屈服強(qiáng)度650MPa級大規(guī)格含釩鋼拉桿用熱軋圓鋼及其熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屈服強(qiáng)度650MPa級大規(guī)格含釩鋼拉桿用熱軋圓鋼及其熱處理工藝，熱軋圓鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比（wt％）為：C0.40～0.45%，Si0.17～0.37%，Mn0.70～0.90%，P≤0.015%，S≤0.010%，Cr1.00～1.20%，Mo0.20～0.30%，Ni0.15～0.30%，V0.02～0.09%，Als0.015～0.050%其余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)；熱軋圓鋼的熱處理工藝，包括正火、淬火、回火工序，本發(fā)明通過采用V、Ni復(fù)合合金化原理，結(jié)合對熱處理工藝的優(yōu)化，用細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和相變強(qiáng)化機(jī)制，得到具有均勻細(xì)密索氏體+下貝氏體金相組織的熱軋圓鋼組織狀態(tài)，開發(fā)出了高性能的大規(guī)格650MPa高強(qiáng)度鋼拉桿用熱軋圓鋼，同時明顯減少了合金元素的添加量，顯著降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】屈服強(qiáng)度650MPa級大規(guī)格含釩鋼拉桿用熱軋圓鋼及其熱處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高強(qiáng)度鋼拉桿用合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋圓鋼生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及屈服強(qiáng)度650MPa級直徑O 150mm以上大規(guī)格鋼拉桿用熱軋圓鋼及其熱處理工藝
【背景技術(shù)】
[0002]高強(qiáng)度鋼拉桿用鋼廣泛應(yīng)用于地下建筑如超高層建筑地基、船閘、碼頭、船塢和地鐵坑道，在地面建筑如體育場館、會展中心、火車站候車廳、博物館、核電站和橋梁等諸多領(lǐng)域，都需要各種規(guī)格和用途的鋼拉桿，其需求量不斷上升。鋼拉桿在建筑結(jié)構(gòu)中不僅是個連接件，更重要的是承受拉應(yīng)力，在鋼結(jié)構(gòu)中起著舉足輕重的作用。
[0003]鋼拉桿國標(biāo)GB/T20934-2007中，鋼拉桿強(qiáng)度級別規(guī)定有GLG345、GLG460、GLG550、GLG650。其中，強(qiáng)度級別為650MPa的鋼拉桿規(guī)格直徑范圍為0 20~O 120mm。近年來，隨著國內(nèi)外大型鋼結(jié)構(gòu)工程的迅猛發(fā)展，鋼拉桿強(qiáng)度級別不斷提高，規(guī)格品種不斷增多，而且直徑不斷增大。
[0004]目前，國內(nèi)屈服強(qiáng)度550MPa級以下的高強(qiáng)度鋼拉桿的制造技術(shù)已經(jīng)成熟，而650MPa級以上級別的鋼拉桿，尚處在研制開發(fā)階段，主要使用中碳中合金結(jié)構(gòu)鋼。為了保證鋼拉桿高的強(qiáng)韌性指標(biāo)，大規(guī)格鋼拉桿通常采用中碳CrNiMo合金結(jié)構(gòu)鋼材料，如40CrNiMoA等，Ni含量在1.25%以上，導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種屈服強(qiáng)度650MPa級大規(guī)格含釩鋼拉桿用熱軋圓鋼，能大幅度降低合金元素的用量，結(jié)合本發(fā)明熱處理工藝，從而生產(chǎn)出高性能低成本的大規(guī)格高強(qiáng)度鋼拉桿用熱軋圓鋼。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種屈服強(qiáng)度650MPa級大規(guī)格含釩鋼拉桿用熱軋圓鋼，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比(wt%)為:C0.40~0.45%, Si0.17~0.37%, Mn0.70~
0.90%, P ≤ 0.015%, S ≤ 0.010%, Crl.00 ~1.20%, Mo0.20 ~0.30%, Ni0.15 ~0.30%,V0.02~0.09%, Als0.015~0.050%，其余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)。
[0007]本發(fā)明還提供屈服強(qiáng)度650MPa級大規(guī)格含釩鋼拉桿用熱軋圓鋼的熱處理工藝，包括正火、淬火、回火工序，所述正火工序如下:將按權(quán)利要求1成分生產(chǎn)的鋼拉桿用熱軋圓鋼加熱至860~900，1:加熱保溫時間根據(jù)所述鋼拉桿用熱軋圓鋼的直徑按1.2~
1.7min/mm計(jì)算,空冷。
[0008]所述淬火工序包括以下步驟:(I)將按權(quán)利要求1成分生產(chǎn)的鋼拉桿用熱軋圓鋼加熱至830~870，1:加熱保溫時間根據(jù)所述鋼拉桿用熱軋圓鋼的直徑按1.5~2.0min/mm計(jì)算；(2 )保溫后進(jìn)行聚合物水基快速淬火劑或鹽水-空氣雙介質(zhì)循環(huán)控時冷卻，水冷時間根據(jù)所述鋼拉桿用熱軋圓鋼的直徑以1.0~2.0min/lOOmm確定；空冷時間根據(jù)所述鋼拉桿用熱軋圓鋼的直徑以0.5~1.0min/lOOmm確定；(3)循環(huán)冷卻后期時段，當(dāng)工件表面冷卻到250~270°C時停止水冷，出水空冷，如4min之內(nèi)表面溫度回升不超過300°C，則隨后空冷，不再水冷；如4min之內(nèi)表面溫度回升超過300°C，則繼續(xù)入水冷卻。
[0009]所述回火工序如下:將按權(quán)利要求1成分生產(chǎn)的鋼拉桿用熱軋圓鋼加熱至610~670，1:加熱保溫時間根據(jù)所述鋼拉桿用熱軋圓鋼的直徑按2~2.5min/mm計(jì)算，水或油冷卻。
[0010]本發(fā)明設(shè)計(jì)思想如下:
[0011](I)釩是強(qiáng)烈形成高硬度碳化物的元素，并能細(xì)化晶粒，提高的回火穩(wěn)定性，同時改善鋼的沖擊韌性及回火脆性。(2)鎳既能提高鋼的強(qiáng)度，又能使鋼保持良好的塑性和韌性。當(dāng)鎳0.15~0.30%時，就可顯著提高鋼的低溫沖擊韌性。(3)大規(guī)格(0150~O250mm)中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，只有在淬火時加大內(nèi)層的冷卻速度，得到更多的馬氏體和下貝氏體，再經(jīng)過回火，才可獲得均勻細(xì)密索氏體+下貝氏體的金相組織，從而才可獲得良好的韌塑性及合適的強(qiáng)度指標(biāo)。(4)淬火過程中，采用空冷的目的是均勻圓鋼截面溫度，減少裂紋傾向。
[0012]本發(fā)明通過采用V、Ni復(fù)合合金化原理，結(jié)合對熱處理工藝的優(yōu)化，用細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和相變強(qiáng)化機(jī)制，得到具有均勻細(xì)密索氏體+下貝氏體金相組織的熱軋圓鋼組織狀態(tài)，開發(fā)出了高性能的大規(guī)格650MPa高強(qiáng)度鋼拉桿用熱軋圓鋼，同時明顯減少了合金元素的添加量，可顯著降低生產(chǎn)成本。
[0013]采用本發(fā)明的化學(xué)成分、工藝流程和熱處理工藝工藝參數(shù)，取同直徑400mm長的熱軋圓鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，測定鋼材的縱向力學(xué)性能可達(dá)到:Rm> 850MPa，R&或Rp0.2 ≥ 650MPa, A ≥ 15%, Z ≥ 45%, -40°C沖擊吸收功 KV2 ≥ 34J。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明大規(guī)格高強(qiáng)度鋼拉桿用熱軋圓鋼生產(chǎn)工藝流程為:電弧爐或轉(zhuǎn)爐冶煉—LF爐精煉一RH或VD真空脫氣一圓坯連鑄一鑄坯加熱爐加熱一開坯機(jī)軋制一六機(jī)架連軋機(jī)軋制。
[0015]下面以C>250mm、150mm兩個規(guī)格的高強(qiáng)度鋼拉桿用熱軋圓鋼為例來詳細(xì)說明
本發(fā)明。
[0016]實(shí)施例1:0250mm鋼拉桿用熱軋圓鋼
[0017]鋼拉桿用熱軋圓鋼的熔煉化學(xué)成分見表1、鋼拉桿用熱軋圓鋼整體熱處理后性能指標(biāo)見表2。熱處理工藝步驟及參數(shù)為:
[0018](I)正火:將長為300~400mm的大規(guī)格高強(qiáng)度鋼拉桿用熱軋圓鋼加熱至860~900，1:加熱保溫時間按1.2~1.7min/mm計(jì)算，空冷。經(jīng)正火后不僅細(xì)化了晶粒，而且改善了組織的不均勻性，為隨后的最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。
[0019](2)淬火:將長為300~400mm的大規(guī)格高強(qiáng)度鋼拉桿用熱軋圓鋼加熱至830~870，1:加熱保溫時間按1.5~2.0min/mm計(jì)算，隨后進(jìn)行聚合物水基快速淬火劑或鹽水-空氣雙介質(zhì)循環(huán)控時冷卻。水冷時間的確定:1.0~2.0min/lOOmm ;空冷時間的確定:
0.5~1.0min/lOOmm。循環(huán)冷卻后期時段，當(dāng)工件表面冷卻到250~270°C時停止水冷，出水空冷，如4min之內(nèi)表面溫度回升不超過300°C，則隨后空冷，不再水冷；如4min之內(nèi)表面溫度回升超過300°C，則繼續(xù)入水冷卻。
[0020](3)回火:將大規(guī)格高強(qiáng)度鋼拉桿用熱軋圓鋼加熱至610~670，°C加熱保溫時間按2~2.5min/mm計(jì)算,水或油冷卻。
[0021]表1鋼拉桿用熱軋圓鋼的熔煉化學(xué)成分質(zhì)量百分比(wt %)
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種屈服強(qiáng)度650MPa級大規(guī)格含釩鋼拉桿用熱軋圓鋼，其特征在于，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比(wt % )為:C0.40 ~0.45%, Si0.17 ~0.37%, Mn0.70 ~0.90%, P ≤ 0.015%,S ≤ 0.010%, Crl.00 ~1.20%, Mo0.20 ~0.30%, Ni0.15 ~0.30%, V0.02 ~0.09%,Als0.015~0.050%，其余為鐵和殘余的微量雜質(zhì)。
2.一種屈服強(qiáng)度650MPa級大規(guī)格含釩鋼拉桿用熱軋圓鋼的熱處理工藝，包括正火、淬火、回火工序，其特征在于，所述正火工序如下:將按權(quán)利要求1成分生產(chǎn)的鋼拉桿用熱軋圓鋼加熱至860~900，1:加熱保溫時間根據(jù)所述鋼拉桿用熱軋圓鋼的直徑按1.2~.1.7min/mm計(jì)算,空冷； 所述淬火工序包括以下步驟:(1)將按權(quán)利要求1成分生產(chǎn)的鋼拉桿用熱軋圓鋼加熱至830~870, "€加熱保溫時間根據(jù)所述鋼拉桿用熱軋圓鋼的直徑按1.5~2.0min/mm計(jì)算；(2)保溫后進(jìn)行聚合物水基快速淬火劑或鹽水-空氣雙介質(zhì)循環(huán)控時冷卻，水冷時間根據(jù)所述鋼拉桿用熱軋圓鋼的直徑以1.0~2.0min/lOOmm確定；空冷時間根據(jù)所述鋼拉桿用熱軋圓鋼的直徑以0.5~1.0min/lOOmm確定；(3)循環(huán)冷卻后期時段，當(dāng)工件表面冷卻到.250~270°C時停止水冷，出水空冷，如4min之內(nèi)表面溫度回升不超過300°C，則隨后空冷，不再水冷；如4min之內(nèi)表面溫度回升超過300°C，則繼續(xù)入水冷卻； 所述回火工序如下:將按權(quán)利要求1成分生產(chǎn)的鋼拉桿用熱軋圓鋼加熱至610~.670，1:加熱保溫時間根據(jù)所述鋼拉桿用熱軋圓鋼的直徑按2~2.5min/mm計(jì)算，水或油冷卻。
【文檔編號】C22C38/46GK103643149SQ201310704267
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】孫維, 汪開忠, 杜松林, 許興, 于文壇, 謝世紅 申請人:馬鋼(集團(tuán))控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司