一种高强高韧性厚钢板及其生产方法技术

本发明专利技术提供一种高强高韧性厚钢板及其生产方法，其化学成分wt％含量为：C 0.125～0.135％、Si 0.25～0.35％、Mn 1.45～1.55％、P≤0.020％、S≤0.005％、V 0.055～0.085％、N 0.0135～0.0145％、Als 0.025～0.045％，余为Fe及不可避免的杂质。精炼结束后开始向真空熔炼炉内吹入氮气，氮气压力控制在565～585Pa；将精炼后钢水浇铸成钢坯，钢坯加热温度控制在1155～1185℃，保温时间控制在115～125min；钢坯出炉后在中厚板轧机上反复轧制到目标厚度，轧制总压下率大于60％，终轧温度控制在1005～1025℃。本发明专利技术无需控制轧制、控制冷却和热处理工艺，在极大降低生产成本，缩短生产周期基础上，生产出屈服强度达到378～415MPa，-40℃冲击大于150J的厚钢板。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧性厚钢板及其生产方法
本专利技术属于金属材料加工领域，尤其涉及一种屈服强度大于370MPa、-40℃冲击功大于150J、成品厚度为15～30mm的高强高韧性厚钢板及其生产方法。
技术介绍
中厚钢板是工程建设的重要构件，随着社会和经济的发展，对结构件载重、抗震、耐蚀等的性能要求越来越高，因而，要求钢板不仅要有优异的强度和韧性，而且具有良好的可焊性、低的屈强比，以保证大载荷下结构件的抗断裂性能。申请号为201010592034.6公开了一种“420MPa高韧性耐候桥梁钢及其热轧板卷的制备方法”，该方法生产的桥梁钢板具有较好的韧性、焊接性和耐蚀性能，也可用于其他结构件，但其含Ni：0.25～0.40％，Nb：0.03～0.05％，使其原料成本和冶炼成本较高。申请号为201010576668.2提供了“一种低成本Q420qE桥梁用钢板的生产方法”，所生产的桥梁钢可以用于其它结构件，但是其生产工艺采用中间坯待温控制轧制，然后用层流冷却进行浇水，导致生产节奏慢，轧制能耗大。公开号03134046.6公开的“一种屈服强度460MPa级低合金高强度结构钢板材的制造方法”，则添加有Nb：0.01～0.02％，不仅增加了炼钢成本，还存在着铸坯开裂的可能；且加热温度1200～1250℃，能源消量耗较大；终轧温度较低，在780～820℃之间，对轧机的能力要求较高，影响生产节奏和生产效率。专利申请号为200610092574.1提供的“具有高屈服强度非调质钢板”，其屈服强度能达到450～500MPa左右，但由于其含有较高的Nb、Ti、Ni元素，重量百分比分别为0.06、0.03、0.8，不但增加吨钢成本，还给连铸生产带来很大的技术难度，不利于大工业化连铸生产，且过剩的Ti会引起冲击韧性的降低。综上所述，目前生产的结构钢存在如下不足：1、含有较高的Ni、Nb、Ti合金元素，生产成本较高；2、采用低温控制轧制工艺，生产节奏慢，生产能耗高；3、低温冲击韧性较低，使得结构件在寒冷地区的使用安全性降低。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种可降低生产成本，且无需控制轧制、控制冷却和热处理，便可制造出具有较高屈服强度和优良低温韧性的厚钢板及其生产方法。为此，本专利技术所采取的技术解决方案是：一种屈服强度大于370MPa、-40℃冲击功大于150J、成品厚度为15～30mm的高强高韧性厚钢板，其化学成分wt％含量为：C0.125～0.135％、Si0.25～0.35％、Mn1.45～1.55％、P≤0.020％、S≤0.005％、V0.055～0.085％、N0.0135～0.0145％、Als0.025～0.045％，余为Fe及不可避免的杂质。本专利技术合金元素种类及其含量选择的理由为：C：碳对强度、韧性、焊接性能影响很大，碳太低强度达不到目标要求，本专利技术确定最适合的含量0.125～0.135％。Si：硅是炼钢脱氧的必要元素。也具有一定固溶强化的作用。为了得到充分的脱氧效果和提高钢的清洁度，本专利技术硅的含量范围为0.25～0.35％。Mn：锰是提高强度和韧性的主要元素，成本十分低廉，是本专利技术的主要添加元素，含量限定在1.45～1.55％。Al：铝是脱氧元素，可以作为AlN形成元素，有效地细化晶粒，为了达到很好的脱氧效果本专利技术的Al含量的范围为Al0.025～0.045％。V和C、N有极强的亲和力，形成稳定的V(C、N)化合物，提高钢的硬度。弥散的化合物可以细化晶粒，提高晶粒的粗化温度；V在钢中以置换溶质原子存在时，V原子比铁原子尺寸大，易在位错线上偏聚，对位错攀移产生强烈的拖曳作用，使再结晶形核受到抑制，因而对再结晶具有强烈的阻止作用；V在钢中可以形成VC或VN等间隙中间相，在再结晶过程中，因VC、VN对位错的钉扎及对亚晶界的迁移进行阻止等作用，从而大大增加了再结晶的时间，在高于临界温度时，V元素对再结晶的作用表现为溶质拖曳机制，而在低于临界温度时，则表现为析出钉扎机制，V在钢中的特点就是提高奥氏体的再结晶温度，从而达到细化奥氏体晶粒的目的，V(C、N)在HAZ的析出促进晶内铁素体的形成，使铁素体和珠光体均匀分布在晶内和晶界，因而提高热影响区的韧性，有利于焊接性能的提高，本专利技术中钒含量为0.055～0.085％。N：氮作为间隙原子极容易与V、Al结合形成特殊的氮化物，在V钢中加N，可以提高V的碳氮化物在奥氏体中的析出温度，本专利技术中N含量为0.0135～0.0145％。控制钢中杂质元素P≤0.020％，S≤0.005％，以减少杂质元素的有害作用。本专利技术高强高韧性厚钢板的生产方法的具体内容为：精炼结束后开始向真空熔炼炉内吹入氮气，氮气压力控制在565～585Pa。将精炼后钢水浇铸成钢坯，钢坯加热温度控制在1155～1185℃，保温时间控制在115～125min。钢坯出炉后在中厚板轧机上反复轧制到目标厚度，轧制总压下率大于60％，终轧温度控制在1005～1025℃。本专利技术的有益效果为：本专利技术冶炼采取低成本的成分设计，轧制过程中省却了控制轧制、控制冷却和热处理工艺，从而克服了现有技术的缺陷，可极大降低生产成本，缩短生产周期，减少生产工序，生产出具有较高屈服强度和优良低温韧性的厚钢板，其屈服强度达到378～415MPa，－40℃冲击大于150J，完全可以满足工程建设的需要。具体实施方式本专利技术实施例化学成分见表1；生产工艺参数见表2；钢板实物性能检验结果见表3。表1实施例化学成分wt％实施例CSiMnPSVNAls10.1250.251.450.010.00130.0550.01380.02520.1350.301.500.010.0020.060.01350.03530.1300.351.550.0110.00150.0850.01450.04540.1280.271.480.0090.0030.070.01420.04250.1320.331.520.0120.00250.080.01400.040表2实施例生产工艺参数表3实施例钢板实物性能检验结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强高韧性厚钢板，其特征在于，屈服强度大于370MPa、‑40℃冲击功大于150J、成品厚度为15～30mm的高强高韧性厚钢板，其化学成分wt％含量为：C 0.125～0.135％、Si 0.25～0.35％、Mn 1.45～1.55％、P≤0.020％、S≤0.005％、V 0.055～0.085％、N 0.0135～0.0145％、Als 0.025～0.045％，余为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高强高韧性厚钢板，其特征在于，屈服强度大于370MPa、-40℃冲击功大于150J、成品厚度为15～30mm的高强高韧性厚钢板，其化学成分wt％含量为：C0.125～0.135％、Si0.25～0.35％、Mn1.45～1.55％、P≤0.020％、S≤0.005％、V0.055～0.085％、N0.0135～0.0145％、Als0.025～0.045％...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文斌，刘明，原思宇，陈军平，隋轶，王小强，李广龙，马明，胡昕明，孙殿东，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21