一種低成本中厚鋼板及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼板及其生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法包括：將鋼水連鑄得到板坯，對板坯依次進(jìn)行再加熱、粗軋、精軋和冷卻，其中，以板坯的總重量為基準(zhǔn)，板坯中含有：0.05-0.07重量%C、0.10-0.20重量%Si、1.75-1.85重量%Mn、0.05-0.08重量%V、0.15-0.25重量%Mo、0.01-0.013重量%N，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的鋼板的生產(chǎn)方法，無需使用昂貴的鈮鐵合金，且生產(chǎn)出的鋼板具有較高的強(qiáng)度和塑性以及良好的低溫韌性。
【專利說明】一種低成本中厚鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬成分設(shè)計(jì)與熱加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種低成本中厚鋼板及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超低碳貝氏體(ULCB)鋼是近20年研制的高強(qiáng)度、高韌性，并具有良好的成型性能及焊接性能的新鋼系，被世界各國稱為面向21世紀(jì)的新一代鋼鐵材料。
[0003]目前，ULCB鋼主要通過在鋼中加入提高淬透性的元素如Mn、Mo、B等，并通過微合金化元素Nb、T1、Cu等，利用馳豫-析出控制相變(RCP)實(shí)現(xiàn)細(xì)小貝氏體板條組織及析出強(qiáng)化。厚鋼板采用時(shí)效處理，充分發(fā)揮Cu的彌散析出。目前國內(nèi)公開的關(guān)于熱軋ULCB鋼以Nb微合金化為主，同時(shí)添加T1、B、Cr、Mo等元素以實(shí)現(xiàn)貝氏體組織或所需的強(qiáng)度水平，并且要求鋼中N含量低。在目前市場情況下，鈮的價(jià)格較高造成Nb微合金化的成本較高，并且，在對鋼水連鑄的過程中鑄坯容易產(chǎn)生橫向裂紋，且熱加工工藝非常復(fù)雜。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有鋼種合金成本高及鑄坯橫向裂紋傾向的缺點(diǎn)，提供一種低成本中厚鋼板及其生產(chǎn)方法，該方法無需進(jìn)行Nb微合金化(使用昂貴的鈮鐵合金)，且生產(chǎn)出的鋼板克服了鑄坯橫向裂紋傾向的缺點(diǎn)，具有較高的強(qiáng)度和塑性以及良好的低溫韌性。
[0005]本發(fā)明的發(fā)明人在研究中意外發(fā)現(xiàn)，通過合理設(shè)計(jì)鋼水的化學(xué)成分，適當(dāng)提高V和N的含量，采用釩氮微合金化加Mo，無需使用昂貴的鈮鐵合金，即可生產(chǎn)出具有較高強(qiáng)度和塑性以及良好的低溫韌性的鋼板。
[0006]因此，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種鋼板，以所述鋼板的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼板中含有:0.05-0.07重量％C、0.10-0.20重量％S1、l.75-1.85重量％Mn、
0.05-0.08重量％V、0.15-0.25重量％Mo、0.01-0.013重量％N，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0007]另一方面，本發(fā)明還提供了一種鋼板的生產(chǎn)方法，該方法包括:將鋼水連鑄得到板坯，對所述板坯依次進(jìn)行再加熱、粗軋、精軋和冷卻，其中，以所述板坯的總重量為基準(zhǔn)，所述板坯中含有:0.05-0.07 重量 ％C、0.10-0.20 重量 ％S1、l.75-1.85 重量 ％Μη、0.05-0.08 重量挪、0.15-0.25重量％Mo、0.01-0.013重量％N，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0008]本發(fā)明通過合理設(shè)計(jì)鋼水各種化學(xué)成分的質(zhì)量比例，尤其是釩與氮的比例，采用釩氮微合金化加Mo，使生產(chǎn)出的鋼板具有優(yōu)良的力學(xué)性能。在設(shè)計(jì)好鋼水化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，無需使用昂貴的鈮鐵合金，生產(chǎn)得到了一種降低微合金化成本的釩氮微合金化加Mo成分設(shè)計(jì)的新型鋼種，克服了現(xiàn)有鋼種合金成本高及鑄坯橫向裂紋傾向等缺點(diǎn)，同時(shí)可保證在較寬的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)性能穩(wěn)定。
[0009]本發(fā)明方法采用釩氮微合金化加Mo生產(chǎn)鋼板，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在鋼中形成釩的碳、氮以及碳氮化合物，利用釩在基體中的溶解與析出機(jī)理，通過控制精軋溫度在精軋過程中應(yīng)變誘導(dǎo)析出氮化釩顆粒，阻止奧氏體再結(jié)晶以及奧氏體晶粒長大，特別是在精軋后的待溫過程中，利用氮化釩中溫析出產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化作用。同時(shí)，采用超快冷技術(shù)并利用Mo促進(jìn)貝氏體相變的作用，形成主要為貝氏體組成的金相組織并使碳化釩析出強(qiáng)化，生產(chǎn)得到了厚度為30-50mm、組織主要為貝氏體組成、屈服強(qiáng)度大于550MPa、抗拉強(qiáng)度大于700MPa、總伸長率大于24%、屈強(qiáng)比(即為屈服強(qiáng)度除以抗拉強(qiáng)度)不大于
0.80、_20°C縱向沖擊功大于90J的鋼板。
[0010]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1得到的鋼板的金相顯微組織圖。
[0012]圖2是本發(fā)明實(shí)施例8得到的鋼板的金相顯微組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0014]本發(fā)明提供了一種鋼板，以鋼板的總重量為基準(zhǔn)，鋼板中含有:0.05-0.07重量 %C、0.10-0.20 重量 ％S1、l.75-1.85 重量 %Μη、0.05-0.08 重量 ％V、0.15-0.25 重量 ％Mo、
0.01-0.013重量％N，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0015]本發(fā)明中，鋼板中含有的不可避免的雜質(zhì)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如包括S、P和O等。
[0016]本發(fā)明中，鋼板的厚度可以為30_50mm。
[0017]本發(fā)明還提供了一種鋼板的生產(chǎn)方法，該方法包括:將鋼水連鑄得到板坯，對板坯依次進(jìn)行再加熱、粗軋、精軋和冷卻，其中，以板坯的總重量為基準(zhǔn)，板坯中含有:0.05-0.07重量 ％C、0.10-0.20 重量 ％S1、l.75-1.85 重量 ％Μη、0.05-0.08 重量 ％V、0.15-0.25 重量 ％Mo、
0.01-0.013重量％N，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0018]在本發(fā)明中，采用釩氮微合金化加Mo生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼板，在鋼中形成釩的碳、氮以及碳氮化合物，利用釩在基體中的溶解與析出機(jī)理，特別是在精軋后的待溫過程中，利用VN中溫析出產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化作用。氮元素不僅價(jià)格低廉，而且相比于VC，VN的穩(wěn)定性較高，即VN具有更低的自由能，增加氮有利于釩的析出，在鋼板的強(qiáng)度不變的情況下，通過添加廉價(jià)的氮可以降低釩的使用量，并且，該生產(chǎn)方法中，無需使用昂貴的鈮鐵合金，因而，利用該生產(chǎn)方法降低了高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)成本。
[0019]并且，本發(fā)明中，通過合理設(shè)計(jì)各種成分的化學(xué)質(zhì)量比例，尤其是釩與氮的比例，采用釩氮微合金化加Mo，使生產(chǎn)出的鋼板具有優(yōu)良的力學(xué)性能。在設(shè)計(jì)好鋼水化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，采用例如TMCP的控制軋制和控制冷卻技術(shù)，達(dá)到優(yōu)化鋼板的金相組織和力學(xué)性能的目的。
[0020]在本發(fā)明中，首先煉好的鋼水不經(jīng)真空處理直接連鑄(例如采用二冷水控制連鑄)，并且可以在結(jié)晶器的下端對鑄坯施以輕壓以防止枝晶偏析。
[0021]然后，將連鑄得到的板坯在加熱爐中再加熱。板坯被加熱至的溫度需要考慮原始奧氏體晶粒的粗化程度和合金元素的固溶程度等，在能夠保證合金元素固溶的較低的溫度下對板坯進(jìn)行適宜時(shí)長的熱處理，從而保證合金元素固溶同時(shí)防止奧氏體晶粒粗化。優(yōu)選情況下，對板坯再加熱時(shí)，將板坯加熱至1150-1200°C。
[0022]本發(fā)明中，對板坯采用兩階段控制軋制，即粗軋為在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制、精軋為在奧氏體未結(jié)晶區(qū)軋制。
[0023]在粗軋(奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制)時(shí)，通過奧氏體反復(fù)再結(jié)晶使奧氏體晶粒細(xì)化，這樣由奧氏體相變生成的最終組織也將是細(xì)化的，從而提高鋼板的韌性。本發(fā)明中，為了與板坯在加熱爐中到達(dá)的溫度相對應(yīng)，優(yōu)選情況下，粗軋的開軋溫度為1100-1130°C。粗軋的終軋溫度為1040-1070°C。為了保證鋼板沿整個(gè)厚度方向的晶粒均勻，并且保證后續(xù)的精軋過程中也能夠有足夠大的總壓下率，從而不會導(dǎo)致組織粗大，因而，粗軋的總壓下率優(yōu)選為60-67%。
[0024]本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)精軋的開軋溫度為850-920°C，優(yōu)選為860-880 V時(shí)，精軋?jiān)趭W氏體未結(jié)晶區(qū)內(nèi)并且在氮化釩的析出溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，且使得精軋能夠在釩在奧氏體中析出的動力最大，并使奧氏體中較短時(shí)間內(nèi)析出較多的氮化釩，可以延遲奧氏體再結(jié)晶。同時(shí)，精軋的終軋溫度不僅對冷卻速度產(chǎn)生影響，而且終軋溫度不宜過高或過低。本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)精軋的終軋溫度為830-850°C，優(yōu)選為830-840°C時(shí)，既能夠避免終軋溫度過高造成最終組織不能得到充分細(xì)化，使鋼板韌性變差的缺陷，又能避免終軋溫度過低造成鐵素體加工變形，導(dǎo)致鐵素體相過多而使強(qiáng)度不足的缺陷?；谄渌能堉茥l件，精軋的總壓下率可以設(shè)置為55-75%，以使最終組織足夠細(xì)小，生產(chǎn)出的鋼板的力學(xué)性能優(yōu)良。
[0025]本發(fā)明中，在軋制后，在開始加速冷卻前進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇郎兀员ＷC在待溫過程中使VN充分析出，強(qiáng)化相變后的產(chǎn)物。因此，冷卻開始溫度控制在相變點(diǎn)溫度附近，可以保證VN充分析出以及冷卻后的組織主要為貝氏體組織。
[0026]本發(fā)明的發(fā)明人在研究中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，針對本成分鋼，在冷卻時(shí)，冷卻入口溫度(熱軋板進(jìn)入冷卻段時(shí)的溫度)為770-800°C，優(yōu)選為780-790°C ;冷卻的速度為20_25°C /s，優(yōu)選為22-24°C /s ;冷卻出口溫度(熱軋板離開冷卻段時(shí)的溫度)為450-500°C，優(yōu)選為480-490°C時(shí)，能夠使得鋼板的最終組織為貝氏體+少量鐵素體，不會出現(xiàn)其它如珠光體或馬氏體的組織。而且，由于軋制之后的冷卻過程中有VC析出，冷卻的速度過慢時(shí)雖然會使VC析出量增加、有利于提高析出強(qiáng)化效果，但是卻會生成過多的鐵素體以及鐵素體晶粒長大而造成強(qiáng)度和韌性惡化；冷卻的速度過快則會造成鋼板的組織不均勻，并且無法保證有足夠的時(shí)間而使VC能夠充分地析出，因而，冷卻的速度為20-25°C /s，優(yōu)選為22-24°C /s。
[0027]本發(fā)明中，在對板坯進(jìn)行精軋時(shí)可以將板坯(即中間坯)精軋至30_50mm的厚度。即，本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鋼板的厚度可以為30-50mm，并且在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，生產(chǎn)得到的鋼板的金相組織主要為貝氏體組成(貝氏體+少量鐵素體)，屈服強(qiáng)度大于550MPa、抗拉強(qiáng)度大于700MPa、總伸長率大于24%，屈強(qiáng)比不大于0.80，_20°C縱向沖擊功大于 90J。
[0028]實(shí)施例
[0029]以下的實(shí)施例將對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不因此限制本發(fā)明。
[0030]以下實(shí)施例中，按照GB/T228規(guī)定的方法檢測屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和總伸長率，按照GB/T229-2007規(guī)定的方法檢測_20°C縱向沖擊功。[0031]進(jìn)行顯微組織觀察所用光學(xué)顯微鏡購自德國萊卡公司，型號為LEICADM6000M。
[0032]成品鋼板中貝氏體的含量根據(jù)金相顯微組織圖中貝氏體所占的面積百分比來確定。
[0033]實(shí)施例1-10
[0034]本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的鋼板及其生產(chǎn)方法。
[0035]在200噸轉(zhuǎn)爐上煉好鋼，得到組成如表1所示的鋼水，并將該鋼水連鑄成300mmX1700mmX 10020mm (厚度X寬度X長度)的板坯，將連鑄得到的板坯依次進(jìn)行再加熱、粗軋、精軋和冷卻，并最終制得鋼板。其中，采用天然氣加熱爐對板坯加熱、采用TMCP技術(shù)對板坯進(jìn)行控制軋制得到熱軋板并采用層流冷卻方式對所述熱軋板進(jìn)行控制冷卻得到最終的鋼板，在天然氣加熱爐中將板坯加熱至的溫度(板坯加熱溫度)、粗軋的開軋溫度、粗軋的終軋溫度、精軋的開軋溫度、精軋的終軋溫度、冷卻的速度、冷卻入口溫度和冷卻出口溫度分別如表2所示，粗軋的總壓下率、精軋的總壓下率、連鑄得到的板坯的厚度、粗軋得到的中間坯的厚度以及成品鋼板的厚度分別如表3所示。
[0036]表1
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種鋼板，其特征在于，以所述鋼板的總重量為基準(zhǔn)，所述鋼板中含有:0.05-0.07重量 ％C、0.10-0.20 重量 ％S1、l.75-1.85 重量 ％Μη、0.05-0.08 重量 ％V、0.15-0.25 重量 ％Mo、0.01-0.013重量％N，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼板，其中，所述鋼板的厚度為30-50mm。
3.一種鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，該方法包括:將鋼水連鑄得到板坯，對所述板坯依次進(jìn)行再加熱、粗軋、精軋和冷卻，其中，以所述板坯的總重量為基準(zhǔn)，所述板坯中含有:0.05-0.07 重量 ％C、0.10-0.20 重量％S1、l.75-1.85 重量 ％Μη、0.05-0.08 重量 ％V、0.15-0.25重量％Mo、0.01-0.013重量％N，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述精軋的開軋溫度為850-920°C，優(yōu)選為860-8800C ;所述精軋的終軋溫度為830-850°C，優(yōu)選為830_840°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在冷卻時(shí)，冷卻入口溫度為770-800°C，優(yōu)選為780-7900C ;冷卻的速度為20-25°C /s，優(yōu)選為22_24°C /s ;冷卻出口溫度為450-500°C，優(yōu)選為 480-490°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，對所述板坯再加熱時(shí)，將所述板坯加熱至1150-1200。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述粗軋的總壓下率為60-67%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述精軋的總壓下率為55-75%。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述粗軋的開軋溫度為1100-1130°C，粗軋的終軋溫度為1040-1070°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在對板坯進(jìn)行精軋時(shí)將板坯精軋至30-50mm的厚度。
【文檔編號】C21D8/02GK103911546SQ201410154863
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】楊雄飛, 張開華, 陳永, 蔣仁貴, 姚永國 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司