一种不含铌镍具有极低屈强比和高塑性的420MPa级结构钢板的生产方法

技术领域

本发明涉及一种钢板的生产方法，具体涉及一种不含铌镍具有极低屈强比和高塑性的420MPa级结构钢板的生产方法。

背景技术

420MPa级结构钢板，主要用途是用在工程机械、建筑结构用。

结构钢的总体发展趋势：高强韧、高塑性、低屈强比、易焊接等特点。

具有极低屈强比和高塑性的420MPa级结构钢板的应用优势较多，具有较好的低温韧性、优异的塑性、良好的焊接性以及经济性。

通过开发一种不含铌镍具有极低屈强比和高塑性的420MPa级结构钢板，形成一套完整的炼钢、轧制冷却及回火工艺，使生产成本降低，工艺易于操作，产品性能稳定，具有极大的技术难度。

如专利CN102776443A中公开一种420MPa级别低合金高强度特厚钢板及其制造方法，其中成分中添加了0.032～0.042％铌、1.36-1.55％锰，还需要采用正火工艺生产。

如专利CN111235472B中公开一种420MPa级低合金耐蚀钢及其制备方法、应用，其中成分中添加了0.001～0.01％镁、0.2～4.0％镍、1.0-2.1％锰等，加入镁合金冶炼工艺比较复杂，同时加入较高含量的镍生产成本比较高。

如专利CN113802054A中公开一种屈服强度420MPa级热轧钢板及其制造方法，其中成分中添加了0.035～0.045％铌、0.05～0.07％碳等，生产产品为2～3mm厚度热轧钢卷。加入了铌元素，且碳含量较低，低碳含量增加了钢种的冶炼成本和生产难度，且钢板的厚度较薄。

如专利CN115637371A中公开一种钛强化420MPa级低合金高强中厚板的生产方法，其中成分中添加了0.040～0.050％钛，轧制冷却后在保温箱进行保温和堆垛缓冷。加入了较多的钛元素，且需要在保温箱进行保温和堆垛缓冷，增加了钢种的生产成本和生产难度。

如专利CN115161555A中公开搪后410MPa级双面搪瓷用稀土热轧钢板及制造方法，其中成分中添加了0.055～0.077％锑，0.0015～0.0029％RE，0.78～0.98％铬，轧制结束后采用双面搪瓷钢板烧制。该钢种需要添加稀土锑元素和RE元素以及较高含量的铬，另外需要采用双面搪瓷钢板烧制工艺增加了钢种的生产成本、生产工序以及生产难度。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种不含铌镍具有极低屈强比和高塑性的420MPa级结构钢板的生产方法，得到的钢板屈服强度＞420MPa、延伸率A

技术方案：本发明所述不含铌镍具有极低屈强比和高塑性的420MPa级结构钢板的生产方法包括冶炼工艺、连铸工艺、加热工艺、轧制及回火工艺等。

首先，冶炼保证合金成分及杂质元素含量控制的同时，并在真空处理结束后实施钙处理的冶炼工艺以控制夹杂物的形态和类型；其次，采用动态轻压下、电磁搅拌的浇注工艺，将铸坯的内部质量得到改善，有效降低了铸坯的中心宏观与微观偏析的级别，增加钢板厚度方向成分和组织的均匀性。

采用两阶段轧制和控制冷却的工艺及回火工艺，在控冷阶段采用弱冷的方式得到更多的软相组织。

最后采用高温回火。高温回火后的钢板具有较好的强度、塑性和韧性综合机械性能，广泛应用于中碳结构钢制造的各种重要结构件中。

工艺具体包括如下步骤：

冶炼：通过铁水预处理预脱硫，转炉吹炼，再经过LF精炼调节合金成分，采用RH真空处理提高钢水纯净度，软搅结束后实施钙处理的冶炼工艺，保证获得高纯净度且成分合格的钢水。

连铸：采用动态轻压下和电磁搅拌技术来实现铸坯优良的内部质量。

加热：150mm厚铸坯坯进入加热炉，铸坯的加热温度在1180-1220℃，在炉时间为135～225min，出炉温度为1180-1220℃。

轧制：采用两阶段轧制，粗轧温度为950～1100℃，精轧开轧温度为820～870℃，精轧终轧温度为770～820℃；随后层流冷却，返红温度为600～650℃。

进一步地，冷却速率1～20℃/s。成品钢板厚度为32-50mm。

回火工艺：回火温度为550～650℃，回火时间为100～250min。

本发明钢板的成分按重量百分比为C：0.12～0.17％、Si：0.20～0.50％、Mn：0.7～0.85％、P：≤0.013％、S：≤0.003％、Ti：0.010～0.020％、V：0.025～0.045％、Cr：0.45～0.55％、Mo：0.12～0.20％、Alt：0.015～0.050％，余量为Fe和杂质。

优选地，钢板的成分按重量百分比为C：0.15～0.17％、Si：0.36～0.38％、Mn：0.82～0.85％、P：≤0.013％、S：≤0.003％、Ti：0.013～0.015％、V：0.037～0.042％、Cr：0.48～0.53％、Mo：0.16～0.17％、Alt：0.032～0.034％，余量为Fe和杂质。

利用上述生产方法制得的结构钢板组织中含有铁素体，珠光体及贝氏体组织，有利于保持强度、优异的韧性。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)利用所述制造方法制得的钢板性能稳定，屈服强度＞420MPa、延伸率A

(2)所述生产方法采用冶炼保证合金成分及杂质元素含量的同时，并钙处理的冶炼工艺，结合动态轻压下、电磁搅拌的浇注工艺以改善铸坯的内部质量，保证钢板的塑韧性；

(3)该制造方法工艺简单，成本较低，采用150mm厚坯料，通过控轧控冷加回火工艺生产出不含铌镍具有极低屈强比和高塑性的420MPa级钢板。

附图说明

图1为实施例1回火处理后得到50mm厚结构钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图；

图2为实施例2回火处理后得到50mm厚结构钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

一种不含铌镍具有极低屈强比和高塑性的420MPa级结构钢板，其成分按重量百分比如表1所示。

上述不含铌镍具有极低屈强比和高塑性的420MPa级结构钢板的生产方法，具体要求包括如下步骤：

通过铁水预处理预脱硫，转炉吹炼，再经过LF精炼调节合金成分，采用RH真空处理提高钢水纯净度，软搅结束后实施钙处理的冶炼工艺，保证获得高纯净度且成分合格的钢水；

连铸中采用动态轻压下和电磁搅拌技术来实现铸坯优良的内部质量；

采用控轧控冷工艺(TMCP)两阶段轧制；150mm厚铸坯坯进入加热炉，铸坯的加热温度在至1196℃，在炉时间为180min，出炉温度为1184℃；粗轧温度为1025℃，精轧开轧温度为845℃，精轧终轧温度为820℃；随后层流冷却，返红温度为642℃。冷却速率8℃/s。成品钢板厚度为32-50mm；

控制回火温度为600℃，回火时间为150min。

实施例2

一种不含铌镍具有极低屈强比和高塑性的420MPa级结构钢板，其成分按重量百分比如表1所示。

上述不含铌镍具有极低屈强比和高塑性的420MPa级结构钢板的生产方法，具体要求包括如下步骤：

通过铁水预处理预脱硫，转炉吹炼，再经过LF精炼调节合金成分，采用RH真空处理提高钢水纯净度，软搅结束后实施钙处理的冶炼工艺，保证获得高纯净度且成分合格的钢水；

连铸中采用动态轻压下和电磁搅拌技术来实现铸坯优良的内部质量；

采用控轧控冷工艺(TMCP)两阶段轧制；150mm厚铸坯坯进入加热炉，铸坯的加热温度在至1194℃，在炉时间为176min，出炉温度为1183℃；粗轧温度为1033℃，精轧开轧温度为833℃，精轧终轧温度为818℃；随后层流冷却，返红温度为650℃。冷却速率8.5℃/s。成品钢板厚度为32-50mm；

控制回火温度为600℃，回火时间为150min。

图1、2均为实施例回火处理后得到420MPa级结构钢板在金相显微镜下典型的组织形貌图。仔细观察图1、2，可以发现组织为铁素体加珠光体及贝氏体组织。铁素体加珠光体及贝氏体的组织，既有利于保持强度、优异的韧性，塑性A

成品钢板性能如下表2-3。

表1本发明实施例的化学成分(wt％)

表2拉伸性能

表3系列温度冲击性能

可以看出，实施例1、2的力学性能均达到420MPa级调质高强钢板的要求。具体的钢板的性能达到如下水平：屈服强度＞420MPa、塑性A