一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板，涉及钢铁冶金领域，其化学成分及重量百分比如下：C：0.15～0.22％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.80～1.60％，Cr：0.20～0.70％，Mo：0.10～0.60％，Nb：0.020～0.050％，V：0.020～0.060％，Ti≤0.008％，B：0.0010～0.0030％，Al：0.02～0.06％，P≤0.005％，S≤0.002％，O≤0.0025％，N≤0.0040％，H≤0.00015％，余量为Fe及不可避免的杂质，碳当量Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+Ni/15≤0.55%。本发明专利技术成分经济，工艺简单，利用晶粒细化作用使钢板具有优良的综合力学性能，产生良好的经济效益和社会效益。

A yield strength 1100MPa grade ultra-fine grained high-strength steel plate and its manufacturing method

The invention discloses an ultra-fine grain high strength steel plate with yield strength of 1100 MPa, which relates to the field of iron and steel metallurgy. Its chemical composition and weight percentage are as follows: C: 0.15-0.22%, Si: 0.10-0.30%, Mn: 0.80-1.60%, Cr: 0.20-0.70%, Mo: 0.10-0.60%, Nb: 0.020-0.050%, V: 0.020-0.060%, Ti. 0.008%, B: 0.0010-0.0030%, Al: 0.02-0.06%, P < 0.005%, S < 0.002%, O < 0.0025%, N < 0.0040%, H < 0.00015%, residual Fe and inevitable impurities, carbon equivalent Ceq = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + Ni / 15 < 0.55%. The invention has the advantages of economic composition, simple process, excellent comprehensive mechanical properties and good economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板及其制造方法
本专利技术涉及钢铁冶金领域，特别是涉及一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板及其制造方法。
技术介绍
近年来，由于受环保问题、能源问题以及成本问题的约束，工程机械和矿上机械等行业向着大型化和轻量化的方向发展，要求工程机械装备要在减轻自重的同时不降低甚至提高载荷能力，因此需要应用更多更高级别的结构钢板。高强度结构钢板主要用于制造起重机的吊臂，工程机械的大梁和自卸车的车体等结构件。我国每年的起重机总产量在1000万吨左右，而吊臂重量占总机重量的15-20％，其每年消耗的结构钢板在150万吨左右。此前，国内各钢厂以生产屈服强度960MPa以下级别的钢板为主，更高级别的结构钢板主要依靠进口。高强度结构钢板由于其苛刻的使用环境和受力条件，对钢材质量有非常严格的要求。其生产难点在于：(1)超高强度同时获得良好的塑韧性。通常情况，钢板强度增加，塑韧性降低，如何同时提高强度和塑韧性是制造高强度结构钢的关键所在。(2)如何控制薄规格钢板的板型。淬火过程中由于组织应力和热应力的叠加作用，容易使钢板边部和心部产生波浪，无法满足板型要求。(3)如何提高厚规格钢板的有效淬透深度。钢板越厚，表面和心部淬火效果差距增大，容易造成钢板厚度方向性能不均匀。(4)如何改善钢板焊接性能。结构件通常是通过折弯和焊接成型，而通常情况下，通过增加C和合金元素的含量来提高强度会显著的恶化焊接性功能。(5)如何改善钢板冷弯性能。通常情况下，钢板强度越高，塑性形变能力越差，难以满足结构件的折弯需求。(6)如何获得较低的生产成本。通过添加大量的合金元素可以提高强度和塑性，但是过高的生产成本是企业无法接受的。因此必须从组织设计和工艺控制上来实现钢板的强韧化要求。目前，国内还没有能够批量供应屈服强度1100MPa级高强度结构钢板的企业，主要依靠进口。中国专利CN102747303B介绍了一种屈服强度1100MPa级高强钢板及其制造方法，该专利技术通过添加0.60～2.00％的Ni来改善钢的韧性，而Ni的价格非常昂贵，增加生产成本。中国专利CN104513936A公布了一种屈服强度1100MPa级调质高强钢及其生产方法，同样添加了0.30～1.50％的Ni，以及添加一定量的Ti和Ca通过控制Ti/N和Ca/S来降低N和S的塑韧性的危害，从而实现高强钢的强韧性匹配，成分设计较复杂。中国专利CN100372962C介绍了一种在线淬火+回火的方法来生产屈服强度1100MPa以上的超高强度钢板，通过添加0.20～1.20％和0～0.5％的Cu来改善韧性，此外，在线淬火的钢板未经过再加热奥氏体化，钢板内应力较大，在后续切割和冷弯过程中容易产生裂纹，实际应用存在一定的局限。中国专利CN106191673A介绍了一种冷弯性能优良屈服强度大于1100MPa的钢板及其制备方法，通过两次矫直工艺来控制钢板的板型和动态轻压下工艺来降低钢板的中心缺陷，工艺复杂对设备的要求较高，不利用该技术的推广应用。综上所述，目前涉及屈服强度1100MPa级超高强钢板的现有制造技术主要有：(1)通过添加大量的贵重金属Ni或Ni+Cu来改善超高强钢的韧性，经济性较差；(2)通过添加Ti和Ca控制Ti/N和Ca/S来降低N和S来改善塑韧性，成分设计复杂；(3)通过在线淬火和低温回火的方式获得马氏体超高强度。(4)通过温矫和强力冷矫两次矫直工艺来控制超高强钢的板型，工艺负载对设备的要求较高。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板，通过简单的化学成分设计，减少合金元素的含量，以利于钢铁企业容易实现的工艺，同时具有超高强度和良好低温韧性以及塑性变形能力。为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板，其化学成分及重量百分比如下：C：0.15～0.22％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.80～1.60％，Cr：0.20～0.70％，Mo：0.10～0.60％，Nb：0.020～0.050％，V：0.020～0.060％，Ti≤0.008％，B：0.0010～0.0030％，Al：0.02～0.06％，P≤0.005％，S≤0.002％，O≤0.0025％，N≤0.0040％，H≤0.00015％，余量为Fe及不可避免的杂质，且碳当量Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+Ni/15≤0.55％。技术效果：本专利技术减少了大量的合金元素，未添加Ni、Cu等贵金属元素，节约了生产成本；将碳当量Ceq降低到0.55％以下，提高了钢板的焊接性能；钢板的屈服强度≥1100MPa，具有良好的强韧性和塑性变形能力，尤其是在未添加Ni的条件下，具有非常好的低温韧性。本专利技术进一步限定的技术方案是：进一步的，钢板的厚度为5～30mm。本专利技术的另一目的在于提供一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板的制造方法，包括以下步骤：冶炼：按上述化学成分采用电炉或转炉冶炼，经过LF炉精炼，最后经VD或RH真空脱气处理；连铸：设计液相线温度为1510℃，浇注温度为1515～1530℃，铸坯下线后进入保温坑或加盖保温罩内堆冷24小时以上进行扩氢处理；加热：将铸坯加热至1150～1200℃，待铸坯心部温度到温后开始保温，保温时长1～1.5mim/mm；轧制：采用两阶段控轧工艺，首先铸坯出炉后经高压水除磷后进入再结晶区粗轧，粗轧开轧温度1100～1150℃，粗轧后三道次的压下率≥20％，粗轧钢板待温厚度≥2.2H，H为钢板最终轧制厚度；精轧开轧温度为850～950℃,精轧阶段总压下率≥70％，道次压下率≥15％，并在未再结晶区增大压下量；冷却：轧制后钢板以30℃/s以上的冷却速度冷却至600℃后再空冷至室温；淬火：钢的奥氏体开始相变温度Ac3为814℃，以50℃/min以上的加热速度快速加热至840～860℃，炉温到温后保温时长为1～1.5min/mm，利用淬火机热处理装备快速水冷至室温；回火：将淬火后的钢板加热至200～240℃，炉温到温后保温时长为2～3min/mm，空冷至室温。前所述的一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板的制造方法，连铸过程中，全程采用氩气保护浇注。前所述的一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板的制造方法，连铸过程中，采用电磁搅拌，电磁搅拌参数为320A，6Hz。技术效果：本专利技术提供的上述工艺通过合理设计化学成分并结合轧制、冷却工艺和热处理工艺控制措施，开发出屈服强度大于1100MPa，同时具有良好的塑性和低温韧性的超细晶高强度钢板；细化晶粒是唯一既可以提高强度又可以提高塑韧性的强化方式，本专利技术通过细化晶粒来实现钢板的韧性要求，减少了Ni、Mn、Cr等合金元素的加入量，一方面降低了钢板的碳当量，提高了焊接性能，另一方面节约了成本，提高了产品的竞争力。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术中通过两阶段控制轧制和轧制后超快冷措施，细化(Nb、V)C的析出粒子尺寸至10mm以下，使其弥散沉淀析出，显著提高其钉扎晶界、阻止晶粒长大的作用；(2)本专利技术中通过增加非再结晶区轧制变形量，增大奥氏体晶界面积，减小变形奥氏体的宽度，从而增加再加热奥氏体的形核位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板，其特征在于，其化学成分及重量百分比如下：C：0.15～0.22％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.80～1.60％，Cr：0.20～0.70％，Mo：0.10～0.60％，Nb：0.020～0.050％，V：0.020～0.060％，Ti≤0.008％，B：0.0010～0.0030％，Al：0.02～0.06％，P≤0.005％，S≤0.002％，O≤0.0025％，N≤0.0040％，H≤0.00015％，余量为Fe及不可避免的杂质，且碳当量Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+Ni/15≤0.55%。

【技术特征摘要】
1.一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板，其特征在于，其化学成分及重量百分比如下：C：0.15～0.22％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.80～1.60％，Cr：0.20～0.70％，Mo：0.10～0.60％，Nb：0.020～0.050％，V：0.020～0.060％，Ti≤0.008％，B：0.0010～0.0030％，Al：0.02～0.06％，P≤0.005％，S≤0.002％，O≤0.0025％，N≤0.0040％，H≤0.00015％，余量为Fe及不可避免的杂质，且碳当量Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+Ni/15≤0.55%。2.根据权利要求1所述的一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板，其特征在于：钢板的厚度为5～30mm。3.如权利要求1～2所述的一种屈服强度1100MPa级超细晶高强钢板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：冶炼：按上述化学成分采用电炉或转炉冶炼，经过LF炉精炼，最后经VD或RH真空脱气处理；连铸：设计液相线温度为1510℃，浇注温度为1515～1530℃，铸坯下线后进入保温坑或加盖保温罩内堆冷24小时以上进行扩氢处理；加热：将铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫强军，姜在伟，温长飞，邓想涛，王昭东，吴俊平，张仪杰，王思聪，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32