本發明屬于冶金技術領域,具體涉及一種經濟型低碳當量高強高韌性Q690F鋼板及其生產方法。
背景技術：
屈服強度690MPa以上級別調質型高強鋼Q690F主要用于挖掘機械、鏟土運輸機械、工程起重機械、礦山機械、叉車及工業車輛等主要位置的制造。隨著工程機械向高參數化、大型化、輕量化發展，以及市場競爭的日趨激烈，對工程機械構件材料的強韌性、焊接性和成本提出更高的要求。傳統調制工藝生產的Q690F高強鋼一般通過加入Ni、Nb、Cr、V等貴重金屬來提高鋼板的強度和韌性。近年來, 隨著TMCP技術的進一步發展，采用TMCP工藝生產出的Q690F鋼板具有更低碳當量（Ceq）和成本，此類鋼板的厚度一般均在50mm以下，50mm以上厚度的Q690F仍然采用調質工藝生產且調質型Q690F質量穩定性和鋼板均勻性均優。因此，在大型工程機械關鍵部位生產中，調質型Q690F仍不可替代，但其合金元素含量高，導致鋼板的成本、碳當量（Ceq）較高，從而制約了調質型Q690F鋼板的進一步發展。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種經濟型、低碳當量、強韌性優良、低溫沖擊韌性良好的調質型鋼板；本發明還提供了一種經濟型低碳當量高強高韌性調質鋼板的生產方法。
為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案，一種經濟型低碳當量高強高韌性Q690F鋼板，所述鋼板其由以下重量百分含量的組分組成：C：0.13%～0.15%，Si：0.20%～0.40%，Mn：0.90%～1.10%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0. 20%～0.40%，Mo：0.15%～0.35%，V：0.020%～0.050%，Nb：0.015%～0.035%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：0.020%～0.040%，Al：0.020%～0.050%，B：0.0008%～0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質。
本發明所述Ceq≤0.53，Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15。
本發明所述鋼板厚度為60-80mm。
本發明板厚1/2處屈服強度≥690MPa，板厚1/2抗拉強度770-930MPa，板厚1/2延伸率A50%≥14%；板厚1/2-60℃縱向、橫向沖擊功≥34焦耳。
本發明還提供一種上述經濟型低碳當量高強高韌性Q690F鋼板的生產方法，所述生產方法包括冶煉連鑄工序、加熱工序、軋制工序和熱處理工序；所述冶煉連鑄工序所得連鑄坯由以下重量百分含量的組分組成：C：0.13%～0.15%，Si：0.20%～0.40%，Mn：0.90%～1.10%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.20%～0.40%，Mo：0.15%～0.35%，V：0.020%～0.050%，Nb：0.015%～0.035%，Ti：0.008%～0.020%，Ni：0.020%～0.040%，Al：0.020%～0.050%，B：0.0008%～0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質。
本發明所述加熱工序：最高加熱溫度1250℃，均熱溫度1220～1240℃，加熱系數≥11min/cm，均熱時間≥60min。
本發明所述軋制工序：軋制采用控制軋制工藝，一階段開軋溫度1050℃～1100℃，低速大壓下量軋制，二階段開軋溫度≤850℃，晾鋼厚度為≥2h,h為成品鋼板毫米厚度。
本發明所述軋制工序：軋后進行在線冷卻，返紅溫度為600℃～700℃,得到鋼板粗品。
本發明所述熱處理工序采用淬火+回火工藝，淬火介質為水。
本發明所述熱處理工序采用淬火+回火工藝，淬火溫度為910±10℃，回火溫度為570±20℃，保溫時間（4-4.5）*t，t為成品鋼板毫米厚度，保溫后空冷制得成品鋼板。
采用上述技術方案所帶來的有益效果在于：本發明的生產方法實現了較低的碳當量化學成分設計，降低了Nb、Ni、Cr等貴重合金，采用二階段控軋工藝即II型控軋，解決了晶粒粗大不均等問題，通過淬火＋回火工藝，最終得到了具有均勻細小的組織結構和優良的綜合力學性能，生產的鋼板各項力學性能指標均符合技術要求，產成本顯著降低。經檢測本發明的鋼板板厚1/2處力學性能達到表1要求。
表1本發明鋼板力學性能指標
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具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。
實施例1
一種經濟型低碳當量高強高韌性Q690F鋼板及其生產方法如下所述。
本鋼板的厚度為80mm，由以下重量百分含量的組分組成：C：0.15%，Si： 0.38%，Mn：1.09%，P：0.014%，S：0.005%，Cr：0.38%，Mo：0.34%，V：0.048，Nb：0.32%，Ti：0.019%，Ni：0.38%，Al：0.047%，B：0.0018%，余量為Fe和不可避免的雜質，Ceq=0.51。
本鋼板的生產方法包含冶煉連鑄工序、加熱工序、軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下：
（1）鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，深度脫氧、脫硫，按照要求調整鋼水成。鋼水溫度達到（1620±10）℃后轉入VD爐真空脫氣處理。之后經過連鑄操作鑄出坯料，得到厚度為300mm的連鑄坯。
（2）加熱工序：加熱溫度1250℃，均熱溫度1240℃，總加熱時間350min，加熱系數11.6min/cm，保溫時間60min。
（3）軋制：軋制采用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1080℃，二階段開軋溫度845℃，晾鋼厚度為168mm，軋后在線冷卻，返紅溫度為680℃。
（4）熱處理工序：鋼板鋼板經過淬火＋回火處理，制得所述的調質高強鋼板；其中，淬火溫度為910℃，加速冷卻介質為水；回火溫度為590℃，保溫時間為352min，出爐空冷。
本調質高強鋼板厚度1/2處的力學性能為：Rp0.2：780MPa、Rm：870MPa、A5017.0%、-60℃時縱向Akv173J、-60℃時橫向Akv108J。
實施例2
一種經濟型低碳當量高強高韌性Q690F鋼板及其生產方法如下所述。
本鋼板的厚度為80mm，由以下重量百分含量的組分組成：C：0.15%，Si： 0.38%，Mn：1.09%，P：0.014%，S：0.005%，Cr：0.38%，Mo：0.34%，V：0.048，Nb：0.32%，Ti：0.019%，Ni：0.38%，Al：0.047%，B：0.0018%，余量為Fe和不可避免的雜質，Ceq=0.51。
本鋼板的生產方法包含冶煉連鑄工序、加熱工序、軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下：
（1）鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，深度脫氧、脫硫，按照要求調整鋼水成分，鋼水溫度達到（1620±10）℃后轉入VD爐真空脫氣處理。之后經過連鑄操作鑄出坯料，得到厚度為300mm的連鑄坯。
（2）加熱工序：加熱溫度1240℃，均熱溫度1230℃，總加熱時間370min，加熱系數12.3min/cm，保溫時間70min。
（3）軋制：軋制采用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1060℃，二階段開軋溫度825℃，晾鋼厚度為163mm，軋后在線冷卻，返紅溫度為630℃。
（4）熱處理工序：鋼板鋼板經過淬火＋回火處理，制得所述的調質高強鋼板；其中，淬火溫度為905℃，加速冷卻介質為水；回火溫度為550℃，保溫時間為330min，出爐空冷。
本調質高強鋼板厚度1/2處的力學性能為：Rp0.2：740MPa、Rm：820MPa、A5015.0%、-60℃時縱向Akv148J、-60℃時橫向Akv109J。
實施例3
一種經濟型低碳當量高強高韌性Q690F鋼板及其生產方法如下所述。
本鋼板的厚度為60mm，由以下重量百分含量的組分組成C：0.13%，Si：0.20%，Mn：1.10%，P：0.015%，S：0.003%，Cr：0.20%，Mo：0.35%，V：0.020%，Nb：0.015%，Ti：0.008%，Ni：0.020%，Al：0.050%，B：0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質。
本鋼板的生產方法包含冶煉連鑄工序、加熱工序、軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下：
（1）鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，深度脫氧、脫硫，按照要求調整鋼水成。鋼水溫度達到（1620±10）℃后轉入VD爐真空脫氣處理。之后經過連鑄操作鑄出坯料，得到厚度為300mm的連鑄坯。
（2）加熱工序：加熱溫度1250℃，均熱溫度1220℃，總加熱時間330min，加熱系數11min/cm，保溫時間65min。
（3）軋制：軋制采用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1050℃，二階段開軋溫度850℃，晾鋼厚度為120mm，軋后在線冷卻，返紅溫度為600℃。
（4）熱處理工序：鋼板鋼板經過淬火＋回火處理，制得所述的調質高強鋼板；其中，淬火溫度為920℃，加速冷卻介質為水；回火溫度為570℃，保溫時間為270min，出爐空冷。
本調質高強鋼板厚度1/2處的力學性能為：Rp0.2：799 MPa、Rm：860 MPa、A5015.5%、-60℃時縱向Akv188J、-60℃時橫向Akv109J。
實施例4
一種經濟型低碳當量高強高韌性Q690F鋼板及其生產方法如下所述。
本鋼板的厚度為70mm，由以下重量百分含量的組分組成：C：0.14%，Si：0.40%，Mn：0.90%，P：0.005%，S≤0.004%，Cr：0.40%，Mo：0.15%，V：0.050%，Nb：0.035%，Ti：0.020%，Ni：0.040%，Al：0.020%，B：0.0008%，余量為Fe和不可避免的雜質。
本鋼板的生產方法包含冶煉連鑄工序、加熱工序、軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下：
（1）鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，深度脫氧、脫硫，按照要求調整鋼水成分，鋼水溫度達到（1620±10）℃后轉入VD爐真空脫氣處理。之后經過連鑄操作鑄出坯料，得到厚度為300mm的連鑄坯。
（2）加熱工序：加熱溫度1245℃，均熱溫度1235℃，總加熱時間360 min，加熱系數12min/cm，保溫時間80min。
（3）軋制：軋制采用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1100℃，二階段開軋溫度835℃，晾鋼厚度為145mm，軋后在線冷卻，返紅溫度為700℃。
（4）熱處理工序：鋼板鋼板經過淬火＋回火處理，制得所述的調質高強鋼板；其中，淬火溫度為900℃，加速冷卻介質為水；回火溫度為580℃，保溫時間為280min，出爐空冷。
本調質高強鋼板厚度1/2處的力學性能為：Rp0.2：815MPa、Rm：845MPa、A5016.5%、-60℃時縱向Akv146J、-60℃時橫向Akv85J。
以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。