專利名稱：高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬冶金領(lǐng)域，涉及高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼及生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
用于各種結(jié)構(gòu)件的鋼板是通過(guò)焊接組合而得到的，在這些應(yīng)用中，對(duì)鋼板的性能 要求為強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，高的低溫韌性足以防止結(jié)構(gòu)件中會(huì)發(fā)生的脆性斷裂，同時(shí) 能確保得到具有良好的力學(xué)性能的無(wú)缺陷焊接接頭的焊接性能。由于通過(guò)單一的合金強(qiáng)化 一股會(huì)惡化板材的韌性和焊接性，所以通過(guò)適當(dāng)?shù)墓に囋O(shè)計(jì)，使綜合性能得到最大優(yōu)化是 十分必要的。強(qiáng)度和低溫韌性主要是由顯微組織的特征所決定，在簡(jiǎn)單的顯微組織中如鐵 素體-珠光體，鐵素體晶粒尺寸、珠光體的體積分?jǐn)?shù)以及鐵素體晶粒中的細(xì)小析出相等顯 微組織參數(shù)常常被用來(lái)描述組織特征。為得到好的焊接性能，采用低化學(xué)成分和低碳當(dāng)量 (Ceq)的設(shè)計(jì)是很必要的，但是低Ceq也能降低強(qiáng)度，因此，應(yīng)添加Nb、V、Ti等合金元素以 既提高強(qiáng)度又不損失焊接性能。表1為420MPa級(jí)結(jié)構(gòu)鋼常規(guī)化學(xué)成分。表1化學(xué)成分范圍(重量百分比)/% 由表1可看出其合金元素多，成本高。申請(qǐng)?zhí)枮椤?00610048072. 9”的中國(guó)專利申 請(qǐng)“具有高焊接熱影響區(qū)韌性的高強(qiáng)鋼及其制造方法”中采用了較高的Mn、Nb、M0、CU、Ni、Cr 含量的材料，并且軋制采用兩段軋制工藝和軋后熱處理工藝，生產(chǎn)成本高，工藝控制復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供熱軋工藝控制簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低的 Nb-V-Ti低合金高強(qiáng)度高韌性結(jié)構(gòu)帶鋼。本發(fā)明高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼，其化學(xué)成分重量百分比為C 0. 010%, Si 0. 30 % 0. 50 %, Mn 1. 20 % 1. 40 %，P 彡 0. 015 %, S 彡 0. 010 %, Nb 0. 010 % 0. 020%, V 0. 04% 0. 07%, Ti 0. 006% 0. 02%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其中，上述高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼屈服強(qiáng)度彡420MPa。其中，上述高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼抗拉強(qiáng)度> 520MPa。其中，上述高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼延伸率彡18%。其中，上述高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼-40°C時(shí)的沖擊功> 34J。其中，上述高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼由下述方法制備該方法包括加熱、熱軋、層 流冷卻、卷取步驟；其中，加熱步驟中的溫度為1200°C 1250°C，熱軋步驟中的終軋溫度為900°C 940°C，層流冷卻、卷取步驟中的溫度為630°C 670°C。進(jìn)一步的，上述方法為加熱鋼坯至1200°C 1250°C后，經(jīng)兩粗軋機(jī)粗軋成中間坯；保溫后進(jìn)入精軋機(jī)組，軋制成鋼卷，終軋溫度90(TC 940°C ；然后經(jīng)層流冷卻后進(jìn)入卷 取機(jī)，層流冷卻后卷取步驟中的溫度為630°C 670°C。實(shí)際生產(chǎn)中可采用常用的機(jī)組和設(shè) 備對(duì)各種上述的鋼種的鋼坯進(jìn)行軋制以生產(chǎn)需要的鋼卷，但最主要的控制是3個(gè)主要步驟 的溫度在上述的要求范圍之內(nèi)。本發(fā)明所解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種上述低合金高強(qiáng)度高韌性結(jié)構(gòu)帶鋼 的制備方法。本發(fā)明的低合金高強(qiáng)度高韌性結(jié)構(gòu)帶鋼的制備方法，其生產(chǎn)步驟與現(xiàn)有熱軋帶 鋼工藝步驟基本相同，包括加熱、熱軋、層流冷卻、卷取步驟，其中，加熱步驟中的溫度為 1200°C 1250°C，熱軋步驟中的終軋溫度為900°C 940°C，卷取步驟中的溫度為630°C 670 "C。進(jìn)一步的，上述方法為加熱鋼坯至1200°C 1250°C后，經(jīng)兩粗軋機(jī)粗軋成中間 坯；保溫后進(jìn)入精軋機(jī)組，軋制成鋼卷，終軋溫度90(TC 940°C ；然后經(jīng)層流冷卻后進(jìn)入卷 取機(jī)卷取得帶鋼，卷取步驟中的溫度為630°C 670°C。實(shí)際生產(chǎn)中可采用常用的機(jī)組和設(shè) 備對(duì)各種上述的鋼種的鋼坯進(jìn)行軋制以生產(chǎn)需要的鋼卷，但最主要的控制是3個(gè)主要步驟 中的溫度在上述的范圍之內(nèi)。在本發(fā)明中，在加熱階段，為了獲得高的奧氏體固溶Nb含量和細(xì)小的奧氏體晶 粒，所述加熱步驟中的溫度為1200°C 1250°C。所述熱軋步驟中的終軋溫度為900°C 940°C，有利于降低屈強(qiáng)比和減小軋制負(fù)荷。當(dāng)卷取溫度低于630°C左右時(shí)，容易產(chǎn)生貝氏體等異常組織，且鈮(釩)的碳氮化 物析出困難。因此，卷取步驟中的溫度為630°C 670°C。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)控制鋼中的鈮、釩、鈦含量和熱軋工藝，得到一種低合 金結(jié)構(gòu)帶鋼，且該低合金結(jié)構(gòu)帶鋼具有強(qiáng)度高、韌性好、焊接性能好等優(yōu)良的綜合性能。其 制備方法還具有具有熱軋工藝控制難度小、可操作性強(qiáng)、方法簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明方法可采用熱軋機(jī)組生產(chǎn)高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼。可將加熱鋼坯至 1200°C 1250°C后，經(jīng)兩個(gè)可逆式粗軋機(jī)粗軋成中間坯，再經(jīng)熱卷箱保溫后進(jìn)入六機(jī)架精 軋機(jī)組，軋制成的鋼卷，終軋溫度900°C 940°C。然后經(jīng)層流冷卻后進(jìn)入卷取機(jī)卷取得帶 鋼，卷取步驟中的溫度為630°C 670°C。實(shí)際生產(chǎn)中可采用常用的機(jī)組和設(shè)備對(duì)各種上述 的鋼種的鋼坯進(jìn)行軋制以生產(chǎn)需要的鋼卷，但最主要的控制是3個(gè)主要步驟中的溫度在上 述的范圍之內(nèi)。實(shí)例一本發(fā)明高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的生產(chǎn)及性能測(cè)定采用1450熱軋機(jī)組(6機(jī)架精軋機(jī))生產(chǎn)高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼。起始的鋼坯 的化學(xué)成分重量百分比為c 0. 07%, Si :0. 37%, Mn 1. 30%, P 0. 014%, S 0. 008%, Nb 0. 014%, V 0. 04%, Ti 0. 012%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
其生產(chǎn)過(guò)程為鋼坯一熱軋一層流冷卻一卷取。鋼坯200mmX 1150mmX 11000mm經(jīng) 1218°C加熱后，經(jīng)兩個(gè)可逆式粗軋機(jī)6道次粗軋成35mmX1150mmXCmm(厚X寬X長(zhǎng)，生 產(chǎn)的鋼卷的長(zhǎng)度用C表示，后同)的中間坯，再經(jīng)熱卷箱保溫后進(jìn)入六機(jī)架精軋機(jī)組，軋制 成6. 0mmXI 150mmXCmm的鋼卷，終軋溫度為915°C。經(jīng)層流冷卻后進(jìn)入卷取機(jī)卷取得帶鋼， 卷取步驟中的溫度為642°C。生產(chǎn)得到規(guī)格為6. 0mmX1150mmXCmm的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu) 帶鋼。經(jīng)測(cè)定，生產(chǎn)的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的性能如下屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸 率和低溫沖擊功(半尺寸沖擊功。沖擊功的標(biāo)準(zhǔn)尺寸是lOmmXIOmmX55mm，但當(dāng)鋼板厚度 小10mm時(shí)，規(guī)定可用7. 5mmX10mmX55mm和5. OmmX lOmmX 55mm的試樣，它們分別被簡(jiǎn)稱 為3/4尺寸和半尺寸)分別為455MPa、540MPa、30%、103J。本發(fā)明實(shí)例中的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率和低溫沖擊功的測(cè)定方法都是按國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定的。沖擊功根據(jù)厚度不同分別可以進(jìn)行以上3種方法測(cè)定，這也是國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。本產(chǎn)品厚度為6. Omm，所以加工試樣為5. OmmX lOmmX 55mm，對(duì)較厚的帶鋼如 11. 6mm和8. 6mm等厚度規(guī)格產(chǎn)品要進(jìn)行10mmX 10mmX 55mm和7. 5mmX 10mmX 55mm測(cè)定沖擊功。實(shí)例二本發(fā)明高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的生產(chǎn)及性能測(cè)定采用1450熱軋機(jī)組(6機(jī)架精軋機(jī))生產(chǎn)高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼，鋼坯的化 學(xué)成分重量百分比為:C 0. 07%, Si 0. 33%, Mn :1. 35%, P :0. 015%, S :0. 006%, Nb 0. 018%, V :0. 06%, Ti :0. 011%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其生產(chǎn)過(guò)程為鋼坯一熱軋一層流冷卻一卷取，具體過(guò)程參見(jiàn)實(shí)施例一。其熱軋步 驟中加熱溫度為1226°C，熱軋步驟中的終軋溫度為927°C，卷取步驟中的溫度為639°C。生 產(chǎn)得到規(guī)格為6. OmmX 1150mmXCmm的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼。經(jīng)測(cè)定，生產(chǎn)的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的性能如下屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸 率和低溫沖擊功(半尺寸)分別為490MPa、585MPa、29%、107J。實(shí)例三本發(fā)明高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的生產(chǎn)及性能測(cè)定采用1450熱軋機(jī)組(6機(jī)架精軋機(jī))生產(chǎn)高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼，鋼坯的化 學(xué)成分重量百分比為:C 0. 06%, Si 0. 30%, Mn :1. 20%, P :0. 013%, S :0. 007%, Nb 0. 011%, V :0. 06%, Ti :0. 019%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其生產(chǎn)過(guò)程為鋼坯一熱軋一層流冷卻一卷取，具體過(guò)程參見(jiàn)實(shí)施例一。其加熱步 驟中的溫度為1240°C，熱軋步驟中的終軋溫度為935°C，卷取步驟中的溫度為660°C。生產(chǎn) 得到規(guī)格為11. 6mmXI 150mmXCmm的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼。經(jīng)測(cè)定，生產(chǎn)的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的性能如下屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸 率和低溫沖擊功(全尺寸)分別為440MPa、525MPa、32%、196J。實(shí)例四本發(fā)明高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的生產(chǎn)及性能測(cè)定采用1450熱軋機(jī)組(6機(jī)架精軋機(jī))生產(chǎn)高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼，具體過(guò)程 參見(jiàn)實(shí)施例一。鋼坯的化學(xué)成分重量百分比為C:0.09%，Si 0. 50%, Mn =1.38%, P 0. 012%, S 0. 008%, Nb :0. 018%, V :0. 04%, Ti :0. 006%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。其生產(chǎn)過(guò)程為鋼坯一熱軋一層流冷卻一卷取，其加熱步驟中的溫度為 1200°C，熱軋步驟中的終軋溫度為905°C，卷取步驟中的溫度為635°C。生產(chǎn)得到規(guī)格為8. 6mmX 1150mmX Cmm的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼。經(jīng)測(cè)定，生產(chǎn)的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的性能如下屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率和低溫沖擊功(3/4尺寸)分別為485MPa、550MPa、30%、162J。當(dāng)碳含量不大于0. 12%時(shí)，可采用焊接裂紋敏感性指數(shù)(Pcm)代替碳當(dāng)量評(píng)估鋼 材的可焊性。Pcm應(yīng)由熔煉分析成分并采用以下公式計(jì)算，其值< 0. 20%為佳。Pcm = C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B。本發(fā)明高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的Pcm約為0. 15%，具有好的焊接性能。
權(quán)利要求
高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼，其特征在于其化學(xué)成分重量百分比為C≤0.010％，Si0.30％～0.50％，Mn1.20％～1.40％，P≤0.015％，S≤0.010％，Nb0.010％～0.020％，V0.04％～0.07％，Ti0.006％～0.02％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高韌微合金結(jié)構(gòu)鋼，其特征在于其屈服強(qiáng)度>420MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼，其特征在于其抗拉強(qiáng)度 彡 520MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼，其特征在于其延伸率>20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼，其特征在于其_40°C時(shí)的沖擊功 彡 34J。
6.權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的生產(chǎn)方法，包括加熱、熱 軋、層流冷卻、卷取步驟，其特征在于加熱步驟中的溫度為1200°C 1250°C，熱軋步驟中 的終軋溫度為900°C 940°C，卷取步驟中的溫度為630°C 670°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下 步驟加熱鋼坯至1200°C 1250°C后，經(jīng)粗軋機(jī)粗軋成中間坯；中間坯保溫后進(jìn)入精軋機(jī) 組，軋制成鋼卷，終軋溫度90(TC 940°C ；然后經(jīng)層流冷卻后進(jìn)入卷取機(jī)卷取得帶鋼，層流 冷卻后及卷取步驟中的溫度為630°C 670°C。
全文摘要
本發(fā)明屬冶金領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼及生產(chǎn)方法。本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種熱軋工藝控制簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低的Nb-V-Ti低合金高強(qiáng)度高韌性結(jié)構(gòu)帶鋼及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼，其化學(xué)成分重量百分比為C≤0.010％，Si0.30％～0.50％，Mn1.20％～1.40％，P≤0.015％，S≤0.010％，Nb0.010％～0.020％，V0.04％～0.07％，Ti0.006％～0.02％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明高強(qiáng)高韌低合金結(jié)構(gòu)帶鋼可用于輸電鐵塔、鋼結(jié)構(gòu)等對(duì)強(qiáng)度和韌性要求較高的零部件，具有生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C38/00GK101857939SQ20101020050
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者余騰義, 劉勇, 葉曉瑜, 左軍, 張開(kāi)華, 李軍, 李衛(wèi)平, 李正榮, 羅擊, 黃徐晶 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司