一種v-n合金化高強鋼板及制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料生產技術領域，特別涉及到一種V-N合金化高強鋼板及其制 造方法。
【背景技術】
[0002] 在工程機械制造、架設橋梁、造船、車輛制造、石油管道、航空等領域，高強度中厚 鋼板得到廣泛的應用。它們對鋼板共同的要求是具有高強度，較高的韌性或低溫韌性；另 夕卜，從降低制造各種裝備的成本及改善工藝性能的角度出發(fā)，通常還希望這類鋼碳含量較 低，合金元素含量不高，生產工藝簡單。
[0003] 目前，在高強鋼板的生產中，廣泛采用TMCP技術，通過設計合金元素的含量和控 軋控冷參數等實現(xiàn)相變強化、細晶強化和亞晶強化等強化機制來提高鋼的強度和韌性。主 要存在以下問題，1)碳含量偏高，造成鋼的低溫韌性和焊接性能降低。如東北大學申請的 一種屈服強度460MPa級低合金高強度結構鋼板材的制造方法的專利，其含碳量按照重量 百分比達到0. 2% ;2)含有貴金屬元素較多，合金成本較高，增加生產過程難度。如日本株 式會社神戶制鋼所申請的具有高屈服強度的非調質鋼板的專利，其化學成分中含有Cr、Mo、 Nb等元素，增加了噸鋼成本，并且為連鑄生產帶來很大的技術難度；LYLES，Marcy等申請的 HIGH-TENSILE-STRENGTH STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME 的專利，該專利 同樣含有Cr、Mo、Nb等元素。3)軋制過程采用控制軋制，需要控制的因素較多，降低生產 節(jié)奏，影響生產效率。如上述東北大學申請的專利，采用兩階段軋制，且其終軋溫度較低，為 780°C，增加了對軋機能力的要求；寶山鋼鐵股份有限公司申請的一種低屈服比易焊接結構 鋼厚板及其生產方法的專利，也同樣采用兩階段軋制。
[0004] 綜上所述，現(xiàn)有高強鋼板的生產工藝已經遠不能滿足降低鋼板生產成本與提高生 產效率的需求。

【發(fā)明內容】

[0005] 針對以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種成分設計合理、工藝簡單、少量合金元 素的高強度鋼板及制造方法，通過在化學成分中添加成本較低的V、N元素，充分發(fā)揮V、N元 素在鋼板中的聯(lián)合強化作用，實現(xiàn)對合金元素存在形態(tài)、強化方式的全新控制，取消Nb元 素的加入，降低噸鋼成本及連鑄生產的技術難度；同時實現(xiàn)鋼的低溫加熱與高溫軋制，提高 其生產效率。
[0006] 本發(fā)明的主要技術方案為：
[0007] -種V-N合金化高強鋼板的化學成分，按照重量百分比為：C0. 075%?0. 105%， SiO. 1% ?0· 55%，MnL 45% ?2. 5%，V0. 03% ?0· 065%，TiO. 002% ?0· 008%，CuO. 2% ?0· 4%， NiO% ?0· 15%，NO. 008% ?0· 012%，P 彡 0· 01%，S 彡 0· 01%，AlsO. 015% ?0· 03%，余量為 Fe 及不可避免雜質。
[0008] 下面對本發(fā)明中各化學成分的作用做詳細介紹。
[0009] C :合金鋼中主要強化元素，是提高鋼板淬透性的主要元素；其含量偏低時會使碳 化物等的生成量降低，影響軋制時細化晶粒的效果。當含量偏高時，對鋼板的低溫韌性與焊 接性能不利。因此綜合考慮成本、性能等因素，本發(fā)明控制C的范圍為0. 075%?0. 105%。
[0010] Si :煉鋼脫氧的必要元素，在鋼中固溶能力較強，可以起到一定的強化作用，但含 量過高會嚴重損害鋼的低溫韌性和焊接性能。本發(fā)明控制Si的范圍為0. 1%?0. 55%。
[0011] Mn :可以提高鋼的強度，并且還能有效地提高鋼的淬透性，。本發(fā)明控制Mn的范圍 為 L 45% ?2. 5%。
[0012] V :強碳化物形成元素。對奧氏體再結晶影響較小，低溫時V的碳、氮化物大量析 出可以起到細化、強化晶粒的作用，進而提高鋼板的強度。本發(fā)明控制V的范圍為0. 03%? 0.065%。
[0013] Ti :能產生強烈的強烈的沉淀強化作用，提高鋼的強度，還能阻止奧氏體再結晶； 同時，能夠產生晶粒細化的作用，提高鋼材的屈服強度；另外，鈦的加入可以阻止鋼坯在加 熱、乳制、焊接過程中晶粒的長大，改善母材和焊接熱影響區(qū)的韌性。綜合考慮，本發(fā)明控制 Ti的范圍為0. 002%?0. 008%。
[0014] Cu:不僅對焊接熱影響區(qū)硬化性和韌性沒有不良影響，又可使母材的強度提高，并 使低溫韌性大大提高，在一定溫度500?650°C下會析出ε -Cu,從而對鋼產生沉淀強化； 但是Cu含量較高時會使鋼坯在加熱或者軋制時產生裂紋，本發(fā)明控制Cu的范圍為0. 2%? 0· 4%。
[0015] Ni :對鋼的焊接熱影響區(qū)硬化性和韌性沒有不良影響，并且能提高鋼的韌性，另外 Ni的加入可以阻止Cu含量高時由于加熱及軋制時產生裂紋的傾向，本發(fā)明控制Ni的范圍 為 0% ?0· 15%。
[0016] N :本發(fā)明的主要強韌化元素，在鋼中N主要以游離態(tài)和化合物兩種狀態(tài)存在，前 者的存在對鋼板的韌性不利，后者的存在則對鋼板的綜合性能有好的影響作用。對于含V 的鋼中，鋼中缺氮的情況下，大部分的V沒有充分發(fā)揮其析出強化作用。另外，含氮鋼不僅 消除了煉鋼過程中因脫氣和精煉去氮引起的成本增加，而且鋼中增氮更能充分發(fā)揮微合 金元素的作用，節(jié)約合金化元素的用量，從而大大降低生產成本。本發(fā)明控制N的范圍為 0· 008% ?0· 012%。
[0017] 2、本發(fā)明具體工藝方法為：包括冶煉、連鑄、加熱爐加熱和軋制，其特征在于：
[0018] (1)將上述成分的鋼進行冶煉，采用冶煉工藝路線為：鐵水預處理一轉爐冶煉一 LF - RH-連鑄，在轉爐或RH進行吹氮處理，以控制冶煉鋼中的氮含量。
[0019] (2)將步驟（1)所得鋼水經連鑄制得所需鑄坯。
[0020] (3)將步驟（2)所得鑄坯加熱至1100-1250°C，保溫0· 5-4. 5h。
[0021] (4)將鑄坯在軋機上經8?11道次軋制得到熱軋鋼板，道次壓下率控制在15%? 35%，總壓下率大于80%，終軋溫度為900-950°C。
[0022] (5)采用控制冷卻的方式對所得鋼板進行冷卻，開冷溫度為840_9401：。冷卻速度 控制在15-45°C /s，終冷溫度為370-550°C。
[0023] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點及效果在于：
[0024] 1、實現(xiàn)低溫加熱，高溫軋制，降低生產成本。
[0025] 2、實現(xiàn)鋼的低溫加熱，高溫軋制，提高生產效率。
[0026] 3、化學成分中添加成本較低的V、N元素。通過充分發(fā)揮V、N元素在鋼中的聯(lián)合強 化作用，實現(xiàn)對合金元素存在形態(tài)、強化方式的全新控制，取消Nb元素的加入，實現(xiàn)產品屈 服強度520?560MPa、延伸率大于20%，-60°C沖擊功大于90J。
【附圖說明】
[0027] 附圖為本發(fā)明的金相圖
【具體實施方式】
[0028] 以下實施例僅為本發(fā)明的一些最優(yōu)實施方式。
[0029] 根據本發(fā)明所設計的化學成分，即重量百分比為：CO. 075%?0. 105%，SiO. 1%? 0. 55%，MnL 45% ?2. 5%，V0. 03% ?0. 065%，TiO. 002% ?0. 008%，CuO. 2% ?0. 4%，NiO% ? 0· 15%，NO. 008% ?0· 012%，P 彡 0· 01%，S 彡 0· 01%，AlsO. 015% ?0· 03%，余量為 Fe 及不可 避免雜質。按上述成分采用本發(fā)明工藝冶煉5罐。具體化學成分如表1所示。
[0030] 表1本發(fā)明實施例的化學成分（％)
【主權項】
1. 一種V-N合金化高強鋼板，其特征在于，化學成分按照重量百分比為：C0.075%? 0· 105%，SiO. 1% ?0· 55%，MnL 45% ?2. 5%，V0. 03% ?0· 065%，TiO. 002% ?0· 008%，CuO. 2% ? 0· 4%，NiO% ?0· 15%，NO. 008% ?0· 012%，P 彡 0· 01%，S 彡 0· 01%，AlsO. 015% ?0· 03%，余量 為Fe及不可避免雜質。
2. -種權利要求1所述V-N合金化高強鋼板的制造方法，工藝方法包括冶煉、連鑄、力口 熱爐加熱和軋制，其特征在于： (1) 將上述成分的鋼進行冶煉，采用的工藝路線為：鐵水預處理一轉爐冶煉一LF -RH- 連鑄，在轉爐或RH進行吹氮處理，以控制冶煉鋼中的氮含量； (2) 將步驟（1)所得鋼水經連鑄制得所需鑄坯； (3) 將步驟（2)所得鑄坯加熱至1100-1250°C，保溫0. 5-4. 5h ; (4) 將鑄坯在軋機上經8?11道次軋制得到熱軋鋼板，道次壓下率控制在15%?35%， 總壓下率大于80%，終軋溫度為900-950°C ; (5) 采用控制冷卻的方式對所得鋼板進行冷卻，開冷溫度為840-940°C，冷卻速度控制 在 15-45°C /s，終冷溫度為 370-550°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種V-N合金化高強鋼板及制造方法，化學成分按照重量百分比為：C0.075%～0.105%，Si0.1%～0.55%，Mn1.45%～2.5%，V0.03%～0.065%，Ti0.002%～0.008%，Cu0.2%～0.4%，Ni0%～0.15%，N0.008%～0.012%，P≤0.01%，S≤0.01%，Als0.015%～0.03%，余量為Fe及不可避免雜質，將上述成分的鋼進行冶煉、連鑄，鑄坯加熱至1100-1250℃，保溫0.5-4.5h，軋制8～11道次，道次壓下率控制在15%～35%，終軋900-950℃，冷卻速度15-45℃/s，終冷370-550℃。本發(fā)明的優(yōu)點及效果在于：成分中添加成本較低的V、N元素，并采用低溫加熱，高溫軋制工藝，提高了生產效率，降低生產成本，產品屈服強度520～560MPa、延伸率大于20%，-60℃沖擊功大于90J。
【IPC分類】C22C38-16, C21D8-02
【公開號】CN104561792
【申請?zhí)枴緾N201310471194
【發(fā)明人】李廣龍, 趙坦, 李文斌, 原思宇, 胡昕明, 王儲, 楊星亮, 康偉, 康磊, 趙寶純
【申請人】鞍鋼股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月10日