一種590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種590Mpa級(jí)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板，還涉及上述的鋼板的制造方法。該方法的步驟為：LF爐外精煉；RH真空脫氣二次精煉；合金元素保護(hù)加入；板坯加熱；粗軋；精軋；控軋控冷，矯直，板形控制。本發(fā)明生產(chǎn)的鋼板，鋼板的屈服強(qiáng)度大于450MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到590-670MPa，延伸率16%以上。-20℃低溫韌性大于34焦耳。采用本發(fā)明生產(chǎn)的12-200噸挖掘機(jī)，200-350馬力推土機(jī)，50-300噸液壓起重機(jī)，4500-7200KN高阻力液壓支架結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼達(dá)到了優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配，韌脆性轉(zhuǎn)變溫度在-30℃以下，平直度1.7-3.5mm/m。鋼板的屈服強(qiáng)度范圍480-560MPa，抗拉強(qiáng)度范圍在620-760MPa，通過控軋控冷或淬火回火工藝處理，使鋼板具有高的強(qiáng)度消除了組織內(nèi)應(yīng)力，提高了塑韌性指標(biāo)，延伸率能達(dá)到17-25%。
【專利說明】一種590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種6-60mm規(guī)格，抗拉強(qiáng)度達(dá)到590MPa以上的高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼板，還涉及上述的鋼板的制造方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
大型挖掘機(jī)、大馬力推土機(jī)、大型液壓起重機(jī)等工程機(jī)械使用的結(jié)構(gòu)鋼板，屈服強(qiáng)度超過450MPa，抗拉強(qiáng)度超過590MPa，制造過程及使用過程有焊接、彎曲、周期疲勞，而且為了上舉更高，舉物更多，推力、挖掘力更強(qiáng)，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的剛性，強(qiáng)度高自重輕，改善反復(fù)交變疲勞性能。因此提出質(zhì)量穩(wěn)定，強(qiáng)度高，韌性好，高疲勞韌性，易焊接和板形平直精度高等技術(shù)要求。過去只能用滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的Q345B和Q235B鋼級(jí)，平直度10mm/m的指標(biāo)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需求。采用590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板，大型挖掘機(jī)、推土機(jī)等工程機(jī)械較使用低等級(jí)的Q345B自重減少15%，車體使用服役壽命延長(zhǎng)8-10年，適應(yīng)現(xiàn)代工程施工需求，利于全社會(huì)技術(shù)進(jìn)步和生活質(zhì)量的提聞。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明是針對(duì)大型挖掘機(jī)、大馬力推土機(jī)、大型液壓起重機(jī)等工程機(jī)械使用高強(qiáng)鋼板技術(shù)市場(chǎng)需求，一改低級(jí)別鋼材強(qiáng)度壽命等技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)低碳、錳含量，加入
0.015-0.065%的鈮釩鈦，以及0.0012%硼和0.08%的鑰元素，利用轉(zhuǎn)爐快速冶煉，經(jīng)過爐外精煉和脫氣精煉，改進(jìn)鋼水純凈度，提供一種經(jīng)過控軋控冷技術(shù)改善鋼強(qiáng)、韌性和鋼板平直度的方法，獲得珠光體、鐵素體金相組織，該方法流程短、效率高、易操作，易焊接，成本低廉，板形平直度控制滿足現(xiàn)代大型挖掘機(jī)、大馬力推土機(jī)、大型液壓起重機(jī)等工程機(jī)械等結(jié)構(gòu)的制造和使用。本申請(qǐng)的制造方法強(qiáng)韌性優(yōu)良的工藝技術(shù)，是一種含有鈮、釩、鈦、鋁、鑰、硼合金設(shè)計(jì)，利用控制軋制控制冷卻先進(jìn)工藝(控軋控冷)技術(shù)改善鋼的強(qiáng)韌性的方法。
[0004]本發(fā)明中的鋼板其主要成分是:
碳:0.10-0.22% ；硅:0.10-0.55% ；錳:0.80-1.70% ;銅≤0.55% ;磷≤0.025% ；硫(0.005% ;鈮:0.012-0.060% ;釩:0.015-0.075% ;鈦:0.012-0.045% ;鋁:0.012-0.045% ；鉻:0.10-0.55% ;鑰≤0.55% ;硼≤0.0045% ;其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0005]本發(fā)明的工藝步驟如下:
(1)LF爐外精煉:加熱時(shí)間15-18分鐘，造白渣脫硫，加入微量合金調(diào)整鈦含量；最后加入硼鐵合金；
(2)VD/RH真空脫氣:真空200Pa以下處理18-22分鐘，喂線后氬氣軟吹10分鐘；
(3)板坯加熱:均熱溫度范圍1100-1180°C，均熱時(shí)間范圍2.8-4.2小時(shí)。通過利用細(xì)小彌散的TiN質(zhì)點(diǎn)和低溫加熱來抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，獲得細(xì)小而均勻的奧氏體晶粒。
[0006](4)粗軋:開軋溫度1050-1150°C，單道次壓下率大于22%。通過反復(fù)再結(jié)晶細(xì)化奧氏體晶粒。
[0007](5)精軋:開軋溫度范圍850_950°C，終軋溫度810-850°C，單道次壓下率大于15%。在未結(jié)晶奧氏體區(qū)施以大變形量，使奧氏體晶粒拉伸成變形帶。
[0008](6)控制冷卻:開冷高于780°C，終止冷卻溫度550_650°C。冷速高于15V /s。[0009]上述鋼中含有0.015-0.065% 的鈮、0.015-0.065% 的釩、0.015-0.065% 的鈦；硼含量≤0.0010%、鑰含量≤0.09%O
[0010]上述鋼的屈服強(qiáng)度高于450MPa ;控軋組織結(jié)構(gòu)為珠光體加鐵素體；鋼的_20°C低溫韌性達(dá)到55焦耳。
[0011]上述鋼板的平直度小于等于6mm/m。
[0012]采用本發(fā)明生產(chǎn)的12-200噸挖掘機(jī)，200-350馬力推土機(jī)，50-300噸液壓起重機(jī)，4500-7200KN高阻力液壓支架結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼達(dá)到了優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配，韌脆性轉(zhuǎn)變溫度在-30°C以下，平直度1.7-3.5mm/m。鋼板的屈服強(qiáng)度范圍480_560MPa，抗拉強(qiáng)度范圍在620-760MPa，通過合理的控軋控冷或淬火回火工藝處理，使鋼板具有高的強(qiáng)度消除了組織內(nèi)應(yīng)力，提高了塑韌性指標(biāo)，延伸率能達(dá)到17-25%。由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步，實(shí)施效果顯著。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更了解本發(fā)明，但并不因此限制本發(fā)明。
[0014]實(shí)施例1 板還熔煉成份為:
C:0.15%, Si:0.27%, Mn:1.55%, P:0.013%, S:0.001%, Nb:0.027%, V:0.045%,T1:0.017%, Al:0.021%, Cu:0.32%, B:0.0014% ；Mo:0.16% ;其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
[0015]板坯均熱溫度(°C):1130 ;均熱時(shí)間(小時(shí)):3.4 ;粗軋溫度(°C):1100 ;粗軋單道次壓下率(％):大于22 ;精軋溫度(°C):970 ;精軋單道次壓下率(％):大于18 ;開始冷卻溫度(0C):770 ;終止冷卻溫度(°C):590 ;冷卻速度(°C /s):19 ；
鋼板力學(xué)性能:
規(guī)格:鋼板厚度6mm ;屈服強(qiáng)度(MPa):485 ;抗拉強(qiáng)度(MPa):630 ;斷后伸長(zhǎng)率(％):18 ；冷彎:合格；V型縱向沖擊功(_20°C): 133J、147J、138J。
[0016]用于QlOO型號(hào)150噸全路面液壓起重機(jī)第3_4節(jié)伸縮臂結(jié)構(gòu)，替代8mmQ345B，自重減輕15%，疲勞壽命延長(zhǎng)4-5年。
[0017]實(shí)施例2
用實(shí)施例1中的鋼坯料；
板坯均熱溫度(°c ):1140 ;均熱時(shí)間(小時(shí)):3.6 ;粗軋溫度(°C):1100 ;粗軋單道次壓下率(％):大于21 ;精軋溫度(°C):950 ;精軋單道次壓下率(％):大于18 ;開始冷卻溫度(°C):770 ;終止冷卻溫度(°C):570 ;冷卻速度(°C /s):19 ；
鋼板力學(xué)性能:
規(guī)格:鋼板厚度36mm ;屈服強(qiáng)度(MPa):505 ;抗拉強(qiáng)度(MPa):650 ;斷后伸長(zhǎng)率(％):17 ；冷彎:合格；V型縱向沖擊功(_20°C): 145J、149J、152J。
[0018]該厚度鋼板用于50噸挖掘機(jī)和350馬力推土機(jī)，替代45mm厚度Q345B制造車架結(jié)構(gòu)及推桿等吃力部件，節(jié)約鋼材12%，挖掘力和推力提高7%，使用年限延長(zhǎng)3年。
[0019]實(shí)施例3 板還熔煉成份為:C:0.17%, Si:0.27%, Mn:1.55%, P:0.013%, S:0.001%, Nb:0.027%, V:0.045%,T1:0.017%, Al:0.021%, Cu:0.32% ；B:0.0016% ；Mo:0.21% ;其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
[0020]板坯均熱溫度(°C):1150 ;均熱時(shí)間(小時(shí)):2.7 ;粗軋溫度(°C ): 1100 ;粗軋單道次壓下率(％):大于26 ;精軋溫度(°C ):960 ;精軋單道次壓下率(％):大于18 ;加熱溫度(°C)920 ;冷卻速度(°C /s):18 ;回火(°C):610，回火時(shí)間(小時(shí)):1.1
鋼板力學(xué)性能:
規(guī)格:鋼板厚度60mm ;屈服強(qiáng)度(MPa):510 ;抗拉強(qiáng)度(MPa):660 ;斷后伸長(zhǎng)率(％):16 ；冷彎:合格；V型縱向沖擊功(_20°C): 123J、131J、136J。
[0021]35-60mm厚度鋼板用于4500-7200KN高阻力液壓支架底板、頂板、掩護(hù)梁等結(jié)構(gòu)，替代50-90mm厚度的Q345B，改進(jìn)了液壓支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自重減輕15%，焊材節(jié)約20%，焊接效率提高8% ;安裝運(yùn)輸費(fèi)用下降10%，推進(jìn)現(xiàn)代化采煤技術(shù)進(jìn)步，大大提高工作效率，且減輕井下工人勞動(dòng)強(qiáng)度。液壓支架使用更新壽命延長(zhǎng)3`-5年。
【權(quán)利要求】
1.一種590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板，其特征在于，所述的鋼板包括下述重量份數(shù)的組分:
碳:0.10-0.22% ；硅:0.10-0.55% ；錳:0.80-1.70% ;銅≤ 0.55% ;磷≤ 0.025% ；硫(0.005% ;鈮:0.012-0.060% ；釩:0.015-0.075% ；鈦:0.012-0.045% ；鋁:0.012-0.045% ；鉻:0.10-0.55% ;鑰≤0.55% ;硼≤0.0045% ;其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法，該方法包括下述的工藝步驟: LF爐外精煉；VD或RH真空脫氣；保護(hù)加入鈦硼等元素；連鑄；板坯再加熱；粗軋；精軋；精軋板形控制；控制冷卻；矯平；成品鋼板； 鋼板的硼含量大于0.0010% ;鑰大于0.09% ； 經(jīng)過LF爐外精煉，RH真空脫氣； 連續(xù)澆鑄成型； 板坯加熱:均熱溫度范圍1100-1150°C，均熱時(shí)間范圍2.5-4.0小時(shí)； 通過利用細(xì)小彌散的TiN質(zhì)點(diǎn)和低溫加熱來抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，獲得細(xì)小而均勻的奧氏體晶粒； 粗軋:開軋溫度1050-1100°C，單道次壓下率大于18-25% ； 通過反復(fù)再結(jié)晶細(xì)化奧氏體晶粒；精軋:開軋溫度范圍880-950°C，終軋溫度810-8500C，單道次壓下率大于15% ； 在未結(jié)晶奧氏體區(qū)施以大變形量，使奧氏體晶粒拉伸成變形帶； 控軋工藝開冷高于780°C，終止冷卻溫度560-650°C，冷速大于15°C /s。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法，其特征是，所述鋼中含有0.015-0.065%的鈮、0.015-0.065%的釩、0.015-0.065%的鈦；硼含量≤0.0010%、鑰含量≤0.09%ο
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法，其特征是，所述鋼的屈服強(qiáng)度高于450MPa ;控軋組織結(jié)構(gòu)為珠光體加鐵素體；鋼的-20°C低溫韌性達(dá)到55焦耳。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法，其特征是，所述鋼板的平直度小于等于6mm/m。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法，其特征是，所述的鋼中含有0.02%的鈮。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法，其特征是，所述的鋼中含有0.02%的釩。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種590MPa級(jí)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板及其制造方法，其特征是，所述的鋼中含有0.02%的鈦。
【文檔編號(hào)】C22C38/28GK103882322SQ201410091706
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】馮勇, 孫衛(wèi)華, 孫德民, 劉曉東, 祝桂合, 周蘭聚, 徐洪慶, 姜廣林, 周波, 劉鳳蘭 申請(qǐng)人:濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司