要求不同，然后采取不同的在線冷卻模式，充分發(fā)揮軋后冷卻時的位錯強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、相變強(qiáng)化的作用，根據(jù)不同性能要求對微觀組織進(jìn)行控制，獲得適宜的復(fù)相組織。本方案利用一種成分通過冷卻工藝的柔性實(shí)現(xiàn)性能柔性化控制，生產(chǎn)的鋼板組織均勻、屈強(qiáng)比低、塑性高、低溫韌性優(yōu)異，鋼板焊前無須預(yù)熱、焊后無須熱處理，以生產(chǎn)線的柔性、靈活性應(yīng)對用戶的個性化需求。
文檔編號C21D11/00GK103114186SQ201310083168
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者胡淑娥, 侯東華, 王金華, 劉曉東, 肖豐強(qiáng), 侯登義 申請人:濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司