本發明屬于鋼鐵
技術領域：
，涉及一種高強鋼材生產方法，具體的說是一種超低碳當量大厚度Q690D高強鋼生產方法。
背景技術：
：高強度鋼是一種資源節約型同時也是一種技術含量高、附加值高的產品。大型建筑尤其是高層建筑，為了保證高層建筑整體安全的需要，要求結構件不僅具有較高的強度和焊接性，還要有較高的橫縱向沖擊韌性和優良的耐磨性。隨著國內大型工程的大力發展，Q690D及以上等級的高強鋼在工程機械、礦山開采、起重礦車、海洋平臺等方面得到了大力應用。其特點是：結構簡單，自重輕，安全性高，能夠承載較大的動、靜態載荷，服役時間較長。然而，由于國內鑄坯受厚度影響，大厚度結構件目前只能采用常規Q345-Q550系列低合金結構鋼代替，而此類結構鋼因為強度低，在苛刻的服役條件下，使用強度不高，易出現工程事故。為此，針對大型工程結構鋼件，國內企業只能花高價進口大厚度的高強鋼。國內很多鋼廠均在研究大厚度的Q690及以上高強鋼的生產工藝，但對于100mm大厚度Q690D高強鋼低碳當量研究較少，目前尚未有實質性的報道，已公布的專利文獻內容中產品在實際工程應用更是微乎其微。公開號為：CN201310560500.6，一種調質高強鋼Q690D特厚鋼板的生產方法，通過合理的成分設計，經過在線淬火+離線調質，得到合理的性能，但該專利從公布的厚度為100mm所有的坯料化學成分來說，添加了0.03％Nb+0.046％V+0.47％Cr合金，且生產工藝采用兩級淬火工藝，增加了生產工序，生產成本不經濟；同時力學性能只做了橫向沖擊，對于縱向沖擊值如何未公布。公開號為：CN201410221530.9，厚規格Q690D高強度高韌性鋼板及其生產方法，采用合理的成分設計，通過在線TMCP+離線QT工藝，得到合理的性能，但該專利公布的生產方法只適合50mm-80mm厚度Q690D生產方法。公開號為：CN201410467565.0，一種特厚規格Q690高強度結構鋼板及其制造方法，采用合理的成分設計，通過在線DQ+緩冷+回火工藝，得到合理的性能，但該專利公布的生產方法中的化學成分，添加了0.89％Ni+0.57％Mo等貴重的合金，且緩冷工序特別長，在大生產中不適合，且160mm-180mm沖擊質量等級僅達到0℃即C級水平，且沖擊功值均在70J以下。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是，如何使縱向沖擊性能最優的100mm大厚度Q690D高強度結構鋼板不僅具有較高的強度和韌性，還具有良好的焊接性能，且所有的要求均要易于生產且成本較低。為了解決以上技術問題，本發明針對100mm大厚度Q690D高強度鋼板的化學成分和生產工藝進行了研究，提出了一種超低碳當量大厚度Q690D高強鋼的生產方法，技術方案具體為：一種超低碳當量大厚度Q690D高強鋼的生產方法，包括以下步驟：㈠煉鋼成分設計：其化學成分按重量百分比計包括：C：0.14-0.16％，Si：0.2-0.3％，Mn：1.0-1.1％，P≤0.013％，S≤0.0015％，Cr：0.22-0.3％，Ni：0.5-0.6％，Mo：0.42-0.5％，Nb：0.012-0.02％，Ti：0.013-0.02％，V：0.03-0.04％，B≤0.0017％，Alt：0.035-0.055％，余量為Fe及不可避免的雜質，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.56；㈡出爐軋制工藝：出鋼溫度為1180-1200℃，在爐時間為300-400分鐘，二階段開軋溫度≤880℃，成品厚度為100mm，待溫坯厚度控制在≥150mm，二階段終軋溫度840-860℃，軋后空冷；㈢熱處理工藝：淬火溫度：900-920℃，升溫速率：1.5±0.1min/mm，在爐時間為220-235min；回火溫度：600-620℃，升溫速率：2.2±0.1min/mm，在爐時間為270-320min；鋼板熱處理后力學性能達到以下水平：屈服強度≥800MPa，抗拉強度≥860MPa，延伸率≥16％，-20℃，縱向Akv沖擊功值≥160J；顯微組織為回火貝氏體組織，晶粒尺寸控制在10μm-12μm，晶粒度控制在10級。本發明通過中碳加少量的鉻、鎳、鉬合金及Nb、V、Ti、B微合金化成份設計，配合合理的軋制、調質熱處理工藝生產厚度達到100mm厚度的Q690D高強鋼，且力學性能達到國標GB/T16270-2009標準要求，其實際水平達到：屈服強度≥800MPa，抗拉強度≥860MPa，延伸率≥16％，-20℃，縱向Akv沖擊功值≥160J。該方法成功解決了100mm大厚度高強鋼強度高低塑性、低壓縮比縱向沖擊功值差異大以及焊接性不穩定的技術難點。本發明的有益效果是：⑴通過中碳加少量的鉻、鎳、鉬合金、Nb+Ti+V+B微合金化成份設計，設計碳當量ceq≤0.56，實際碳當量ceq＝0.50-0.51，生產工序流程短，成本低；⑵本方法采用合理的弱控軋工藝生產厚度達到100mm的超高強鋼，通過最優的調質熱處理工藝，各力學性能指標均達到國標GB/T16270-2009標準要求，其實際的生產水平達到：屈服強度≥800MPa，抗拉強度≥860MPa，延伸率≥16％，-20℃，縱向Akv沖擊功值≥160J；⑶該發明方法成功解決了100mm的大厚度Q690D高強鋼的高強度低塑性、低壓縮比縱向沖擊功值差以及高碳當量對焊接性能影響的技術難點。⑷該發明方法成功解決了在四輥可逆的5000mm軋機生產線能夠生產高強度、高韌性大厚度Q690D高強鋼。本發明的低碳當量大厚度Q690D高強鋼生產方法，通過中碳、低錳、Cr+Ni+Mo合金化、Nb+V+Ti微合金化成份設計生產大厚度Q690D超高強鋼，設計碳當量ceq≤0.56，實際碳當量ceq＝0.50-0.51。經過調質熱處理后，力學性能達到國標GB/T16270-2009的性能標準要求，應用到國內大型工程機械設備，大大降低了依賴進口高成本費用。隨著國內大型工程的發展需求，大厚度Q690D及以上等級的高強鋼在工程機械、礦山開采、起重礦車、海洋平臺等方面將有更大的應用前景。附圖說明圖1是本發明實施例3的1/4厚度處金相組織圖。圖2是本發明實施例3的1/2厚度處金相組織圖。具體實施方式實施例本發明實施例為超低碳當量大厚度Q690D高強鋼的生產方法，包括在的工序為：鐵水脫硫預處理→轉爐冶煉→LF+RH精煉→連鑄→鑄坯堆垛緩冷→鑄坯檢驗→鑄坯判定→鑄坯驗收→鑄坯加熱→除鱗→軋制→空冷→(探傷)→拋丸→淬火→回火→矯直→切割、取樣→噴印標識→檢驗→入庫。其中：⑴100mm厚度規格Q690D超高強鋼化學成分實際重量百分比實例1化學成分實例2化學成分實例3化學成分由于100mm厚度鋼板因軋制需要采用高溫大壓下，鋼板軋后板形較差，需要在790-830℃進行預矯，保證原始板形。在堅持低成本生產要求的基礎上，確保淬火能淬透，在成分設計中采用中碳加少量的提高淬透性的Cr、Mo、B元素從而可以提高冷速設計思路解決生產需高等級設備要求。⑵加熱工藝由于實驗鋼強度高，100mm鋼板采用高溫大壓下模式進行控軋，受鑄坯厚度發展影響，本專利方法采用壓縮比3.2倍，即選用320mm厚度坯料，且均熱溫度控制在1225℃左右，考慮合金溶解需要時間，在爐時間適當延長，確保坯料鋼溫整體均勻，避免出現“紅黑”相間的鋼溫。⑶控軋工藝由于成品厚度為100mm，在軋制過程中為避免出現心部偏析，影響強度和和沖擊韌性值，故采用二階段展寬軋制方法，且一階段軋制形變率≥53％，二階段總形變率≥33％,確保表面到心部組織足夠細小。⑷淬火工藝實例成品厚(mm)淬火溫度(℃)升溫速率(min/mm)總加熱時間(min)11009151.522721009121.522831009181.5231⑸回火工藝實例成品厚(mm)回火溫度(℃)升溫速率(min/mm)總加熱時間(min)11006072.329921006082.129131006052.2280各實施例高強鋼的力學性能為：以上實施例通過中碳和少量鉻、鎳、鉬合金、鈮+釩+鈦+硼微合金化的成份設計，配合合理的弱控軋工藝、調質熱處理工藝，開發出100mm厚度的Q690D高強度鋼。經過控軋、調質熱處理后，其力學性能中屈服強度≥800MPa，抗拉強度≥860MPa，延伸率≥16％，-20℃，縱向Akv沖擊功值≥160J；本專利所獲得的這些強度、塑性及縱向沖擊韌性指標均達到國標要求同時也滿足了國內某大型企業工程機械其力學性能的設計標準。由于強度高，厚度大，在實際工業生產過程中，對軋制設備和淬火機冷卻能力要求較高，為避免在生產過程中不能滿足大壓下軋制要求，易造成原始晶粒尺寸粗大，甚至出現混晶現象，從而嚴重影響強度和低溫沖擊韌性相匹配的力學性能。通過中碳加淬透性較高的合金元素成分設計，利用橫縱向展寬軋制坯料設計方法，從而彌補了滿足常規軋制生產線因裝備能力有限不能夠生產高強度、高韌性、高焊接穩定性的Q690D高強鋼的缺陷，同時采用高溫結束軋制，使得高溫態強度較低，充分發揮軋制設備能力。圖1為回火加熱溫度：605℃，升溫速率：2.2min/mm，加熱時間為：280min，回火后的金相組織，從圖中的組織可以看出，從1/4厚度處到心部均為回火貝氏體組織，且晶粒尺寸控制在10μm-12μm，晶粒度達到10級。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。當前第1頁1 2 3