專利名稱：高韌性超高強鋼的生產工藝及生產系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于煉鋼技術，特別是涉及一種高韌性超高強鋼的生產工藝及生產系統。
背景技術：
高強度結構鋼板廣泛應用于工程機械、礦山機械、車輛、船舶、橋梁等行業，隨著國民經濟的發展，對高強鋼提出了新的要求強度更高(IOOOMPa以上)、要求有一定的塑性及低溫韌性。為此各中厚板廠進行了大量的研究，開發出了許多高強鋼的生產方法及生產工藝。目前各鋼廠生產高強鋼的工藝一般為CR、CR+ACC (TMCP) +T、DQ+T及離線淬火 RQ+T。在典型的生產工藝中，需要特別指出的是直接在線淬火工藝(DQ)。直接淬火是利用鋼的軋后余熱把鋼材從形變奧氏體冷卻到馬氏體點溫度下最終得到馬氏體的熱處理工藝。由于控制軋制過程中合金元素的充分溶解增加了奧氏體的淬透性，有利于隨后的直接淬火， 另外控制軋制細化了奧氏體晶粒，增加了奧氏體變形帶，因此增加了馬氏體的形核點，有望得到良好的馬氏體形態，從而回火后得到優良的強度和韌度組合。直接在線淬火時，鋼中的合金及微合金元素固溶態更好，增加了鋼的淬透性；未再結晶區的變形增加了奧氏體的位錯密度，增加了變形帶。以上因素都為淬火后的組織細化提供了有利條件，使得在線直接淬火(DQ) +離線回火調質處理后的鋼板強度更高。鋼經Q+P+T熱處理組織為回火馬氏體+殘余奧氏體。Q+P+T處理后遺有一定量的殘留奧氏體，部分地松解高強度鋼的韌性困境；鋼中還有復雜碳化物的彌散沉淀，使呈沉淀強化。高強鋼生產熱處理Q+P工藝，需要將鋼板軋后重新加熱、淬火、碳分配，工藝復雜， 不利于降低生產成本。鋼板軋后需要在車間內倒運物流復雜，鋼板在線直行率低，生產管理繁瑣。

發明內容
本發明旨在提供一種克服上述已有技術不足之處的高韌性超高強鋼的生產工藝及生產系統。鋼板經控軋后，直接使用超快冷設備進行淬火至Ms和Mf之間溫度，形成馬氏體及殘余奧氏體，同時在輥道傍側配備回火爐進行碳分配，實現碳分配處理，滿足淬火及碳分配的工藝要求，實現工藝稱為直接淬火DQ (direct quenching)+在線分配OP (on line partitioning )工藝，即 DQ+0P 工藝。本發明的技術方案
高韌性超高強鋼的生產工藝及生產系統，其工藝步驟為
a.板坯加熱，加熱溫度1150 1250°C，加熱系數8 iaiiin/cm，出爐溫度1130 1180 0C ；
b.板坯充分除鱗，除盡表面氧化鐵皮；
c.開軋溫度1050 1100°C，保證粗軋有二道次以上壓下率大于15%，實現高溫大壓下慢速軋制，粗軋終軋溫度950 970°C，中間坯控制為2 4h ；
d.待溫輥道待溫800 860°C；
e.精軋開軋溫度800 860°C，終軋溫度780 840°C，鋼板軋后進入預矯直機矯直；f.超快冷使用DQ模式，鋼板入水溫度760 830°C，按照鋼板返紅溫度150 350°C自動配水及控制輥道速度，鋼板快速送入進行DQ ；
g.鋼板出控冷機組后，快速送入熱矯直機進行矯直，矯直速度大于2m/min；
h.鋼板出矯直機后，快速送分鋼臺架分鋼至裝爐輥道；
i.明火回火爐啟動快速裝爐，將鋼板裝入爐內進行碳分配，裝爐速度按20m/min控制， 回火爐溫150 450°C，工藝速度10 60m/min ；
j.鋼板分配處理結束后，出爐返回厚板冷床空冷；
k.鋼板DQ+0P處理后，需要回火時轉入其他回火爐進行回火。其生產系統的生產線設備布置依次為加熱爐，板坯，除鱗箱，粗軋機，中間坯，精軋機，預矯直機，超快冷機組，熱矯直機，第一分鋼臺架，明火回火爐，第二分鋼臺架，厚板冷床，中板冷床。本發明原理利用鋼板控軋過程中鋼中的合金及微合金元素固溶態更好，增加了鋼的淬透性；未再結晶區的軋制增加了奧氏體的位錯密度，增加了變形帶。以上因素都為淬火后的組織細化提供了有利條件，使得在線直接淬火(DQ) +離線回火調質處理后的鋼板強度更高。根據鋼板材質選定淬火后返紅溫度(Ms Mf之間)，針對不同厚度鋼板利用超快冷的運行工藝速度控制返紅溫度，鋼板出超快冷后返紅結束及時送入回火爐進行碳分配處理，形成馬氏體與納米級的殘余奧氏體的組織，利用明火回火爐低溫溫度均勻的特點保證鋼板碳分配處理的工藝質量，鋼板組織、性能均勻。與現有技術相比，本發明具有以下優點
a.直接萍火DQ (direct quenching) + 在線分配 OP (on line partitioning )工"g (即DQ+0P工藝)實現了超高強鋼的簡單生產，提高了生產效率，降低了超高強鋼的生產成本；
b.利用DQ技術保留控軋鋼板的奧氏體的位錯密度及變形帶，使鋼板具有比離線淬火鋼板更高的強度及韌性，可生產1500MPa以上的超高強鋼；
c.鋼板的OP處理，使軋鋼車間物流簡潔，提高了鋼板產品的直行率，減少了鋼板在車間內倒運，減少了對半成品庫的占用，便于生產管理；
d.鋼板DQ前，進行預矯直，生產鋼板板型良好；
e.明火回火爐低溫段爐溫均勻，鋼板碳分配后組織、性能均勻；
f.生產方法及生產系統也可用于TMCP+T鋼板的生產。


圖1為高韌性超高強鋼生產系統工藝設備布置圖。圖中1-加熱爐，2-板坯，3-除鱗箱，4-粗軋機，5-中間坯，6-精軋機，7-鋼板，8-預矯直機，9-超快冷機組，10-熱矯直機， 11-第一分鋼臺架，12-明火回火爐，13-第二分鋼臺架，14-厚板冷床，15-中板冷床。
具體實施例方式下面結合實施例進一步說明發明的內容。如圖所示，生產系統工藝設備按如下順序依次布置1-加熱爐，2-板坯，3-除鱗箱，4-粗軋機，5-中間坯，6-精軋機，7-鋼板，8-預矯直機，9-超快冷機組，10-熱矯直機，11-第一分鋼架，12-明火回火爐，13-第二分鋼臺架，14-厚板冷床，15-中板冷床。實施例1 :260X2080X;M50板坯軋制生產30X3200XL超高強鋼板。其工藝步驟依次為
a.板坯加熱，加熱溫度1230 1250°C，加熱系數9 10min/cm，出爐溫度1150 1160 0C ；
b.板坯充分除鱗，除盡表面氧化鐵皮；
c.開軋溫度1050 1070°C，板坯展寬后，縱軋時保證粗軋有二道次以上壓下率大于 15%，實現高溫大壓下慢速軋制，粗軋終軋溫度950 970°C，中間坯控制為103mm ；
d.待溫輥道待溫至830 850°C；
e.精軋開軋溫度830 850°C，終軋溫度810 830°C，鋼板軋后進入預矯直機矯直，軋制工藝主要參數見表1 ；
表1實施例1軋制工藝涉及主要參數
權利要求
1.高韌性超高強鋼的生產工藝及生產系統，其特征在于工藝步驟為a.板坯加熱，加熱溫度1150 1250°C，加熱系數8 iaiiin/cm，出爐溫度1130 1180 0C ；b.板坯充分除鱗，除盡表面氧化鐵皮；c.開軋溫度1050 1100°C，保證粗軋有二道次以上壓下率大于15%，實現高溫大壓下慢速軋制，粗軋終軋溫度950 970°C，中間坯控制為3 4h ；d.待溫輥道待溫800 860°C；e.精軋開軋溫度800 860°C，終軋溫度780 840°C，鋼板軋后進入預矯直機矯直；f.超快冷使用DQ模式，鋼板入水溫度760 830°C，按照鋼板返紅溫度150 350°C自動配水及控制輥道速度，鋼板快速送入進行DQ ；g.鋼板出控冷機組后，快速送入熱矯直機進行矯直，矯直速度大于2m/min；h.鋼板出矯直機后，快速送分鋼臺架分鋼至裝爐輥道；i.明火回火爐啟動快速裝爐，將鋼板裝入爐內進行碳分配，裝爐速度按20m/min控制， 回火爐溫150 450°C，工藝速度10 60m/min ；j.鋼板分配處理結束后，出爐返回厚板冷床空冷；k.鋼板Q+P處理后，需要回火時轉入其他回火爐進行回火。
2.根據權利要求1的高韌性超高強鋼的生產工藝及生產系統，其特征在于生產線設備布置依次為加熱爐，板坯，除鱗箱，粗軋機，中間坯，精軋機，預矯直機，超快冷機組，熱矯直機，第一分鋼臺架，明火回火爐，第二分鋼臺架，厚板冷床，中板冷床。
全文摘要
一種高韌性超高強鋼的生產工藝及生產系統，包括由除鱗箱、粗軋機、待溫輥道、精軋機、超快速冷卻系統、熱矯直機、分鋼臺架、明火回火爐組成。板坯充分加熱后出爐、板坯除鱗、粗軋、待溫精軋、在線超快冷淬火、快速熱矯直、分鋼臺架分離出主生產線、快速將鋼板送入明火回火爐中進行保溫，在PT(碳分配溫度)中進行碳分配，鋼板出爐后空冷。生產線設備布置依次為加熱爐，板坯，除鱗箱，粗軋機，中間坯，精軋機，預矯直機，超快冷機組，熱矯直機，第一分鋼臺架，明火回火爐，第二分鋼臺架，厚板冷床，中板冷床。
文檔編號C21D8/02GK102337386SQ20111035865
公開日2012年2月1日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者楊云清 申請人:湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司