一种高强度Q690D钢板及其生产方法
文献发布时间:2023-06-19 11:44:10
技术领域
本发明属于中厚板生产技术领域,具体涉及到一种高强度Q690D钢板及其生产方法。
背景技术
Q690D高强钢板广泛应用于煤矿机械、工程机械等机械产品,其要求强度高、塑韧性好、易焊接。
传统的Q690D高强钢主要是通过调质工艺生产,通过淬火加回火提高钢板的强韧性能,但是调质工艺生产需要采用淬火炉燃烧天然气等途径进行加热,能耗大、成本高,生产周期长。
如何在不影响钢板强度、塑性和韧性的前提下降低能耗和生产成本,缩短工艺流程,成为当前冶金行业亟待解决的关键技术难题。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种高强度Q690D钢板及其生产方法。
本发明在生产一种高强度Q690D钢板时采取的技术方案中,其厚度为16mm~30mm,包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:0.05~0.09、Si:0.05~ 0.15、Mn:1.55~1.65、P:≤0.020、S:≤0.005、Nb:0.02~0.05、Ti:0.01~ 0.04、Mo:0.1~0.3、Cr:>0.50~0.6、B:0.001~0.003、Als:0.020~0.050, Zr:<0.03,其它为Fe和残留元素。
需要说明的是,在化学成分设置上,为保证钢板的强度、塑韧性及焊接性能,设计了低C高Mn,同时添加适量的Nb、Mo、Cr、Zr等合金元素。C含量的增加,对韧脆转变温度提高有着明显的影响,同时C含量高严重影响钢板的焊接性能,为保证良好的塑韧性,控制C含量为0.05~0.09%;Mn对提高钢板的强度及淬透性有明显的作用,但Mn含量过高,会加重钢板的中心偏析,影响钢板综合性能,因此控制 Mn含量在1.55~1.65%;Nb在控轧过程中能够有效提高钢板的再结晶温度,防止晶粒长大,细化晶粒,提高钢板的强度和韧性,因此控制Nb含量0.02~0.05;铬碳化物作为最细小的一种碳化物,可在钢中均匀地分布,Mo可细化钢的晶粒,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力,二者对钢板强度及淬透性的提高具有积极作用,故Cr含量控制在0.50~0.6%,Mo含量控制在0.1~0.3%;Zr具有优良的脱氧、除氮、去硫的作用,同时能够提高耐腐蚀性能和细化晶粒,因此控制在<0.03%。
为得到上述产品,本发明采取的生产方法包括:转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸浇铸、加热、轧制、堆冷、回火,具体为:
①转炉冶炼:转炉出钢温度1600~1650℃、出钢P≤0.007%,出钢C≤0.05%,出钢过程中全程吹氩、不向钢水中加入任何脱氧剂和合金;
②LF精炼:白渣保持时间20~30min,精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣;精炼过程中主要通过加Al线脱氧,同时Als的含量也需符合方案要求,但是铝线加入量多的话,内部形成的Al
③VD真空脱气:在≤67Pa下的保压时间按15~20min进行控制,破真空后及时添加稻壳软吹2~5min;
④连铸:连铸拉速采用0.72m/min,浇注温度按照1525~1540℃进行控制,浇注过程采用全程保护浇注,控制恒拉速;钢坯清理检查采取温清,清理温度控制在 100℃以上,清理检查后钢坯带温装炉,装炉温度在控制在100℃以上;
⑤加热:加热过程中预热段温度≤1000℃,加热段温度1230-1260℃,保温段温度1190-1220℃,保温段时间>40min,整体加热时间12min/cm;
⑥轧制:轧制过程分三个阶段进行,一阶段采用“高温、低速、大压下”轧制,使轧制力达到铸坯芯部,促使铸坯芯部变形,确保疏松等缺陷的压合,当坯温低于 970℃时,开始第二阶段轧制,控制压下量,使轧制力达到铸坯1/4厚度位置,促使铸坯1/4厚度位置变形,最终达到芯部和1/4位置发生再结晶的目的,同时避免再结晶过程中晶粒过分长大,当中间坯厚度达到成品厚度的2-3倍时,中间坯进入IC 装置进行快冷至850~890℃,回温返红10~30s,开始第三阶段轧制,第三阶段累计压下率≥50%,以增加奥氏体晶界有效面积,为细化奥氏体晶粒提供更多的形核点,终轧温度780~820℃;轧后进行快速冷却,冷却速度≥10℃/S,返红温度450~ 580℃,然后快速入缓坑缓冷;
⑦堆冷:钢板入缓冷坑温度≥150℃,控制缓冷垛高2~2.5m,钢板上下表面严禁裸露在空气中,缓冷时间24~48小时;
⑧回火热处理:在热处理工序中,采用回火工艺,回火保温温度400~550℃,保温时间4.5~7min/mm,较长时间的回火可以确保钢板充分去应力。
以上成分设计和工艺设计的有益效果在于,采用该技术方案,能够有效提高钢板的焊接性能,同时降低钢板的控制冷却和热处理要求,达到采用轧制加Acc替代淬火和DQ的作用,最终通过回火保证钢板的力学性能。
具体实施方式
上述一种高强度Q690D钢板的技术方案,包含如下质量百分比的化学成分(单位,wt%):C:0.05~0.09、Si:0.05~0.15、Mn:1.55~1.65、P:≤0.020、S:≤0.005、Nb:0.02~0.05、Ti:0.01~0.04、Mo:0.1~0.3、Cr:>0.50~0.6、B: 0.001~0.003、Als:0.020~0.050,Zr:<0.03,其它为Fe和残留元素。
本发明采取的生产方法步骤包括:转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸浇铸、加热、轧制、堆冷、回火。
①转炉冶炼:转炉出钢温度1600~1650℃、出钢P≤0.007%,出钢C≤0.05%,出钢过程中全程吹氩、不向钢水中加入任何脱氧剂和合金。
②LF精炼:白渣保持时间20~30min,精炼结束的终渣为流动性良好、粘度合适的泡沫白渣;精炼过程中主要通过加Al线脱氧,同时Als的含量也需符合方案要求,但是铝线加入量多的话,内部形成的Al
③VD真空脱气:在≤67Pa下的保压时间按15~20min进行控制,破真空后及时添加稻壳软吹2~5min。
④连铸:连铸拉速采用0.72m/min,浇注温度按照1525~1540℃进行控制,浇注过程采用全程保护浇注,控制恒拉速;钢坯清理检查采取温清,清理温度控制在 100℃以上,清理检查后钢坯带温装炉,装炉温度在控制在100℃以上。
⑤加热:加热过程中预热段温度≤1000℃,加热段温度1230-1260℃,保温段温度1190-1220℃,保温段时间>40min,整体加热时间12min/cm。
⑥轧制:在轧制工序中,采用新型三阶段轧制工艺轧制。一阶段采用“高温、低速、大压下”轧制,使轧制力达到铸坯芯部,促使铸坯芯部变形,确保疏松等缺陷的压合,当坯温低于970℃时,开始第二阶段轧制,控制压下量,使轧制力达到铸坯1/4厚度位置,促使铸坯1/4厚度位置变形,最终达到芯部和1/4位置发生再结晶的目的,同时避免再结晶过程中晶粒过分长大,当中间坯厚度达到成品厚度的 2-3倍时,中间坯进入IC装置进行快冷至850~890℃,回温返红10~30s,开始第三阶段轧制,第三阶段累计压下率≥50%,以增加奥氏体晶界有效面积,为细化奥氏体晶粒提供更多的形核点,终轧温度780~820℃;轧后进行快速冷却,冷却速度≥ 10℃/S,返红温度450~580℃,然后快速入缓坑缓冷;
⑦堆冷:钢板入缓冷坑温度≥150℃,控制缓冷垛高2~2.5m,钢板上下表面严禁裸露在空气中,缓冷时间24~48小时。
⑧回火热处理:在热处理工序中,采用回火工艺,回火保温温度400~550℃,保温时间4.5~7min/mm。
实施例
通过转炉冶炼、LF精炼、VD真空脱气、连铸浇铸、钢坯加热、轧制、控制冷却、堆冷、回火等工艺,获得如下表1所述化学成分的16mm~30mm厚高强度Q690D钢板,其中各工艺参数及力学性能见如下表1、2。
表1 16mm~30mm高强度Q690D钢板的化学成分(Wt,%)
表2 16mm~30mm高强度Q690D钢板的机械力学性能
本次分别试生产16mm、25mm、30mm厚高强度Q690D钢板各5批、10批和6 批,通过合理的化学成分设计及生产工艺控制,钢板的屈服强度725-805MPa,抗拉强度792-883MPa,伸长率14-21,-20℃冲击吸收能量113-270J,调质后钢板组织为回火贝氏体,达到设计要求。
- 一种高强度Q690D钢板及其生产方法
- 一种调质高强度Q690D特厚钢板的生产方法