一种V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢及其制备方法技术

本发明专利技术属于热轧带钢制造领域，具体涉及一种V‑N‑Cr微合金化的Q550级别热轧带钢及其制备方法。一种V‑N‑Cr微合金化的Q550级别热轧带钢，所述热轧带钢的化学组成按重量百分比为：C：0.05～0.15％，Mn：1.5～2.0％，Si：0.10～0.50％，S：0.002～0.005％，P：0.005～0.015％，Al：0.01～0.05％，V：0.06～0.15％，N：0.008～0.020％，Cr：0.10～0.30％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。本发明专利技术所述热轧带钢的金相组织为多边形铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。该方法操作过程简单，生产成本低并且产品性能稳定，容易实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢及其制备方法
本专利技术属于热轧带钢制造领域，具体涉及一种V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢及其制备方法。
技术介绍
热轧带钢是产能占比较高的钢材品种，其用途极其广泛，发达国家热轧带钢产量甚至占热轧钢材的50％以上，主要应用于工程机械制造行业、汽车结构、建筑工程、石油管线、日用五金等诸多领域，其中Q550级低合金高强钢主要作为煤机支架、汽车车轮大梁、低温管线等焊接结构件，要求具有优异的强度、塑性、韧性等综合力学性能的同时，需兼备良好的焊接性能。在工业化生产工程中，由于热轧带钢钢板宽且薄，而且整卷的头、尾部温度波动较大，因此变形、冷却分布不均匀，造成组织性能均匀性差异明显。目前Q550级热轧带钢主要采用Nb-Ti复合微合金化的成分设计思路。宝钢、鞍钢、首钢等国内知名钢铁企业均成功开发出Q550级Nb-Ti微合金化热轧带钢，但始终存在诸多工艺难点。主要体现为：(1)Nb-Ti微合金化高强钢的铌矿资源主要依赖进口，而且通常为了使厚规格钢板心部获得高强度与低温韧性的良好匹配，常需复合添加昂贵的Mo、Ni、Cu等合金元素，提高了钢材的制备成本。(2)含铌钢的连铸坯表面裂纹控制仍然是普遍存在的技术难题，由于铌的碳氮化物在原奥氏体晶界析出，降低了连铸坯矫直温度区间内的高温热塑性，因此常面临边裂、纵裂、星状裂纹等难题。(3)Nb-Ti微合金化钢为了获得高强度需依靠贝氏体组织强化的作用，因此需降低终轧温度以及卷取温度，对轧机及卷取机的装备水平要求极高，不但工艺窗口窄，而且钢卷的板形较差，内应力极大。(4)Nb-Ti微合金化钢中析出强化为主要强化方式，然而纳米尺度的TiC析出相具有很强的温度敏感性，因此钢卷的头部、中部、尾部由于温度差异，常产生整卷强度100MPa的波动，成型过程对于下游用户是极大的挑战。(5)Nb-Ti微合金化高强钢为了获得贝氏体组织，常需要添加Mo、Ni、Cu等合金元素，显著提高钢板焊接的碳当量，而且多道次焊接过程中，再加热临界粗晶热影响区冲击韧性大幅恶化，因此常需要焊前预热及焊后热处理。我国攀枝花、承德地区钒矿资源储量丰富，目前V对于钢材的强化作用主要应用于棒线材、H型钢、非调质钢等品类。N是廉价的合金元素，N与V具有极强的亲和力，低碳V-N微合金化钢中添加0.10％的V元素即可提高屈服强度100MPa，并同时获得优异塑性及低温韧性，具有明显的合金成本优势。所采用的TMCP工艺具有工艺流程短、能耗低的特点，符合国家钢铁行业绿色化制造的要求。通过精轧过程奥氏体中形变诱导VN析出，实现了对自由N元素的充分固定，同时VN析出相显著促进终冷后卷取过程中针状铁素体晶内形核，提高钢板的组织性能均匀性。Cr的合金成本显著低于Ni、Mo、Cu，Cr在冶炼过程中具有固定N的作用，同时可提高钢板终轧后水冷前奥氏体的稳定性，抑制在低冷却速率的条件下大尺寸先共析铁素体的形成，提高钢卷的组织性能稳定性。卷取过程中形成的纳米尺度的VC析出相起到显著的析出强化作用，针状铁素体的组织强化作用、纳米尺度VC析出强化作用显著提高屈服强度，针状铁素体高密度大角度晶界增强低温韧性，而且M/A岛可通过TRIP效应提高延伸率，实现屈强比的调控。低碳V-N-Cr微合金化的成分设计有利于提高焊接性能，降低冶炼难度，工业应用前景广阔。由于工程机械、重载汽车等行业飞速发展，Q550级热轧带钢的需求量猛增，各钢铁企业竞争加剧，急需开发出工艺简单且性能稳定的Q550级热轧带钢，利用现有生产设备开发出成本低廉且性能优良的V-N-Cr微合金化Q550级热轧带钢具有广阔的市场前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中Q550级热轧带钢使用昂贵合金用量多且组织性能波动大的情况，提供一种V-N-Cr微合金化热轧带钢及其制备方法。所述热轧带钢的组织为多边形铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。该方法操作过程简单，生产成本低并且产品性能稳定，容易实现工业化生产。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢，所述热轧带钢的化学组成按重量百分比为：C：0.05～0.15％，Mn：1.5～2.0％，Si：0.10～0.50％，S：0.002～0.005％，P：0.005～0.015％，Al：0.01～0.05％，V：0.06～0.15％，N：0.008～0.020％，Cr：0.10～0.30％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。本专利技术所述V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢，其金相组织为细晶的多边形铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。进一步地，本专利技术所述V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢的屈服强度为565～625MPa，抗拉强度为690～730MPa，延伸率为18～26％。进一步地，本专利技术所述V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢在-60℃时5mm厚试样冲击功≥55J，2.5mm厚试样冲击功为33J。优选地，所述热轧带钢钢板厚度为2.5～20.0mm。本专利技术的另一目的是提供上述V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢的制备方法。一种V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢的制备方法，包括下述工艺步骤：①将厚度为50～140mm的钢坯随炉加热至1100～1200℃并保温2～4h，钢坯的化学组成按重量百分比为：C：0.05～0.15％，Mn：1.5～2.0％，Si：0.10～0.50％，S：0.002～0.005％，P：0.005～0.015％，Al：0.01～0.05％，V：0.06～0.15％，N：0.008～0.020％，Cr：0.10～0.30％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；②将钢坯经粗轧和精轧两个阶段热轧轧制成2.5～20.0mm厚的热轧板，其中，粗轧阶段的开轧温度为1060～1160℃，终轧温度为980～1100℃；精轧阶段的开轧温度为870～955℃，终轧温度为805～890℃；③热轧结束后将钢板水冷至520～585℃，将钢板放进与终冷温度相同的加热炉中随炉冷却至室温，得到产品。优选地，所述步骤③中，所述水冷的冷却速率为15～45℃/s。优选地，所述步骤③中，所述粗轧3～5道次，道次压下率为14～30％；所述精轧6道次，道次压下率为14～30％。本专利技术的有益效果：本专利技术采用低碳成分设计，C重量百分含量为0.05～0.15％，低碳含量降低了焊接碳当量，提高了钢板的可焊性。在精轧过程中形变诱导VN析出相可以显著促进晶内铁素体形核，细化铁素体晶粒。终冷后等温过程中纳米尺度的VC析出相可发挥极强的析出强化作用。Cr可提高奥氏体稳定性，避免粗大先共析铁素体生成，因此控轧控冷V-N-Cr微合金化钢具有高强韧性、高组织性能均匀性等特质。所制备的低碳V-N-Cr微合金化Q550级热轧带钢屈服强度为565～625MPa，抗拉强度为690～730MPa，延伸率为18～26％，-60℃时5mm厚试样冲击功≥55J；此外，本专利技术方法操作过程简单，工艺流程短，我国钒矿资源储量丰富，合金成本低，容易实现工业化生产。附图说明图1为本专利技术制备方法的工艺示意图；图2为实施例1制得的热轧带钢的透射电镜形貌；图3为实施例2制得的热轧带钢的金相组织；图4为实施例3制得的热轧带钢的金相组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种V‑N‑Cr微合金化的Q550级别热轧带钢，其特征在于：所述热轧带钢的化学组成按重量百分比为：C：0.05～0.15％，Mn：1.5～2.0％，Si：0.10～0.50％，S：0.002～0.005％，P：0.005～0.015％，Al：0.01～0.05％，V：0.06～0.15％，N：0.008～0.020％，Cr：0.10～0.30％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢，其特征在于：所述热轧带钢的化学组成按重量百分比为：C：0.05～0.15％，Mn：1.5～2.0％，Si：0.10～0.50％，S：0.002～0.005％，P：0.005～0.015％，Al：0.01～0.05％，V：0.06～0.15％，N：0.008～0.020％，Cr：0.10～0.30％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的热轧带钢，其特征在于：所述热轧带钢钢板厚度为2.5～20.0mm。3.根据权利要求1所述的热轧带钢，其特征在于：所述热轧带钢的组织为细晶的多边形铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。4.根据权利要求1所述的热轧带钢，其特征在于：所述热轧带钢的屈服强度为565～625MPa，抗拉强度为690～730MPa，延伸率为18～26％。5.根据权利要求4所述的热轧带钢，其特征在于：所述热轧带钢在-60℃时5mm厚试样冲击功≥55J，2.5mm厚试样冲击功为33J。6.权利要求1所述V-N-Cr微合金化的Q550级别热轧带钢的制备方法，其特征在于：包括下述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡军，张彬，刘悦，张世超，高彩茹，高秀华，杜林秀，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21