專利名稱：一種600MPa級低合金高強度特厚鋼板及其生產方法
技術領域：
本發明屬于低合金高強度鋼板生產技術領域，特別涉及一種600MPa級低合金高強度特厚鋼板及其生產方法。
背景技術：
低合金高強度結構鋼以其較低的合金含量、較高的強韌性、良好的焊接性能，廣泛用于橋梁、建筑結構、機械行業等領域。隨著我國經濟的快速發展，各行業對低合金高強度結構鋼產品，無論從數量上還是從品種質量上都已提出了較高的要求。通過成分、軋制工藝的改進和創新，從而使得組織控制更為精確有效，利用較低的合金成本獲得較高強度、優異強韌性、良好焊接性能的結構鋼特厚板。
對比案例1:在本發明申請之前，公開號為CN 1537968A的中國發明專利公開說明了一種屈服強度460MPa級低合金高強度結構鋼板材的制造方法，該結構鋼采用高Nb-Ti系合金設計，C 0. 13 O. 20%、Si 0. 2 O. 5%, Mn 1. 3 1. 7%、Nb 0. 01 O. 02%、Ti 0. 005 O. 01%、Als :0. 005 O. 015 ;加熱溫度120(Tl250°C，分兩階段軋制。該鋼添加貴重金屬Nb、Ti合金，鑄坯加熱溫度高。該發明鋼板實施例上的厚度大都在12 30_規格區間，與本專利申請中所述5(Tl00mm高強度特厚板的規格范圍不同。對比案例2 :在本發明申請之前，公開號為CN 101463449A的中國發明專利“64(T800MPa高強度工程機械用鋼及其生產方法”中公開了一種具有高強度工程機械用鋼的生產方法。該鋼的化學成分按質量百分比為C :0. 12^0. 17%、S1:0. 2^0. 5%、Mn 1. 3 1. 67%、P ^ O. 020%、S ^ O. 013%、V 0. 09 O. 15%、Nb 0. 035 O. 060% ;該鋼板采用Nb-V的合金體系，合金成本高，且鋼板的的厚度規格僅為l(T40mm，與本專利申請中所述5(Tl00mm高強度厚板的規格范圍不同。對比案例3 :在本發明申請之前，公開號為CN 102041438 A的中國發明專利申請公布說明書“低合金高強度結構鋼Q460C特厚板及其生產方法”公開了一種低合金高強度結構鋼Q460C特厚板的生產方法。該結構鋼采用V-Nb-N1-Ti微合金成分設計體系，鋼水采用VD真空Ca脫氣處理，模鑄澆注，軋后采用正火熱處理。該鋼板生產成本較高，采用模鑄和正火的生產工藝進行生產，與本專利申請中所述的高強度特厚板的生產方法所采用的生產方法不同。目前大于50mm規格600MPa級別的高強度結構鋼特厚板的生產大部分采用添加Mo,Ni,Nb,V,Ti等微合金元素中的兩種或兩種以上復合加入，采用控軋控冷的軋制工藝，軋后多采用回火熱處理，其合金成本及生產成本均較高。鋼種中添加較多的微合金元素，不利于焊接性能，同時也增加了生產成本。

發明內容
本發明的目的在于提供一種600MPa級低合金高強度特厚鋼板及其生產方法。特別針對厚度為5(Tl00mm具有低成本、高強韌性、良好焊接性能的特厚鋼板，該鋼板無需添加Mo、N1、Nb、Ti等貴重金屬元素，僅在普碳鋼基礎上，添加V元素，利用V-N微合金化，采用控軋、控冷工藝，尤其是UFC (超快速冷卻)+ACC (加速層流冷卻)冷卻工藝，采用堆垛緩冷措施，無需進行軋后熱處理，利用細晶強化、析出強化、彌散強化等作用，即可生產出強度大于600MPa、-20°C V型缺口沖擊功彡180J的高強度特厚鋼板。本發明所述的一種600MPa級低合金高強度特厚鋼板，其化學成分的重量百分比為C 0. 15 O. 18%、Si 0. 20 0· 50%、Mn 1. 30 1· 60%、P ^ O. 02%、S ^ O. 015%、Alt O. 01 O. 05%、V 0. 03 O. 09%、N 0. 005 O. 020%,余量為 Fe 和夾雜。本發明所述鋼板成分中各元素的作用如下C :是鋼中最基礎、最經濟的強化元素，通過固溶強化和析出強化提高鋼的強度，但C影響鋼的韌性和焊接性能。綜合考慮，在保證強度的同時，適當控制碳含量。 Mn :是固溶強化元素，能夠通過固溶強化來提高鋼的強韌性。S1:是固溶強化元素，能夠提高鋼的強度和硬度。P和S :—般情況下，磷和硫都是鋼中有害元素，增加鋼的脆性。在本鋼中屬于有害元素，應控制磷和硫的含量。Alt :是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性。V和N :是本鋼中添加的兩種重要元素。V與C和N結合形成V (C，N)化合物，釩的碳氮化合物可以在晶界和晶內的亞結構等部位析出，促進鐵素體在晶內和晶界形成，使得鐵素體、珠光體均勻分布在晶內和晶界，細化晶粒。通過控制冷卻速度可以控制釩氮化物的彌散析出程度和析出物尺寸，起到彌散強化和析出強化作用。針對一種600MPa級低合金高強度特厚鋼板的生產方法，具體工藝步驟及技術參數如下(I)冶煉采用“轉爐冶煉-鋼包爐精煉-板坯連鑄”工藝，在鋼包爐精煉后期加入VN合金料，控制鋼水中釩氮含量比為5 8。(2)加熱鋼坯加熱溫度為1150 1200認以保證鋼坯在加熱爐內充分奧氏體化。(3)軋制采用兩階段控制軋制，控溫厚度為成品厚度的2 3倍，終軋溫度為800 850。。。(4)冷卻鋼板精軋后采用UFC (超快速冷卻)+ACC (加速層流冷卻)系統在線加速冷卻，終止冷卻溫度為60(T65(TC，冷卻速度為5 10°C /S，水冷后鋼板進行堆垛緩冷24 48小時。本發明的優點在于(I)本發明提供了 600MPa級低合金高強度特厚板的化學成分，沒有添加Mo、N1、Nb、Ti等貴重金屬元素，僅添加適量V、N元素，采用低合金、低成本生產路線。(2)本發明提供了 600MPa級低合金高強度特厚板的生產方法，通過兩階段軋制、UFC (超快速冷卻)+ACC (加速層流冷卻)冷卻工藝、堆垛緩冷措施，利用細晶強化、析出強化、彌散強化等作用，細化相變組織，提高鋼板強韌性。(3)本發明提供的生產方法，無需進行軋后熱處理，通過控軋控冷工藝和堆垛緩冷措施，實現5(Tl00mm厚規格600MPa級低合金高強度特厚板的穩定生產。簡化生產工藝，提高生產效率，減少能耗，降低生產成本。


圖1為實施例2中75mm規格鋼板的金相組織圖。
具體實施例方式實施例1 :50mm 規格鋼板的化學成分為0· 158% C-0. 31% S1-L 41% Mn-O. 012% P-0. 005%S-0. 038% Alt-O. 055% V- O. 0086% N。
生產方法為( I)冶煉采用“轉爐冶煉-鋼包爐精煉-板坯連鑄”工藝，在鋼包爐精煉后期加入VN合金料，控制鋼水中釩氮含量比為6. 4。(2)加熱鋼坯加熱溫度為1181°C。(3)軋制采用兩階段控制軋制，控溫厚度為150mm，終軋溫度為830°C。(4)冷卻鋼板精軋后采用UFC (超快速冷卻)+ACC (加速層流冷卻)系統在線加速冷卻，終止冷卻溫度為633°C，冷卻速度為9°C /S，水冷后鋼板進行堆垛緩冷30小時。通過上述方法，得到低合金高強度特厚板的力學性能為抗拉強度645MPa，延伸率 20%，-20°C沖擊功值 203J、196J、192J。實施例2 75mm 規格鋼板的化學成分為0· 161% C-0. 30% S1-L 43% Mn-O. 010% P-0. 006%S-0. 040% Alt-O. 062% V- O. 0089% N。生產方法為( I)冶煉采用“轉爐冶煉-鋼包爐精煉-板坯連鑄”工藝，在鋼包爐精煉后期加入VN合金料，控制鋼水中釩氮含量比為7。(2)加熱鋼坯加熱溫度為1180°C。(3)軋制采用兩階段控制軋制，控溫厚度為180mm，終軋溫度為843°C。(4)冷卻鋼板精軋后采用UFC (超快速冷卻)+ACC (加速層流冷卻)系統在線加速冷卻，終止冷卻溫度為635°C，冷卻速度為8°C /S，水冷后鋼板進行堆垛緩冷36小時。通過上述方法，得到低合金高強度特厚板的力學性能為抗拉強度627MPa，延伸率 22%，-20°C沖擊功值 198J、189J、193J。實施例3 90mm 規格鋼板的化學成分為0· 165% C-0. 33% S1-L 40% Mn-O. 011% P-0. 008%S-0. 041% Alt-O. 051% V- O. 0093% N。生產方法為( I)冶煉采用“轉爐冶煉-鋼包爐精煉-板坯連鑄”工藝，在鋼包爐精煉后期加入VN合金料，控制鋼水中釩氮含量比為5. 5。(2)加熱鋼坯加熱溫度為1181°C。(3)軋制采用兩階段控制軋制，控溫厚度為200mm，終軋溫度為840°C。(4)冷卻鋼板精軋后采用UFC (超快速冷卻)+ACC (加速層流冷卻)系統在線加速冷卻，終止冷卻溫度為640°C，冷速為8°C /S，水冷后鋼板進行堆垛緩冷40小時。通過上述方法，得到低合金高強度特厚板的力學性能為抗拉強度625MPa，延伸率 23%，-20°C沖擊功值 188J、185J、187J。實施例4 IOOmm 規格鋼板的化學成分為0. 175% C-0. 32% S1-L 42% Mn-O. 009% P-0. 005%S-0. 043% Alt-O. 065% V- O. 0097% N。生產方法為( I)冶煉采用“轉爐冶煉-鋼包爐精煉-板坯連鑄”工藝，在鋼包爐精煉后期加入VN合金料，控制鋼水中釩氮含量比為6. 7。(2)加熱鋼坯加熱溫度為1185°C。 (3)軋制采用兩階段控制軋制，控溫厚度為200mm，終軋溫度為845°C。(4)冷卻鋼板精軋后采用UFC (超快速冷卻)+ACC (加速層流冷卻)系統在線加速冷卻，終止冷卻溫度為645°C,冷卻速度為6°C /S，水冷后鋼板進行堆垛緩冷48小時。通過上述方法，得到低合金高強度特厚板的力學性能為抗拉強度617MPa，延伸率 22. 5%，-20°C沖擊功值 192J、189J、190J。
權利要求
1.一種600MPa級低合金高強度特厚鋼板，其特征在于，化學成分的重量百分比為c:O.15 O. 18%, Si 0. 20^0. 50%, Mn 1. 30 L 60%, P :彡 O. 02%, S :彡 O. 015%, Alt 0. θΓθ. 05%、V 0. 03 O. 09%、N 0. 005 O. 020%,余量為 Fe 和夾雜。
2.根據權利要求1所述的鋼板，其特征在于，鋼板厚度規格為5(Tl00mm。
3.—種權利要求1所述的600MPa級低合金高強度特厚鋼板的生產方法，其特征在于，具體工藝步驟及技術參數如下 (1)冶煉采用“轉爐冶煉-鋼包爐精煉-板坯連鑄”工藝，在鋼包爐精煉后期加入VN合金料，控制鋼水中釩氮含量比為51 ； (2)加熱鋼坯加熱溫度為115(Tl200°C，到鋼坯在加熱爐內奧氏體化； (3)軋制采用兩階段控制軋制，控溫厚度為成品厚度的2 3倍，終軋溫度為800^850 0C ； (4)冷卻鋼板精軋后采用超快速冷卻和加速層流冷卻，終止冷卻溫度為60(T65(TC，冷卻速度為5 10°C /S，水冷后鋼板進行堆垛緩冷2Γ48小時。
全文摘要
一種600MPa級低合金高強度特厚鋼板及其生產方法，屬于低合金高強度鋼板生產技術領域。該鋼板化學成分的重量百分比為C0.15~0.18%、Si0.20~0.50%、Mn1.30~1.60%、P≤0.02%、S≤0.015%、Alt0.01~0.05%、V0.03~0.09%、N0.005~0.020%，余量為Fe和夾雜。鋼板采用控軋、控冷工藝，尤其是超快速冷卻和加速層流冷卻工藝制度。優點在于，本發明采用低合金、低成本生產路線；生產過程無需進行軋后熱處理，簡化生產工藝，提高了生產效率，降低了生產成本。
文檔編號C21D8/02GK103014491SQ201210564130
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者顧林豪, 劉春明, 鄒揚, 劉金剛, 張蘇淵, 宋欣 申請人:首鋼總公司