專利名稱：低屈強比表層超細晶低碳鋼厚板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有低屈強比的表層超細晶低碳鋼 厚板的制造方法。
背景技術(shù)：
在所有改善鋼材性能的措施當中，晶粒細化是惟一在提高強度的同時不降低塑性 和韌性的強化手段，是保證鋼材獲得高抗斷裂性、抗疲勞性能和良好的低溫韌性的最佳技 術(shù)方法。國內(nèi)外針對鋼的組織超細化機理開展了大量的研究工作，其中，形變誘導(dǎo)(強化) 鐵素體相變，鐵素體動態(tài)再結(jié)晶理論已經(jīng)逐漸為人們所接受。這些理論的工業(yè)應(yīng)用在熱連 軋板卷及長型材生產(chǎn)取得了很好的效果，工藝上容易實現(xiàn)短道次間隔和低溫大變形，熱軋 過程產(chǎn)生的部分殘余塑性變形能不能被釋放，終軋后快速冷卻，因而鐵素體晶粒容易細化。 與之相比，由于中厚板生產(chǎn)流程自動化程度低，軋制道次間隔時間長，在整個厚度方向上， 難于滿足大的形變和高的冷卻速度等條件，中厚板的組織細化很困難，故只能通過改進控 軋控冷工藝來實現(xiàn)組織細化。但是目前的TMCP工藝細化晶粒的程度很有限，所獲得的鐵素 體粒徑局限至5 μ m。申請?zhí)枮?006100219038. 7，名為“低屈強比超細晶粒帶鋼的制造方法，，、申請 號為200610040735. 2，名為“一種微合金超細晶粒熱軋鋼板的制備方法”和專利號為 03156179. 9，名為“一種超細組織低碳鋼的控制軋制方法”的中國專利均是對厚度在20mm 以下的熱軋卷板(薄板)超細組織的研究，利用微合金元素的析出相晶內(nèi)形核和形變誘導(dǎo) 鐵素體相變技術(shù)，采用薄板連軋工藝，獲得超細晶熱軋鋼板，平均晶粒尺寸在4μπι以下。 但，對于厚度> 20mm的中厚鋼板的組織細化技術(shù)沒有描述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，彌補現(xiàn)有厚板生產(chǎn)工藝無法生產(chǎn)超細晶 粒中厚板的空白，提供一種在現(xiàn)有厚板生產(chǎn)設(shè)備上利用中間坯快速冷卻+回溫的工藝進行 軋制以獲得表層超細晶厚板的生產(chǎn)方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的該低屈強比表層超細晶低碳鋼厚板的制造方法包括冶煉、 連鑄和軋制，其特點是軋前鋼坯加熱溫度為1050 1180°C，采用兩階段軋制，第一階段 軋制溫度控制在> 1000°c，中間坯的厚度為成品厚度的2. 5倍以上，軋后加速冷卻使中間 坯表面降溫至350°C 550°C，冷卻速度彡200C /S，隨后待溫，當溫度回升到最高730 800°C，直接進行第二階段軋制，終軋溫度控制在680 750°C，隨后進行二次冷卻，成品厚 度》20mm。本發(fā)明低碳鋼厚板的制造方法所述的二次冷卻可以采用水冷，其冷卻速度為1 200C /s，終冷溫度為500 600°C，之后空冷；也可以直接采用空冷。本發(fā)明低碳鋼厚板的制造方法所述厚鋼板以低C為基本特征，以成本低廉的Mn 元素作為主要添加元素，其化學(xué)成分重量百分比為C:0. 08% 0. 20%, Si 0. 20%
30. 40%,Mn 1. 20% 1. 80%, Als 0. 010% 0. 050%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明生產(chǎn)方法對鐵水進行預(yù)處理；采用轉(zhuǎn)爐冶煉，通過頂吹或頂?shù)讖?fù)合吹煉，盡 可能深脫碳；采用VD、RH、LF等進行精煉處理，Ca處理，結(jié)合鋼中S含量和出鋼量，喂Si-Ca 線，控制硫化物形態(tài)，提高延性和韌性，減小鋼板橫向和縱向性能差；連鑄采用電磁攪拌，減 少元素偏析。本發(fā)明鋼種以成本低廉的Mn元素作為主要添加元素，不含任何微合金元素，制造 工藝簡單、無需復(fù)雜的熱處理程序，依靠中間坯自身蓄熱就可獲得表層超細塊狀的鐵素體 組織(表層Imm處的平均晶粒尺寸彡0. 7 μ m，距鋼板表層2mm處的平均晶粒尺寸彡Iym, 距鋼板表層4mm處的平均晶粒尺寸< 3 μ m)，既降低了生產(chǎn)成本，又縮短了生產(chǎn)周期，適合 于厚板生產(chǎn)；本發(fā)明在保證具有高強度(抗拉強度彡500MPa)、高韌性的同時，還可以將屈 強比控制在0.8以下。與常規(guī)的軋制工藝相比，鋼板沿厚度方向心部組織沒有變化，即為鐵 素體+珠光體組織，所以此工藝對鋼板原有的焊接性能影響不大，并具有良好的低溫韌性 和阻止裂紋擴展能力。


附圖1為本發(fā)明獲得的晶粒度沿鋼板厚度方向變化的曲線圖。附圖2為本發(fā)明厚鋼板表層組織圖。附圖3為本發(fā)明厚鋼板心部組織圖。附圖4為本發(fā)明厚鋼板表層微觀TEM組織圖。附圖5為本發(fā)明厚鋼板低溫韌性曲線圖。附圖6為本發(fā)明厚鋼板裂紋擴展速率曲線圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的描述。本發(fā)明實施例的化學(xué)成分見表1，其軋制工藝見表2，軋態(tài)力學(xué)性能見表3。從表3 可以看出采用本發(fā)明生產(chǎn)方法對鋼板的常規(guī)性能影響不大。圖5表明用本發(fā)明生產(chǎn)方法軋制的厚鋼板具有良好的低溫韌性，對于尺寸為 5X10X55mm的沖擊試樣，鋼板表層的沖擊功在-100°C仍然高于心部(常規(guī)工藝下狀 態(tài))30J。采用本發(fā)明生產(chǎn)方法軋制的厚鋼板具有高的阻止疲勞裂紋擴展能力，如圖6所 示，總的趨勢是，常規(guī)軋制鋼板的da/dN要快于采用本工藝軋制的鋼板。裂紋擴展速率由高 至低所采用的工藝依次為常規(guī)工藝，本工藝空冷，本工藝水冷。表1本發(fā)明實施例鋼種的冶煉成分(Wt % ) *:Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B表2本發(fā)明實施例軋制工藝 表3本發(fā)明實施例的力學(xué)性能
權(quán)利要求
一種低屈強比表層超細晶低碳鋼厚板的制造方法，包括冶煉、連鑄和軋制，其特征在于軋前鋼坯加熱溫度為1050～1180℃，采用兩階段軋制，第一階段軋制溫度控制在≥1000℃，中間坯的厚度為成品厚度的2.5倍以上，軋后加速冷卻使中間坯表面降溫至350℃～550℃，冷卻速度≥20℃/S，隨后待溫，當溫度回升到最高730～800℃，直接進行第二階段軋制，終軋溫度控制在680～750℃，隨后進行二次冷卻，成品厚度≥20mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳鋼厚板的制造方法，其特征在于所述的二次冷卻采用水 冷，其冷卻速度為5 20°C /s，終冷溫度為500 600°C，之后空冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳鋼厚板的制造方法，其特征在于所述的二次冷卻直接采 用空冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳鋼厚板的制造方法，其特征在于所述厚鋼板的化學(xué)成 分重量百分比為C 0. 08% 0. 20%, Si 0. 20% 0. 40 %, Mn 1. 20% 1. 80%, Als 0. 010% 0. 050%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低屈強比表層超細晶低碳鋼厚板的制造方法，該方法包括冶煉、連鑄和軋制，其特點是軋前鋼坯加熱溫度為1050～1180℃，采用兩階段軋制，第一階段軋制溫度控制在≥1000℃，中間坯的厚度為成品厚度的2.5倍以上，軋后加速冷卻使中間坯表面降溫至350℃～550℃，冷卻速度≥20℃/S，隨后待溫，當溫度回升到最高730～800℃，直接進行第二階段軋制，終軋溫度控制在680～750℃，隨后進行二次冷卻，成品厚度≥20mm。本發(fā)明制造工藝簡單、無需復(fù)雜的熱處理程序，依靠中間坯自身蓄熱就可獲得表層超細塊狀的鐵素體組織，既降低了生產(chǎn)成本，又縮短了生產(chǎn)周期，適合于厚板生產(chǎn)，產(chǎn)品具有高強度、高韌性和低屈強比。
文檔編號C22C38/06GK101906519SQ200910011960
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者嚴平沅, 侯華興, 劉明, 張哲 , 敖列哥, 李桂燕, 楊穎 , 漆德虎, 胡昕明, 郝森 申請人:鞍鋼股份有限公司