保證厚規(guī)格高強鋼低溫韌性的熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及中厚板技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種保證厚規(guī)格高強鋼低溫韌性的 熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 低合金高強度鋼廣泛應(yīng)用于各類工程機械，隨著工程機械設(shè)備向著大型化發(fā)展， 厚規(guī)格高性能高強度工程機械用鋼大量應(yīng)用于工程機械制造等。工程機械用鋼需要具有較 高的強度、良好的低溫韌性、良好的抗疲勞性能、良好的冷成型性能、良好的焊接性能等。特 別是隨著技術(shù)的發(fā)展，厚規(guī)格高強鋼生產(chǎn)難度大，特別是低溫沖擊韌性極不穩(wěn)定，給用戶的 使用帶來困擾。
[0003] 專利申請?zhí)枮?01210078314.4,名稱為80公斤級超高韌性、極厚鋼板及其制造方 法的專利文件，公開了厚規(guī)格80公斤級高強鋼，但不是基于連鑄坯，而是采用模鑄鋼錠，不 適合于連鑄生產(chǎn)線。
[0004] 2012年4月出版的第40卷第2期《鋼鐵研究》期刊的名稱為110mm厚高強度結(jié)構(gòu)鋼 Q690D-Z35的研發(fā)介紹了一種厚規(guī)格Q690D鋼板，但同樣采用模鑄鋼錠生產(chǎn)，不適合于以連 鑄板坯為原料的生產(chǎn)線。
[0005] 專利申請?zhí)枮?01010227961.8,名稱為強韌性、強塑性優(yōu)良的100公斤級調(diào)質(zhì)鋼板 及其制造方法公開了一種厚規(guī)格Q690D鋼板，但合金元素含量高，Cr、Mo含量下限為0.45 %， Ni含量下限1.3%，且限制了鋼板壓縮比不小于3.5,對于厚規(guī)格鋼板要求板坯厚度尺寸較 厚，超過常規(guī)連鑄線的生產(chǎn)能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種保證厚規(guī)格高強鋼低溫韌性的熱處理方法， 大大提升了厚規(guī)格高強鋼板的低溫沖擊韌性。
[0007]技術(shù)方案如下：
[0008] -種保證厚規(guī)格高強鋼低溫韌性的熱處理方法，步驟包括淬火、回火和二次低溫 回火;淬火溫度為860-930°C，淬火保溫時間為15-25分鐘；回火溫度為600-650°C，回火保溫 時間為25-40分鐘；鋼板出爐后進行二次回火，回火溫度為400-300°C，回火保溫時間為25-40分鐘。
[0009] 進一步:還包括冶煉的步驟，鐵水經(jīng)過預(yù)處理進行深脫硫，然后進行轉(zhuǎn)爐冶煉，鐵 水和廢鋼總裝入量為230± 15噸/爐，其中廢鋼加入量為30~60噸，鐵水溫度為1250~1350 °C;轉(zhuǎn)爐冶煉采用單渣工藝冶煉，采用硅鋁鐵、低碳錳鐵和硅鐵脫氧合金化，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度 為1620-1660°C，出鋼過程鋼包要進行底吹氬操作；鋼水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后進行LF爐外精煉，對 鋼水配Si、Mn、Nb、Ti、Cr、Mo合金；RH工序進行真空脫氣，真空脫氣的真空度為0.20~ 0.30KPa，深真空時間> 15min，要求鋼中各類夾雜物不高于1.0級，總夾雜物不高于3.0級。
[0010] 進一步：還包括連鑄步驟，冶煉成功的鋼水送到鑄機進行連鑄，控制鋼水過熱度 15-50°C;連鑄機為直弧形連鑄機，使用低碳高錳合金鋼保護渣，中包使用堿性空心顆粒無 碳覆蓋劑;保持恒速澆注，澆注速度控制在〇 . 8-1.2m/min;鑄坯低倍檢驗結(jié)果應(yīng)滿足C類中 心偏析2 3.0級、中間裂紋< 1.5級、中心疏松< 1.0級，板坯厚度為250-300mm。
[0011]進一步:還包括板坯再加熱的步驟，板坯再加熱過程在推鋼式加熱爐或步進式加 熱爐中進行，再加熱溫度為1180-1250°C，再加熱過程包括加熱段和均熱段，板坯再加熱的 總再加熱時間為250-350分鐘，加熱時板坯移動速度為10-20分鐘/厘米，其中均熱段時間為 30-60分鐘。
[0012]進一步:還包括粗乳的步驟，粗乳的開乳溫度為1160-1230°C，至少有2道次壓下率 大于20%，中間坯的厚度為成品板坯的厚度的1.3-2.0倍;粗乳階段開乳第一道次、轉(zhuǎn)鋼后 第一道次進行除鱗。
[0013] 進一步：還包括精乳的步驟，精乳開乳溫度為890-930°C，終乳溫度為840-860°C， 精乳階段有效乳制道次數(shù)不超過7道次。
[0014] 進一步：還包括冷卻的步驟，冷卻采用加速冷卻系統(tǒng)ACC冷卻，終冷溫度600-640 °C，冷卻速度10_15°C/s;冷卻過程中，采用頭遮蔽、尾遮蔽和邊部遮擋，頭部遮蔽0-2.0m，尾 部遮蔽0-2.5m，邊部遮擋0-2.0m，控制鋼板返紅后整體溫度差< 50°C。
[0015]進一步：還包括熱矯直的步驟，鋼板矯直溫度為400-1000°C，鋼板不平度達到< 6mm/2m〇
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)效果包括：
[0017] 本發(fā)明的突出優(yōu)點是通過采用淬火+回火+二次低溫回火的熱處理方法，大大提升 了厚規(guī)格高強鋼板的低溫沖擊韌性，為采用250-300mm厚Q690D和Q890D連鑄板坯穩(wěn)定生產(chǎn) 60mm-100mm厚高強鋼板創(chuàng)造了條件。經(jīng)實際生產(chǎn)并檢驗，其力學性能優(yōu)異，各實施例的鋼板 的低溫沖擊韌性優(yōu)良，_20°C低溫沖擊功大于90J，-40°C低溫沖擊韌性大于70J。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明實施例3中Q690D板坯回火態(tài)的金相圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實施例3中Q890D板坯回火態(tài)的金相圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面參考附圖和優(yōu)選實施例，對本發(fā)明技術(shù)方案作詳細說明。
[0021] 步驟1:冶煉；
[0022] 鐵水需經(jīng)過預(yù)處理進行深脫硫，然后進行轉(zhuǎn)爐冶煉。鐵水和廢鋼總裝入量為230土 15噸/爐，其中廢鋼加入量為30~60噸，鐵水溫度為1250~1350°C。
[0023] 采用單渣工藝冶煉，采用硅鋁鐵、低碳錳鐵和硅鐵脫氧合金化，錳回收率按95%計 算，鋁線收得率按55~70 %計算，出鋼擋渣，保證一次拉碳成功，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制在1620-1660°C。出鋼過程鋼包要進行底吹氬操作。鋼水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后進行LF爐(鋼包精煉爐)外精 煉，本工序要求轉(zhuǎn)爐出鋼后，鋼包內(nèi)鋼水溫度大于1500°C，該階段對鋼水配Si、Mn、Nb、Ti、 Cr、Mo等合金，確保合金命中目標，金屬錳鐵收得率按99 %計算，鈮鐵收得率按100 %計算， 硅增加0.01 %硅鐵加入量不小于25kg，鉻增加0.01 %鉻鐵加入量不小于30kg，鉬增加 0.01%鉬鐵加入量不小于40kg，鈦鐵收得率較低，且極易氧化，在處理后期加入，根據(jù)鋼水 量、鈦鐵品位來調(diào)整合金加入量。
[0024] RH(全稱為RH真空循環(huán)脫氣精煉法)工序主要進行真空脫氣，在保證鋼水溫度穩(wěn)定 的前提下大幅降低氫、氧、氮等氣體含量，減小有害氣體對鋼水純凈度的不利影響，RH處理 階段原則上不加或少加合金。真空脫氣的真空度為〇. 20~0.30KPa，深真空時間> 15min。要 求鋼中各類夾雜物不高于1. 〇級，總夾雜物不高于3.0級。
[0025]步驟2:連鑄；
[0026]冶煉成功的鋼水送到鑄機進行連鑄，控制鋼水過熱度15_50°C。連鑄機為直弧形連 鑄機，詳細工藝及參數(shù)控制如下:使用低碳高錳合金鋼保護渣，渣子要保持干燥；中包使用 堿性空心顆粒無碳覆蓋劑;保持恒速澆注，澆注速度控制在0.8-1.2m/min;做好保護澆注， 謹防鋼水二次氧化和吸氣增氮;鑄坯低倍檢驗結(jié)果應(yīng)滿足C類中心偏析2 3.0級、中間裂紋 <1.5級、中心疏松<1.0級。
[0027] 板坯為250-300mm厚Q690D和Q890D連鑄板坯。
[0028]步驟3:板坯再加熱；
[0029]鋼水連鑄成坯時溫度從1500多度冷卻到1200多度再冷卻到室溫，板坯再加熱是指 板坯又從室溫升高到1200多度，溫度再次升高的加熱過程。
[0030]板坯再加熱過程在推鋼式加熱爐或步進式加熱爐中進行。再加熱溫度的制定主要 依賴于合金元素的溶解度。加熱過程要求合適的溫度和合理的時間，促進合金元素的充分 溶解和成分、組織均勻。一般情況下，合金元素碳(氮)化物的溶解溫度約為1150°C_1200°C。 為了促進合金元素碳(氮)化物的充分溶解，并考慮現(xiàn)場的實際生產(chǎn)條件，本發(fā)明的再加熱 溫度為1180-1250°C，再加熱過程包括加熱段和均熱段，由于加熱段板坯內(nèi)外溫差很大，需 要最后進行均熱以保證板坯溫度均勻。板坯再加熱的總再加熱時間為250-350分鐘，加熱時 板坯移動速度按10-20分鐘/厘米控制，其中均熱段時間為30-60分鐘。
[0031] 步驟4:除磷；
[0032]板坯在再加熱過程中表面會嚴重生成氧化鐵皮，因此，板坯出爐后需要進行除鱗 以消除其表面氧化鐵皮。板坯采用高壓水除鱗，要求除鱗壓力不小于18MPa。一般情況下除 鱗壓力在25MPa以內(nèi)即可。
[0033] 步驟5:粗乳；
[0034]板坯經(jīng)除鱗后送到粗乳機進行粗乳。粗乳分為三個階段:整形階段、展寬階段和高 溫延伸階段。整形階段消除板坯表面的凹凸不平等缺陷，并促進板坯厚度均勻。展寬階段主 要是將板坯寬度增加到成品寬度。一般認為，整形階段和展寬階段不會對鋼板性能產(chǎn)生明 顯影響。高溫延伸階段要充分發(fā)揮乳機能力，實現(xiàn)強力大壓下，以最少道次數(shù)將板坯乳到中 間坯厚度，促進奧氏體晶粒反復(fù)再結(jié)晶以細化晶粒，要求粗乳高溫延伸階段有效乳制道次 數(shù)不超過8道。本發(fā)明的粗乳的開乳溫度為1160-1230°C，至少有2道次壓下率大于20%，中 間坯的厚度為成品板坯的厚度的1.3-2.0倍。粗乳階段開乳第一道次、轉(zhuǎn)鋼后第一道次必須 采取機架除鱗設(shè)備進行除鱗，高溫延伸階段視鋼板表面情況靈活進行除鱗，保證鋼板表面 質(zhì)量。
[0035] 步驟6:精乳；
[0036]精乳階段從中間坯溫度降到奧氏體未再結(jié)晶區(qū)后開始。板坯經(jīng)粗乳階段乳制成中 間坯后在粗乳機和精乳機之間的輥道上進行擺動待溫，中間坯溫度降低到精乳階段開乳溫 度范圍后輸送到精乳機進行精乳階段乳制。精乳階段開乳第一道次必須采取機架除鱗設(shè)備 進行除鱗，精乳乳制過程中視鋼板表面情況靈活進行除鱗，保證鋼板表面質(zhì)量。精乳階段在 奧氏體未再結(jié)晶區(qū)進行，該階段變形逐漸累積，一方面促進奧氏體晶