一种高强度合金结构钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强度合金结构钢及其制备方法。该结构钢包括按重量百分比计的下述组份：C，0.14～0.2％；Ni，2.1～3％；Bi，0.05～0.1％；Mn，0.7～1％；Cr，1.35～1.5％；W，0.25～0.3％；Al，0.07～0.1％；Te，0.05～0.08％；Y，0.008～0.01％；余量为Fe及不可避免的杂质。该制备方法对坯料进行有效的锻造、轧制，改善了钢内部晶体布局，从而提高钢的性能参数；该结构钢晶粒尺寸较为细化，基本消除了混晶现象，改善了冷弯成型性能，提高了抗拉和抗冲击能力，强度高，性能稳定。本发明专利技术的制备方法能实现在工业上的连续生产，便于操作，实用性强，节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合金钢，具体讲，涉及一种高强度合金结构钢及其制备方法。
技术介绍
合金结构钢是用作机械零件和各种工程构件并含有一种或数种一定量的合金元素的钢。随着工程机械向大型化、轻型化发展，其用钢的高强度化趋势明显；高强度钢在大幅度减轻设备自重的同时，也可提高工程机械工作效率及使用寿命，降低原材料消耗等。国际上，瑞典SSAB中厚板产线装备齐全、技术先进，品种齐全，产品覆盖高强度结构钢、高强度耐磨钢等领域；其中，WELDOX700-1300具有高强度、良好的可焊性及表面质量，较好地满足用户需求。在国内，宝钢、舞钢、济钢、湘钢、南钢等企业，高强度工程机械用钢也取得较快发展，生产的钢种包括：碳素结构钢、优碳钢、低合金高强度钢、耐候结构钢、汽车结构钢、管线钢、超低碳钢、无取向硅钢、低碳冷轧基料用钢等。但是，国内钢厂受到钢材料成分设计、连铸坯料尺寸、形变均匀性、压缩比、轧钢节奏等条件限制，钢板的强度、韧性性能不稳定，合格率低，生产周期慢，内部质量更是难以满足客户需求。例如，CN 104451379A的专利申请公开了一种高强度低合金铌钒结构用钢及其制备方法，该产品利用320mm坯料生产，在保证大厚度的前提下强度达到345MPa以上，生产周期短，生产节奏快，但是其成品率低，钢结构性能不稳定，混晶现象和冷弯开裂问题。CN102392106B的专利申请公开了一种30CrMnSiA合金结构钢的热处理工艺，其提高了结构钢的硬度指标；但是，该合金结构钢为了保证其硬度，显著影响了屈服强度、抗拉强度等指标的提高。CN102337458A的专利申请公开了一种工程机械用钢及其生产方法，采用低C(0.09～0.12％)，较高的Si(≥0.50％)及Ti(≥0.03％)，在不添加提高淬透性元素Cr、Mo等元素的前提下，采用“高温淬火+较低温回火”工艺，该成分体系的设计，适用于薄规格卷板生产，对于厚规格的中厚板生产不具有指导意义；尽管其材料屈强比基本都在0.85以下，但稳定性较差，波动大。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术钢的强度、韧性性能不稳定，合格率低，生产周期慢等方面的问题，提出一种高强度合金结构钢及其制备方法，该方案提高了结构钢的抗拉和抗冲击能力，强度高，成品性能稳定，能实现在工业上的连续生产。该方案通过改进结构钢的成分，并对结构钢的坯料进行有效的锻造、轧制处理，显著改善了结构钢内部的晶体布局，从而提高结构钢的性能参数。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高强度合金结构钢，所述结构钢包括按重量百分比计的下述组份：C，0.14～0.2％；Ni，2.1～3％；Bi，0.05～0.1％；Mn，0.7～1％；Cr，1.35～1.5％；W，0.25～0.3％；Al，0.07～0.1％；Te，0.05～0.08％；Y，0.008～0.01％；余量为Fe及不可避免的杂质。进一步的，所述结构钢包括按重量百分比计的下述组份：C，0.14～0.18％；Ni，2.2～2.8％；Bi，0.05～0.08％；Mn，0.75～0.9％；Cr，1.35～1.5％；W，0.25～0.3％；Al，0.07～0.095％；Te，0.055～0.075％；Y，0.008～0.01％；余量为Fe及不可避免的杂质。进一步的，所述结构钢包括按重量百分比计的下述组份：C，0.15％；Ni，2.7％；Bi，0.07％；Mn，0.85％；Cr，1.4％；W，0.26％；Al，0.09％；Te，0.07％；Y，0.009％；余量为Fe及不可避免的杂质。一种上述高强度合金结构钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)冶炼、精炼及连铸成坯；2)对步骤1)得到的铸坯进行均热；3)锻造：于950～980℃(例如952℃、964℃、970℃、976℃和979℃)、5～7MPa(例如5.3MPa、5.5MPa、5.9MPa、6MPa、6.5MPa和6.7MPa)的锻造压力下，将步骤2)均热后的铸坯锻造；4)一次轧制：于320～350℃(例如324℃、330℃、335℃、343℃和348℃)、5700～7000KN(例如5750KN、5780KN、5820KN、5870KN、5900KN、5960KN)的轧制力下，将步骤3)锻造的制品进行一次轧制；5)二次轧制：于600～650℃(例如610℃、625℃、633℃、640℃和647℃)、3200～3500KN(例如3220KN、3250KN、3340KN、3420KN、3460KN、3480KN)的轧制力下，将步骤4)一次轧制后的制品进行二次轧制；6)三次轧制：将步骤5)二次轧制的制品冷却至室温后，再于720～750℃(例如725℃、733℃、738℃、742℃和748℃)、4500～5000KN(例如4515KN、4530KN、4670KN、4850KN、4900KN、4960KN)的轧制力下进行三次轧制；7)冷却：将步骤6)三次轧制的制品冷却至室温，得成品结构钢。进一步的，步骤3)中所述锻造使铸坯延展5～10％(例如6％、7.5％、8.2％、9.2％、9.5％)。进一步的，步骤4)中所述一次轧制的速度为5～7mm/s(例如5.5mm/s、6.0mm/s、6.3mm/s、6.8mm/s)，一次轧制方向与步骤3)的锻造方向相互垂直。进一步的，步骤5)中所述二次轧制的速度为2.5～3mm/s(例如2.6mm/s、2.75mm/s、2.8mm/s、2.9mm/s)，二次轧制方向与步骤4)的一次轧制方向夹角为15～23°。进一步的，步骤6)中所述三次轧制的速度为0.75～1mm/s(例如0.79mm/s、0.85mm/s、0.9mm/s、0.96mm/s)，三次轧制的方向与步骤4)的一次轧制方向相反。进一步的，步骤6)中所述步骤5)二次轧制的制品是置于导热油中冷却至室温；优选地，步骤7)中所述制品冷却至室温的方法如下：所述制品置于水中冷却至130～150℃(例如135℃、138℃、142℃、147℃和149℃)，再空冷至室温。作为优选，步骤6)中，在制品降至室温后，对制品进行酸洗；更优选地，所述酸洗的温度为30～35℃(例如31℃、33℃、34℃)、时间5～7min(例如：5.5min、5.8min、6.0min、6.5min、6.9min)；所述酸洗采用的酸洗液按质量百分比计由下述组份组成：乙酸，3.5～5％(例如3.58％、4.15％、4.58％、4.75％、4.89％)；盐酸，7～10％(例如7.5％、8.3％、8.9％、9.2％、9.5％)；硝酸，10～15％(例如10.5％、11.3％、12.5％、13.6％、14.8％)，余量为水。作为优选，酸洗后，制品加热至270～300℃(例如275℃、286℃、298℃)，再放置在空气中降温至85～90℃(例如86℃、88℃、89℃)，最后放入水中降至室温。作为优选，制品加热至270～300℃后，对制品进行轧制，轧制方向与步骤4)的一次轧制方向的相同，轧辊的轧制力控制在1500～1700KN(例如1550KN、1580KN、1675KN、1685KN、1690KN、1695KN)，轧制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度合金结构钢，其特征在于，所述结构钢包括按重量百分比计的下述组份：C，0.14～0.2％；Ni，2.1～3％；Bi，0.05～0.1％；Mn，0.7～1％；Cr，1.35～1.5％；W，0.25～0.3％；Al，0.07～0.1％；Te，0.05～0.08％；Y，0.008～0.01％；余量为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高强度合金结构钢，其特征在于，所述结构钢包括按重量百分比计的下述组份：C，0.14～0.2％；Ni，2.1～3％；Bi，0.05～0.1％；Mn，0.7～1％；Cr，1.35～1.5％；W，0.25～0.3％；Al，0.07～0.1％；Te，0.05～0.08％；Y，0.008～0.01％；余量为Fe及不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的高强度合金结构钢，其特征在于，所述结构钢包括按重量百分比计的下述组份：C，0.14～0.18％；Ni，2.2～2.8％；Bi，0.05～0.08％；Mn，0.75～0.9％；Cr，1.35～1.5％；W，0.25～0.3％；Al，0.07～0.095％；Te，0.055～0.075％；Y，0.008～0.01％；余量为Fe及不可避免的杂质。3.一种权利要求1-2任一所述高强度合金结构钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)冶炼、精炼及连铸成坯；2)对步骤1)得到的铸坯进行均热；3)锻造：于950～980℃、5～7MPa的锻造压力下，将步骤2)均热后的铸坯锻造；4)一次轧制：于320～350℃、5700～7000KN的轧制力下，将步骤3)锻造的制品进行一次轧制；5)二次轧制：于600～650℃、3200～3500KN的轧制力下，将步骤4)一次轧制后的制品进行二次轧制；6)三次轧制：将步骤5)二次轧制的制品冷却至室温后，再于720～750℃、4500～5000KN的轧制力下进行三次轧制；7)冷却：将步骤6)三次轧制的制品冷却至室温，得成品结...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志元，李金浩，时振明，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37