900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板及其生產方法

2023-08-08 21:38:01 1

專利名稱：900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板及其生產方法
技術領域：
本發明涉及工程機械用調質鋼板及其生產方法，具體來說，涉及一種900MPa級屈 服強度的工程機械用調質鋼板及其生產方法。
背景技術：
隨著我國機械製造工業的飛速發展，對工程機械用鋼材的強度要求以及高強度條 件下的韌性與可焊性提出了越來越高的要求。工程機械製造業為了提高生產效率、減輕機 械自重和能耗的需要，趨向於廣泛使用高強度的調質鋼板。現有的高強度可焊性結構用鋼的開發難度最主要有兩點1、化學成份的匹配高強度可焊性結構用鋼既要滿足高強度又要滿足高韌性的要求，同時在工程機械 的生產製造時還要保證較好的焊接性(即可焊性)，因此鋼材中需要加入的化學元素種類 較多而各自的成份範圍卻較窄，使得鋼材中各化學元素的質量百分比之間的牽制及匹配成 為突出的矛盾。2、調質工藝的制定高強度可焊性調質結構用鋼須經過合適的調質(即淬火+回火熱處理)工藝來保 證各項性能，而調質工藝需要在冷卻水的水壓、水量及配比、鋼板行進速度、溫度與時間等 工藝參數進行嚴格控制，因此根據實際生產過程制定符合鋼板性能需要的調質工藝也成為 高強度可焊性結構用鋼的開發難點。現有的一般的高強度鋼板普遍存在焊接性能較差，或焊接後鋼板的韌性急劇下 降，以致於工程機械在承受很小負荷(小於額定負荷)的情況下，在焊接處發生斷裂事故， 給工程建設帶來巨大的安全隱患。

發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板及 其生產方法，解決高強度可焊性結構用鋼的化學成份的匹配和調質工藝的制定難題，使工 程機械用調質鋼板在具有高強度的同時具有高韌性和良好的可焊性。為解決上述問題，本發明提供一種900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板， 其成分的質量百分比為:C 0. 13 0. 18，Mn 1. 20 1. 60，S 彡 0. 010，P 彡 0. 020，Si 彡 0. 50，Cr 彡 0. 50，Ni 彡 0. 50，Mo 0. 30 0. 60，B 彡 0. 003，V 彡 0. 05，Ti 彡 0. 03， Nb ^ 0. 03，Al 018，其餘為Fe和其他不可避免的雜質；所述鋼板中各成分的質量百 分比還需滿足使所述鋼板中碳當量的值< 0. 56%。優選地，所述碳當量的值為0. 48 0. 56%。優選地，所述C的質量百分比為0. 13 0. 16%。優選地，所述Mn的質量百分比為1. 25 1. 55%。優選地，所述Cr的質量百分比為0. 30 0. 50%。
優選地，所述Mo的質量百分比為0. 30 0. 50%。優選地，所述Ni的質量百分比為0. 20 0. 50%。優選地，所述B的質量百分比為0.0010 0.0030%。優選地，所述Ti的質量百分比為0.010 0.030%。優選地，所述Nb的質量百分比為0. 010 0. 030%。本發明所提供的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的成分是這樣選擇 的如圖1所示為鋼材中C含量與碳當量(CE)值的關係圖，顯示出C含量與相應的碳 當量的值對鋼材可焊性的影響。根據圖1對鋼材的化學成份進行設計，合理地調整C含量 及CE值，避免落入難焊接區內。其中，CE = C+Mn/6+ (Cr+Mo+V)/5+Ni/15, CE值優選地為 0. 48 0. 56%。調節C、Mn和Cr的含量範圍，儘量做到低碳高錳，再配合加入Cr來調整鋼材的CE 值，保證鋼材在調質後的強度及可焊性。C =C是鋼材中的主要強化元素，也是提高淬透性的元素，因此C的含量不宜過低， 但是含量過高也會引起鋼材塑性和韌性的惡化，並使鋼材的焊接性能變壞，所以C含量應 控制在0. 13 0. 18%的範圍之內，0. 13 0. 16%為最佳。Mn :Mn不僅是鋼材中的主要強化元素，而且Mn在連鑄過程中能夠推遲鋼材從奧 氏體向鐵素體和珠光體的強化轉變與從奧氏體向貝氏體的轉變。當鋼材中Mn的含量在 1.00 1.60%時將起到細化晶粒的作用，可降低脆性轉變溫度，有效改善鋼材的衝擊韌 性。當Mn的含量在 1. 10%時，Cr能有效地減緩奧氏體的分解速度，從而提高鋼材的淬透性，但是過高的Cr 含量也會增加鋼材的回火脆性傾向，因此需要綜合平衡Cr含量，將其控制在< 0. 50%的範 圍內，0. 30 0. 50%為最佳。B:淬透性是調質鋼板的主要指標之一，因此必須在鋼材中保證一定含量的 B (B彡0. 003% )來提高鋼板的淬透性，優選地為0. 001 0. 003%。Mo:淬火後的鋼板經回火後才能得到良好的綜合性能，但是鋼板在回火時必須避 免回火脆性。為了提高鋼板的淬透性和熱強性，消除或減輕鋼板的回火脆性並保證鋼板的 衝擊韌性，本發明中將Mo的含量控制在0. 30 0. 60%範圍內，優選地，Mo的含量控制在 0. 30 0. 50%即可起到效果。Ti 高強度結構用鋼板對焊接性的要求較高，為了阻緩焊縫處的組織晶粒在焊 接的高溫條件下長大，因此鋼材必須包含質量百分比<0.03的微量的Ti。優選地，加入 0. 010 0. 030%的Ti是非常必要的，可以保證焊接接頭的韌性，避免鋼板焊接後衝擊韌性 的急劇下降。Nb 為了細化鋼板的晶粒，保證其在1050°C以下不粗化，從而降低鋼板的回火脆 性，本發明在鋼材中加入了微量的Nb (Nb ^ 0. 03% )，優選地為0. 010 0. 030%。Nb還能 提高鋼板的屈服強度和衝擊韌性，改善鋼板的焊接性。尤其在Mn的含量較高時，效果更為顯者。V :V在鋼材中的主要作用與Nb類似，也是為了細化鋼板的晶粒，降低鋼板的回火 脆性與提高鋼板的屈服強度和衝擊韌性。Ni =Ni在鋼材中的主要作用是降低鋼材中鐵素體向奧氏體轉變的溫度，從而提高 鋼材的淬透性和低溫韌性。為了保證鋼材的韌性在_40°C時達到TOLDOX 900標準中的E級 水平，在鋼材中加入< 0. 50%的Ni是可行的，優選地控制在0. 20 0. 50%。Al =Al在鋼材中的主要作用是脫氧，減少鋼材中因氧氣的存在而形成的氣泡。另 外，Al還能細化鋼板的晶粒，從而降低鋼板的回火脆性。S和P :S和P在鋼材中屬於雜質元素，一般來說含量越低越好。本發明還提供一種上述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的生產方 法，該方法包括提供依次經過冶煉、精煉、連鑄和軋制所得到的熱處理前的鋼板；計算所 述鋼板的各相變點Acl、Ac3和Ms的溫度；根據Acl、Ac3和Ms的溫度數值或還結合回火試 驗的工藝-性能曲線，分別確定所述鋼板在淬火時和回火時的加熱制度；根據所確定的加 熱制度，將所述鋼板依次進行淬火和回火工藝。優選地，所述生產方法還包括在對所述鋼板進行淬火和回火工藝之前確定淬火時 冷卻水的水量及上下水量的配比和鋼板的行進速度。本發明中淬火工藝時的冷卻水的水量由下述公式估算冷卻水量=(0. 75 0. 95) X (板厚X板寬X (爐長+板長)X (鋼板出爐溫 度-鋼板冷卻後溫度))/ (有效加熱時間χ (淬火後水溫-原始水溫))(單位m7min)上下水量的配比按照30 40% 60 70%的比例進行調節，上下水量的合理的 配比可以有效地控制鋼板的板型，使鋼板的瓢曲度達到要求。關於鋼板的行進速度的估算在有效加熱(或保溫)時間內，鋼板加熱時保證鋼板 行進至爐長的50%時，鋼板溫度達到所要求的溫度，則在此行進速度下，鋼板出爐時即可保 證鋼板的內外溫度基本保持一致。優選地，如果淬火工藝中的加熱爐為兩段式的爐型設計，則所述淬火時的加熱制 度包括第I加熱段溫度為900 940°C，第II加熱段溫度也為900 940°C，有效加熱時 間=(ι. 5Xh+6)min, h為鋼板的厚度，單位為毫米。優選地，如果淬火工藝中的加熱爐為三段式的爐型設計，則所述淬火時的加熱制 度還包括第0加熱段，所述第0加熱段溫度為770 810°C。優選地，如果回火工藝中的加熱爐為兩段式的爐型設計，則所述回火時的加熱制 度包括第I加熱段溫度為500 600°C，第II加熱段溫度也為500 600°C，有效保溫時 間=(3 4) Xh min, h為鋼板的厚度，單位為毫米。優選地，如果回火工藝中的加熱爐為三段式的爐型設計，所述回火時的加熱制度 還包括第O加熱段，所述第O加熱段溫度為500 600°C。優選地，在冶煉的過程中，通過在鋼水中加入MnN或CrN，或者在精煉時用氮氣 (N2)代替氬氣(Ar)進行底吹，將鋼水中N元素的含量控制在40ppm 120ppm。N元素的作 用在於其會跟Nb、Ti和V等元素相結合，起到細化鋼板的晶粒，提高鋼板的強度和韌性。但 是，太多含量的N元素又會使鋼板中產生氣泡或者微裂紋，影響鋼板的性能。優選地，在所述冶煉的過程中，通過在鋼水中加入Si-Ca絲，降低鋼水中S元素的含量。優選地，在所述連鑄的過程中，將鋼水溫度控制在1526 1537°C之間，對二次冷 卻水的比水量配比在0. 4L/Kg鋼左右，以及根據鋼水溫度調整鋼坯的合適的澆鑄拉速。優選地，在所述連鑄的過程中，所述鋼水溫度和所述澆鑄拉速的關係為當 1526°C≤鋼水溫度≤1530°C時，所述澆鑄拉速為lm/min ；當1530°C 40%，所述壓下率=壓下量/軋後厚度。優選地，在所述軋制的過程中，精軋時的開軋溫度為900 930°C，終軋溫度 (830°C，最後三道次軋制的每道次壓下率為15 20%，精軋時的累計壓下率> 40%。為充分發揮Nb、Ti和V等微合金元素的作用，在鋼水冶煉時，將鋼水中N的含量控 制在40ppm 120ppm。當鋼水中N < 40ppm時，可以通過在鋼水中加入MnN或CrN或者在 精煉時用氮氣(N2)代替氬氣(Ar)進行底吹等方法提高鋼水中N的含量。在鋼水冶煉時，通過向鋼水中加入Si-Ca絲，使其與鋼水中的S元素形成浮於鋼水 上的固體渣，來進一步降低鋼水中S的含量(使S < 0. 005% )，改善硫化物的形態，淨化鋼 水。在連鑄鋼坯時，優選地將鋼水溫度控制在1526 1537°C之間(過熱度15 250C )，二次冷卻水的比水量配比控制在0. 4L/Kg鋼左右，以及根據鋼水溫度調整鋼坯的合 適地澆鑄拉速，保證在鋼坯內部等軸晶的比例達到25 %以上。所述鋼水溫度和所述澆鑄拉速的關係為當1526°C≤鋼水溫度≤1530°C時，所述 澆鑄拉速為lm/min ；當1530°C 40%。精軋時 的開軋溫度為900 930°C，終軋溫度≤830°C，最後三道次軋制的每道次壓下率為15 20%，精軋時的累計壓下率≥ 40%。在調質過程中，回火工藝還可以根據正交試驗法優化試驗過程，然後根據試驗結 果，繪製成工藝-性能曲線。再根據工藝-性能曲線確定最適合的回火時的加熱制度，確保 鋼板的最終性能。與現有技術相比，本發明具有以下優點在鋼材研製開發過程中，通過設計合適的 化學成分體系，使碳當量的值≤ 0. 56%，並結合上述化學成分體系，設計了合適的鋼板調質 工藝，使得本發明所提供的鋼板具有匹配良好的強度和韌性，其強度高，韌性富裕量大，鋼 板的平直度也比較滿意，並且焊接性能能夠滿足用戶對製造工程機械的高強度可焊接結構 用鋼的施工要求。同時，本發明所提供的鋼板的強度、韌性和塑性都超越了國外WELDOX 900 標準的同類產品。另外，本發明所提供的鋼板為滿足環保要求的低能耗清潔產品，是一種符合可持續發展趨勢的新鋼種。


圖1為鋼板中C含量與碳當量的值對鋼板可焊性影響的圖；圖2為本發明的一個實施例的生產900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的 方法流程示意圖。圖3為本發明8mm板厚的一個實施例的根據正交試驗法的結果所繪製的用來確定 回火時的加熱制度的工藝_性能曲線；圖4為本發明12mm板厚的一個實施例的根據正交試驗法的結果所繪製的用來確 定回火時的加熱制度的工藝_性能曲線；圖5為本發明16mm板厚的一個實施例的根據正交試驗法的結果所繪製的用來確 定回火時的加熱制度的工藝_性能曲線；
具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保 護範圍。圖2為本發明的一個實施例的生產900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的 方法流程示意圖。如圖2所示，包括執行步驟S201，提供熱處理前的900MPa級屈服強度 的工程機械用調質鋼板；執行步驟S202，計算所述鋼板的各相變點Acl、Ac3和Ms的溫度； 執行步驟S203，根據Acl、Ac3和Ms的溫度數值或結合回火試驗的工藝_性能曲線，分別確 定所述鋼板在淬火時和回火時的加熱制度；執行步驟S204，根據所確定的加熱制度，將所 述鋼板依次進行淬火和回火工藝。其中，所述鋼板的各相變點Acl、Ac3和Ms的溫度計算公式如下，所述Acl為鋼板 加熱時，開始轉變成奧氏體的溫度；Ac3為鋼板加熱時，所有鐵素體完全轉變成奧氏體的溫 度；Ms為鋼板加熱時，奧氏體開始轉變成馬氏體的臨界溫度Acl = 723-10. 7XMn % -16. 9ΧΝ % +29XSi % +16. 9XCr % +290XAs % +6. 38Xff% (°C )；Ac3=910 - 203VC - 15.21 xNi% + 44.7xSi%+104xV%+31.5xMo%
+ 13.1xW% ( °C );Ms = 539-42. 3XC%-30. 4XMn%-11 X Si %-11 Xff %-12. lXCr%-17. 7XNi%-7. 5XMo% (°C )。實施例一 16 X 2500 X 10000mm(板厚mmX板寬mmX板長mm)鋼板的生產過程。(1)化學成分設計 注其餘為Fe和其他不可避免的雜質(2)鋼水冶煉、連鑄鋼坯①鋼水中N的含量為69ppm，鋼水溫度為1530°C ；②二次冷卻水的比水量配比為0. 4L/Kg鋼，澆鑄拉速為lm/min ；
③所形成的鋼坯的斷面尺寸為200 X 1000mm。(3)車L制①連鑄坯的加熱制度 ②初軋開軋溫度為1060°C，頭三道次的軋制累計壓下率彡40%，軋至60mm厚。③精軋開軋溫度為910°C，最後三道次的每道次壓下率為15 20%，總壓下率彡40%，軋 至16mm厚，終軋溫度為800°C。④切割將鋼板切割成2500mm寬，10500mm長(其中的500mm長的鋼板作測試機械性能用)。(4)淬火工藝①根據公式計算鋼板的各相變點的溫度得到Acl = 715°C, Ac3 = 857°C，Ms = 476°C②計算冷卻水的水量及上下水量的配比鋼板尺寸16 X 2500 X 10500mm，爐長57600mm，鋼板出爐溫度約905°C，鋼板冷卻後 溫度約45°C，冷卻水原始溫度約20°C，淬火後水溫約45°C，則根據前述公式及上下水量的 配比原則，計算得到上下水量的配比約為0. 74 1. 17mVmin 1. 48 2. 05mVmin0③淬火加熱制度在本實施例中，所述淬火工藝中的加熱爐為三段式的爐型設計。其中一般來說，第 0加熱段的溫度首先要根據Ac 1的溫度值加上30 50°C;然後，考慮到為了保證鋼板表面 溫度與鋼板中心溫度的一致，在Ac 1的溫度值上再加上15 25°C ；另外，考慮到加熱制度 中的溫度為加熱爐的爐內溫度，與鋼板表面溫度的差值約為10 20°C，所以，在本實施例 中所述第0加熱段的溫度範圍優選為770 810°C。一般來說，第I、II加熱段的溫度首先 根據Ac3的溫度值加上30 50°C ；然後，考慮到為了保證鋼板表面溫度與鋼板中心溫度的 一致，在Ac3的溫度值上再加上5 15°C ；另外，考慮到加熱制度中的溫度為加熱爐的爐內 溫度，與鋼板表面溫度的差值約為10 20°C，所以，在本實施例中所述第I、II加熱段的溫 度範圍優選為900 940°C ；如果加熱爐為兩段式的爐型設計，則去掉第0加熱段即可；有 效加熱時間=(1. 5Xh+6)min，其中h為鋼板的厚度，單位為毫米。因此，在本實施例中優選的淬火工藝的加熱制度為 (5)回火工藝在本實施例中，所述回火工藝中的加熱爐為三段式的爐型設計。其中第0、I、II 加熱段的溫度範圍為200°C以上、Acl以下。在本實施例中，所述回火時的加熱制度為第0 加熱段溫度為500 600°C，第I加熱段溫度也為500 600°C，第II加熱段溫度為500 6000C ；如果加熱爐為兩段式的爐型設計，則去掉第0加熱段即可；有效保溫時間=(3 4) Xh min，其中h為鋼板的厚度，單位為毫米。因此，在本實施例中優選的回火工藝的加熱制度為 (6)機械性能測試本實施例中所生產的鋼板的機械性能與TOLDOX 900標準對比如下 由此可見，本實施例中所生產的鋼板的機械性能完全滿足甚至高於TOLDOX 900 標準，顯示出了優越的機械性能。(7)焊接性能測試a.焊絲熔敷材料在本實施例中，焊絲熔敷材料採用了屈服強度⑷為750MPa的瑞典ESAB公司 的 OK · AUTROD13 · 29 焊絲。所述焊絲的化學成分如下 所述焊絲的機械性能如下
b.焊接設備和保護氣體在本實施例中，焊接設備採用了日本松下公司的KR 11-500氣保焊機，保護氣體的 組成比例為80% Ar+20% CO2。
c.焊接試板的坡口形式在本實施例中，焊接試板的坡口形式為V形。d.焊接接頭的性能在本實施例中，鋼板接頭的機械性能如下鋼板接頭的硬度值(HV49N)如下 實施例二 30 X 2500 X IOOOOmm(板厚mmX板寬mmX板長mm)鋼板的生產過程。(1)化學成分設計
注其餘為Fe和其他不可避免的雜質 (2)鋼水冶煉、連鑄鋼坯
①鋼水中N的含量為72ppm，鋼水溫度為1532°C ；
②二次冷卻水的比水量配比為0. 4L/Kg鋼，澆鑄拉速為0. 9m/min ；③所形成的鋼坯的斷面尺寸為250 X 1500mm。(3)車L制①連鑄坯的加熱制度 ②初軋開軋溫度為1060°C，頭三道次的軋制累計壓下率彡40%，軋至90mm厚。③精軋開軋溫度為930°C，最後三道次的每道次壓下率為15 20%，總壓下率彡40%，軋 至30_厚，終軋溫度為810°C。④切割將鋼板切割成2500mm寬，10500mm長(其中的500mm長的鋼板作測試機械性能用)。(4)淬火工藝①根據公式計算鋼板的各相變點的溫度得到Acl = 714°C，Ac3 = 856°C, Ms = 476°C②計算冷卻水的水量及上下水量的配比鋼板尺寸30 X 2500 X 10500mm，爐長57600mm，鋼板出爐溫度約910°C，鋼板冷卻後 溫度約50°C，冷卻水原始溫度約20°C，淬火後水溫約50°C，則根據前述公式及上下水量的 配比原則，計算得到上下水量的配比約為0. 81 1. 37m3/min 1. 62 2. 40mVmin0③淬火加熱制度在本實施例中，所述淬火工藝中的加熱爐為三段式的爐型設計。其中一般來說，第 0加熱段的溫度首先要根據Acl的溫度值加上30 50°C ；然後，考慮到為了保證鋼板表面 溫度與鋼板中心溫度的一致，在Acl的溫度值上再加上15 25V ；另外，考慮到加熱制度 中的溫度為加熱爐的爐內溫度，與鋼板表面溫度的差值約為10 20°C，所以，在本實施例 中所述第0加熱段的溫度範圍優選為770 810°C。一般來說，第I、II加熱段的溫度首先 根據Ac3的溫度值加上30 50°C ；然後，考慮到為了保證鋼板表面溫度與鋼板中心溫度的 一致，在Ac3的溫度值上再加上5 15°C ；另外，考慮到加熱制度中的溫度為加熱爐的爐內 溫度，與鋼板表面溫度的差值約為10 20°C，所以，在本實施例中所述第I、II加熱段的溫 度範圍優選為900 940°C ；如果加熱爐為兩段式的爐型設計，則去掉第0加熱段即可；有 效加熱時間=(1. 5Xh+6)min，其中h為鋼板的厚度，單位為毫米。因此，在本實施例中優選的淬火工藝的加熱制度為 (5)回火工藝在本實施例中，所述回火工藝中的加熱爐為三段式的爐型設計。其中第0、I、II加 熱段的溫度範圍為200°C以上、Acl以下。在本實施例中，所述回火時的加熱制度為第0加熱段溫度為500 600°C，第I加 熱段溫度也為500 600°C，第II加熱段溫度為500 600°C；如果加熱爐為兩段式的爐型 設計，則去掉第0加熱段即可；有效保溫時間=(3 4) Xh min，其中h為鋼板的厚度，單 位為毫米。因此，在本實施例中優選的回火工藝的加熱制度為 (6)機械性能測試本實施例中所生產的鋼板的機械性能與TOLDOX 900標準對比如下 由此可見，本實施例中所生產的鋼板的機械性能完全滿足甚至高於TOLDOX 900 標準，顯示出了優越的機械性能。(7)焊接性能測試a.焊絲熔敷材料在本實施例中，焊絲熔敷材料採用了屈服強度(os)為750MPa的瑞典ESAB公司 的 OK · AUTROD13 · 29 焊絲。所述焊絲的化學成分如下 所述焊絲的機械性能如下 b.焊接設備和保護氣體在本實施例中，焊接設備採用了日本松下公司的KR 11-500氣保焊機，保護氣體的 組成比例為80% Ar+20% CO2。c.焊接試板的坡口形式在本實施例中，焊接試板的坡口形式為X形。d.焊接接頭的性能在本實施例中，鋼板接頭的機械性能如下 鋼板接頭的硬度值(HV49N)如下 焊接試驗結論如下(1)接頭強度因焊接試驗用焊絲強度低於鋼板強度，因此拉伸試驗時斷裂均在 焊縫處，但能夠滿足用戶使用需要；(2)接頭韌性16mm厚、30mm厚的試板接頭的熔合線及熱影響區(線外l、3mm處) 的韌性均高於焊絲韌性，甚至高於母材的衝擊韌性。(3)機構評價機械科學研究院哈爾濱焊接研究所的焊接評定認為該鋼板具有較 好的焊接性能，採取必要的工藝措施可有效預防焊接冷裂的產生，焊接接頭具有較好的金 相組織和較好的綜合力學性能，能夠滿足液壓支架的設計及使用要求。實施例三、四和五在本發明在調質過程中，除回火工藝外其他工藝與實施例一或二相同，但回火工 藝還可以結合正交試驗法來優化試驗過程、減少試驗次數，然後根據試驗結果，繪製成工 藝_性能曲線。如圖3 圖5分別為本發明8mm、12mm和16mm板厚的本發明的實施例三、 四和五的根據正交試驗法的結果所繪製的用來確定回火時的加熱制度的工藝_性能曲線。 在圖中，為抗拉強度，是鋼板的強度指標之一 ；Akv為衝擊韌性，是鋼板的韌性指標之一； δ 5為伸長率，是鋼板的塑性指標之一。然後，再根據工藝_性能曲線確定最適合的回火時 的加熱制度，確保鋼板的最終性能。
如圖3所示為實施例三的8mm板厚的工藝-性能曲線，回火時的有效保溫時間對 鋼板的性能曲線影響不大。但是，回火時的加熱溫度對鋼板的性能曲線有較大影響，其中鋼 板的伸長率(S5)比較容易滿足要求(WELD0X 900標準為12%)，在滿足伸長率的條 件下，選擇抗拉強度(ob)和衝擊韌性(Akv)曲線交點處的溫度作為鋼板在回火時的優選 加熱溫度，在圖3所示的例子中為550°C，在圖4所示的例子中為500°C，在圖5所示的例子 中為500°C，因為在所述交點處的抗拉強度和衝擊韌性的值均比較滿意。本發明在鋼材研製開發過程中，通過設計合適的化學成分體系，使碳當量的值 ^ 0. 56%，並結合上述化學成分體系，設計了合適的鋼板調質工藝，使得本發明所提供的鋼 板具有匹配良好的強度和韌性，其強度高，韌性富裕量大，鋼板的平直度也比較滿意，並且 焊接性能能夠滿足用戶對製造工程機械的高強度可焊接結構用鋼的施工要求。同時，本發 明所提供的鋼板的強度、韌性和塑性都超越了國外WELDOX 900標準的同類產品。另外，本 發明所提供的鋼板為滿足環保要求的低能耗清潔產品，是一種符合可持續發展趨勢的新鋼 種。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技 術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保 護範圍應當以本發明權利要求所界定的範圍為準。
權利要求
一種900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板，其成分的質量百分比為C0.13～0.18，Mn1.20～1.60，S≤0.010，P≤0.020，Si≤0.50，Cr≤0.50，Ni≤0.50，Mo0.30～0.60，B≤0.003，V≤0.05，Ti≤0.03，Nb≤0.03，Al≥0.018，其餘為Fe和其他不可避免的雜質；所述鋼板中各成分的質量百分比還需滿足使所述鋼板中碳當量的值≤0.56％。
2.根據權利要求1所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板，其特徵在於，所 述碳當量的值為0. 48 0. 56%。
3.根據權利要求1或2所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板，其特徵在 於，所述C的質量百分比為0. 13 0. 16。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板，其 特徵在於，所述Mn的質量百分比為1. 25 1. 55。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板，其 特徵在於，所述Cr的質量百分比為0. 30 0. 50。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板，其 特徵在於，所述Mo的質量百分比為0. 30 0. 50。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板，其 特徵在於，所述Ni的質量百分比為0. 20 0. 50。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板，其 特徵在於，所述B的質量百分比為0. 0010 0. 0030。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板，其 特徵在於，所述Ti的質量百分比為0. 010 0. 030。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板， 其特徵在於，所述Nb的質量百分比為0. 010 0. 030。
11.一種權利要求1至10所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的生產方 法，其特徵在於，包括提供依次經過冶煉、精煉、連鑄和軋制所得到的熱處理前的鋼板； 計算所述鋼板的各相變點Acl、Ac3和Ms的溫度；根據Acl、Ac3和Ms的溫度數值或還結合回火試驗的工藝_性能曲線，分別確定所述鋼板在淬火時和回火時的加熱制度；根據所確定的加熱制度，將所述鋼板依次進行淬火和回火工藝。
12.根據權利要求11所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的生產方法，其 特徵在於，所述生產方法還包括在對所述鋼板進行淬火和回火工藝之前確定淬火時冷卻水 的水量及上下水量的配比和鋼板的行進速度。
13.根據權利要求11或12所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的生產方 法，其特徵在於，所述淬火時的加熱制度包括第I加熱段溫度為900 940°C，第II加熱段溫度也為900 940°C，有效加熱時間= (1. 5Xh+6)min, h為鋼板的厚度，單位為毫米。
14.根據權利要求13所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的生產方法，其 特徵在於，所述淬火時的加熱制度還包括第0加熱段，所述第0加熱段溫度為770 810°C。
15.根據權利要求11至14中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板 的生產方法，其特徵在於，所述回火時的加熱制度包括第I加熱段溫度為500 600°C，第II加熱段溫度也為500 600°C，有效保溫時間= (3 4) Xh min, h為鋼板的厚度，單位為毫米。
16.根據權利要求15所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的生產方法，其 特徵在於，所述回火時的加熱制度還包括第0加熱段，所述第0加熱段溫度為500 600°C。
17.根據權利要求11至16中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板 的生產方法，其特徵在於，在所述冶煉的過程中，通過在鋼水中加入MnN或CrN，或者在精煉 時用氮氣代替氬氣進行底吹，將鋼水中N元素的含量控制在40ppm 120ppm。
18.根據權利要求11至17中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板 的生產方法，其特徵在於，在所述冶煉的過程中，通過在鋼水中加入Si-Ca絲，降低鋼水中S 元素的含量。
19.根據權利要求11至18中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板 的生產方法，其特徵在於，在所述連鑄的過程中，將鋼水溫度控制在1526 1537°C之間，對 二次冷卻水的比水量配比在0. 4L/Kg鋼左右，以及根據鋼水溫度調整鋼坯的合適的澆鑄拉速。
20.根據權利要求19所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的生產方法，其 特徵在於，在所述連鑄的過程中，當1526°C彡鋼水溫度彡1530°C時，所述澆鑄拉速為lm/min ；當1530°C<鋼水溫度彡1540°C時，所述澆鑄拉速為0. 9m/min。
21.根據權利要求11至20中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板 的生產方法，其特徵在於，在所述軋制的過程中，連鑄坯的加熱制度為第I加熱段溫度小於1000°C，第II加熱段溫度為1260 1280°C，均熱段溫度為 1230 1250°C，每釐米連鑄坯厚的加熱時間為15分鐘。
22.根據權利要求11至21中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板 的生產方法，其特徵在於，在所述軋制的過程中，初軋時的開軋溫度為1050 1070°C，頭三 道次的軋制累計壓下率> 40%。
23.根據權利要求11至22中任一項所述的900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板3的生產方法，其特徵在於，在所述軋制的過程中，精軋時的開軋溫度為900 930°C，終軋溫 度 40%。
全文摘要
本發明提供一種900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板，其成分的質量百分比為C0.13～0.18，Mn1.20～1.60，S≤0.010，P≤0.020，Si≤0.50，Cr≤0.50，Ni≤0.50，Mo0.30～0.60，B≤0.003，V≤0.05，Ti≤0.03，Nb≤0.03，Al≥0.018，其餘為Fe和其他不可避免的雜質；所述鋼板中各成分的質量百分比還需滿足使所述鋼板中碳當量的值≤0.56％。本發明還提供一種上述900MPa級屈服強度的工程機械用調質鋼板的生產方法。本發明所提供的鋼板具有匹配良好的強度和韌性，並且焊接性能能夠滿足用戶對製造工程機械的高強度可焊接結構用鋼的施工要求。同時，本發明所提供的鋼板的強度、韌性和塑性都超越了國外WELDOX 900標準的同類產品。
文檔編號C22C38/44GK101899630SQ20091005193
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月25日 優先權日2009年5月25日
發明者周申裕, 張榮華, 王湘儒 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司