一種特厚高強高韌性工程機械用調製鋼板及生產方法與流程

2023-10-06 20:13:04 1

本發明屬於冶金技術領域，具體涉及一種特厚高強高韌性工程機械用調製鋼板及生產方法。

背景技術：

Q690E(F)作為工程機械用鋼的重要品種，廣泛應用於大型挖掘機、汽車吊、履帶吊等工程機械的主要結構件的生產中。目前我國國家標準GB/T 16270-2009所規定的最大厚度為150mm。隨著工程機械向大型化、重型化發展，對Q690E(F)鋼板的厚度、衝擊等性能提出了更高要求。在背景技術條件下，舞陽鋼鐵有限責任公司積極應對，開發出基於GB/T 16270-2009標準特厚高強高韌性工程機械用調質鋼板Q690F。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種最大厚度260mm、強韌性優良、低溫衝擊韌性良好的特厚高強高韌性工程機械用調質鋼板；本發明還提供了一種特厚高強高韌性工程機械用調質鋼板的生產方法。

為解決上述技術問題，本發明採用下述技術方案：一種特厚高強高韌性工程機械用調製鋼板，所述鋼板由以下重量百分含量的組分組成：C：0.15-0.19%，Si：0.20-0.50%，Mn：0.90-1.10%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：1.00-1.20%，Mo：0.40-0.70%，Ni：1.40-1.50%，Al：0.020-0.050%，B：0.001-0.003%，Nb：0.020-0.040%，V：0.040-0.060%，Ti：0.010-0.020%，餘量為Fe和不可避免的雜質。

本發明所述鋼板最大厚度為260mm。

本發明所述鋼板屈服強度≥650MPa；抗拉強度為710-900MPa；延伸率A50%≥14%；-60℃縱向衝擊功≥47焦耳。

本發明另一目的在於提供一種上述特厚高強高韌性工程機械用調製鋼板的生產方法，所述鋼板生產工序包括冶煉工序、連鑄工序、加熱工序、軋制工序和熱處理工序；所述冶煉工序所得鋼錠由下述重量百分含量的組分組成：C：0.15-0.19%，Si：0.20-0.50%，Mn：0.90-1.10%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：1.00-1.20%，Mo：0.40-0.70%，Ni：1.40-1.50%，Al：0.020-0.050%，B：0.001-0.003%，Nb：0.020-0.040%，V：0.040-0.060%，Ti：0.010-0.020%，餘量為Fe和不可避免的雜質；所述熱處理工序採用淬火+淬火+回火工藝，淬火介質為水。

本發明所述軋制工序採用高溫再結晶控制軋制工藝。

本發明所述加熱工序最高加熱溫度1260℃，均熱溫度1180～1220℃，總加熱時間24～32小時，均熱時間≥5h。

本發明所述軋制工序：軋制採用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1000～1050℃，低速大壓下量軋制，單道次壓下量為10～20%，終軋溫度940±20℃，累計壓下率為65～80％，得到鋼板粗品。

本發明所述堆垛工序：軋後及時避風堆垛，堆垛溫度650～680℃，堆垛時間72-86小時。

本發明所述熱處理工序：一次淬火：淬火溫度：910±10℃，鋼板入水時間控制在60～70min之間；二次淬火：淬火溫度：880±10℃，鋼板入水時間控制在70～90min之間；回火：回火溫度在640～660℃之間，保溫時間4.0～4.5min/mm，得到成品鋼板。

本發明所述冶模鑄煉工序：鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到或超過1610℃轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊≥1kg/t，改變夾雜物形態。

採用上述技術方案所產生的有益效果在於：本發明的特厚高強高韌性工程機械用調質鋼板屈服強度≥650MPa；抗拉強度為710-900MPa；延伸率A50%≥14%；-60℃縱向衝擊功≥47焦耳。該鋼板滿足了國內外大型機械行業對於大厚度、低溫作業、高強韌性的需求，鋼板的力學性能均勻，板型良好。

具體實施方式

本發明特厚高強高韌性工程機械用調製鋼板生產工序如下：

1）冶煉：鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，鋼水溫度達到或超過1610℃轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊≥1kg/t（t單位為噸）改變夾雜物形態，保證鋼水中組分為：C：0.15-0.19%，Si：0.20-0.50%，Mn：0.90-1.10%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：1.00-1.20%，Mo：0.40-0.70%，Ni：1.40-1.50%，Al：0.020-0.050%，B：0.001-0.003%，Nb：0.020-0.040%，V：0.040-0.060%，Ti：0.010-0.020%，餘量為Fe和不可避免的雜質。

2）模鑄：採用大型扁鋼錠（最小厚度780mm）生產，採用保護澆注技術，澆注工藝按舞鋼相關模鑄澆注規定執行。

3）加熱：最高加熱溫度1260℃，均熱溫度1180～1220℃，總加熱時間24～32小時，均熱時間≥5h。

4）軋制：軋制採用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1000～1050℃，低速大壓下量軋制，單道次壓下量為10%～20%，終軋溫度940℃±20℃，累計壓下率為65％～80％，得到鋼板粗品。

5）熱堆垛：軋後及時避風堆垛，堆垛溫度650℃～680℃，堆垛時間72小時-86小時。

6）熱處理

一次淬火：淬火溫度：910℃±10℃，鋼板入水時間控制在60min～70min之間。

二次淬火：淬火溫度：880℃±10℃，鋼板入水時間控制在70min～90min之間。

回火：回火溫度在640℃～660℃之間，保溫時間4.0min/mm～4.5min/mm，得到成品鋼板。

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1

本鋼板的厚度為260mm，化學成分由以下重量百分含量的組分組成：C：0.19%，Si：0.48%，Mn：1.09%，P：0.014%，S：0.005%，Cr：1.18%，Mo：0.68%，Ni：1.49%，Al：0.048%，B：0.0027%，Nb：0.038，V：0.058，Ti：0.019%，餘量為Fe和不可避免的雜質。

本鋼板的生產方法包含冶煉模鑄工序、加熱工序、軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下：

1）冶煉工序：鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，深度脫氧、脫硫，調整鋼水成分達到目標要求。鋼水溫度達到（1650±10）℃後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊1kg/t，改變夾雜物形態。

2）連鑄工序：採用惰性氣體保護澆注，將冶煉後的鋼水按既定的工藝澆成大型扁鑄錠。

3）加熱工序：加熱溫度1250℃，均熱溫度1210℃總加熱時間31小時，保溫時間7小時。

4）軋制：軋制採用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1040℃，低速大壓下量軋制，單道次壓下量為10%，終軋溫度955℃，累計壓下率為70％，得到鋼板粗品。

5）軋後堆垛緩冷，堆垛溫度650℃，堆垛時間82小時。

6）熱處理工序：鋼板經過兩次淬火和回火處理，製得所述的調質高強鋼板；其中，一次淬火溫度為910℃，淬火介質為水，入水時間為65分鐘；二次淬火溫度為880℃，淬火介質為水，入水時間為80分鐘；回火溫度為655℃，保溫時間為4.4min/mm，出爐空冷。

本調質高強鋼板的力學性能為：Rp0.2：680MPa、Rm：830MPa、A50：15.0%、-60℃時縱向Akv207J。

實施例2

本鋼板的厚度為260mm，化學成分由以下重量百分含量的組分組成：C：0.18%，Si：0.50%，Mn：1.10%，P：0.015%，S：0.004%，Cr：1.20%，Mo：0.70%，Ni：1.50%，Al：0.050%，B：0.003%，Nb：0.040%，V：0.060%，Ti：0.020%，餘量為Fe和不可避免的雜質。

本鋼板的生產方法包含冶煉模鑄工序、加熱工序、軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下：

1）冶煉工序：鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，深度脫氧、脫硫，調整鋼水成分達到目標要求。鋼水溫度達到（1650±10）℃後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊2kg/t，改變夾雜物形態。

2）連鑄工序：採用惰性氣體保護澆注，將冶煉後的鋼水按既定的工藝澆成大型扁鑄錠。

3）加熱工序：加熱溫度1260℃，均熱溫度1220℃總加熱時間24小時，保溫時間5小時。

4）軋制：軋制採用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1050℃，低速大壓下量軋制，單道次壓下量為20%，終軋溫度960℃，累計壓下率為80％，得到鋼板粗品。

5）軋後堆垛緩冷，堆垛溫度660℃，堆垛時間72小時。

6）熱處理工序：鋼板經過兩次淬火和回火處理，製得所述的調質高強鋼板；其中，一次淬火溫度為920℃，淬火介質為水，入水時間為70分鐘；二次淬火溫度為890℃，淬火介質為水，入水時間為90分鐘；回火溫度為640℃，保溫時間為4.5min/mm，出爐空冷。

本調質高強鋼板的力學性能為：Rp0.2：690MPa、Rm：791MPa、A50：18%、-60℃時縱向Akv165J。

實施例3

本鋼板的厚度為260mm，化學成分由以下重量百分含量的組分組成：C：0.15%，Si：0.20%，Mn：1.0%，P：0.010%，S：0.003%，Cr：1.10%，Mo：0.53%，Ni：1.40%，Al：0.037%，B：0.001%，Nb：0.028%，V：0.060%，Ti：0.019%，餘量為Fe和不可避免的雜質。

本鋼板的生產方法包含冶煉模鑄工序、加熱工序、軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下：

1）冶煉工序：鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，深度脫氧、脫硫，調整鋼水成分達到目標要求。鋼水溫度達到（1650±10）℃後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊4kg/t，改變夾雜物形態。

2）連鑄工序：採用惰性氣體保護澆注，將冶煉後的鋼水按既定的工藝澆成大型扁鑄錠。

3）加熱工序：加熱溫度1250℃，均熱溫度1180℃總加熱時間32小時，保溫時間8小時。

4）軋制：軋制採用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1000℃，低速大壓下量軋制，單道次壓下量為15%，終軋溫度940℃，累計壓下率為75％，得到鋼板粗品。

5）軋後堆垛緩冷，堆垛溫度680℃，堆垛時間86小時。

6）熱處理工序：鋼板經過兩次淬火和回火處理，製得所述的調質高強鋼板；其中，一次淬火溫度為900℃，淬火介質為水，入水時間為60分鐘；二次淬火溫度為870℃，淬火介質為水，入水時間為70分鐘；回火溫度為660℃，保溫時間為4.0min/mm，出爐空冷。

本調質高強鋼板的力學性能為：Rp0.2：670MPa、Rm：810MPa、A50：18%、-60℃時縱向Akv172J。

實施例4

本鋼板的厚度為220mm，化學成分由以下重量百分含量的組分組成：C：0.16%，Si：0.42%，Mn：0.90%，P：0.012%，S：0.002%，Cr：1.00%，Mo：0.50%，Ni：1.41%，Al：0.030%，B：0.002%，Nb：0.033%，V：0.050%，Ti：0.016%，餘量為Fe和不可避免的雜質。

本鋼板的生產方法包含冶煉模鑄工序、加熱工序、軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下：

1）冶煉工序：鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，深度脫氧、脫硫，調整鋼水成分達到目標要求。鋼水溫度達到（1650±10）℃後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊5kg/t，改變夾雜物形態。

2）連鑄工序：採用惰性氣體保護澆注，將冶煉後的鋼水按既定的工藝澆成大型扁鑄錠。

3）加熱工序：加熱溫度1260℃，均熱溫度1190℃總加熱時間30小時，保溫時間7小時。

4）軋制：軋制採用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1035℃，低速大壓下量軋制，單道次壓下量為12%，終軋溫度955℃，累計壓下率為65％，得到鋼板粗品。

5）軋後堆垛緩冷，堆垛溫度670℃，堆垛時間78小時。

6）熱處理工序：鋼板經過兩次淬火和回火處理，製得所述的調質高強鋼板；其中，一次淬火溫度為915℃，淬火介質為水，入水時間為68分鐘；二次淬火溫度為885℃，淬火介質為水，入水時間為85分鐘；回火溫度為645℃，保溫時間為4.1min/mm，出爐空冷。

本調質高強鋼板的力學性能為：Rp0.2：701MPa、Rm：823MPa、A50：16%、-60℃時縱向Akv156J。

實施例5

本鋼板的厚度為200mm，化學成分由以下重量百分含量的組分組成：C：0.17%，Si：0.30%，Mn：0.98%，P：0.007%，S：0.003%，Cr：1.12%，Mo：0.40%，Ni：1.43%，Al：0.020%，B：0.001%，Nb：0.020%，V：0.044%，Ti：0.010%，餘量為Fe和不可避免的雜質。

本鋼板的生產方法包含冶煉模鑄工序、加熱工序、軋制工序、熱處理工序，各工序步驟如下：

1）冶煉工序：鋼水先經電爐冶煉，送入LF精煉爐精煉，深度脫氧、脫硫，調整鋼水成分達到目標要求。鋼水溫度達到（1650±10）℃後轉入VD爐真空脫氣處理，VD前加入CaSi塊3kg/t，改變夾雜物形態。

2）連鑄工序：採用惰性氣體保護澆注，將冶煉後的鋼水按既定的工藝澆成大型扁鑄錠。

3）加熱工序：加熱溫度1250℃，均熱溫度1200℃總加熱時間28小時，保溫時間6小時。

4）軋制：軋制採用高溫再結晶控制軋制工藝，開軋溫度1020℃，低速大壓下量軋制，單道次壓下量為18%，終軋溫度955℃，累計壓下率為72％，得到鋼板粗品。

5）軋後堆垛緩冷，堆垛溫度665℃，堆垛時間82小時。

6）熱處理工序：鋼板經過兩次淬火和回火處理，製得所述的調質高強鋼板；其中，一次淬火溫度為905℃，淬火介質為水，入水時間為62分鐘；二次淬火溫度為875℃，淬火介質為水，入水時間為85分鐘；回火溫度為650℃，保溫時間為4.3min/mm，出爐空冷。

本調質高強鋼板的力學性能為：Rp0.2：678MPa、Rm：808MPa、A50：17%、-60℃時縱向Akv197J。

以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。