一种屈服强度1100MPa级高强钢的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种屈服强度1100MPa级高强钢的制造方法，控制钢中的碳、硅、锰、磷、硫、铬、钼、镍、铌、钒、钛、铝及硼的质量百分含量和碳当量。将转炉冶炼的合格钢水经LF+HR+钙处理后连铸钢坯在均/加热炉中加热到1100～1250℃后轧成钢板，钢板以冷却速度100℃～300℃/S进行冷却，以10℃～25℃/s层流冷却方法将钢板冷却到500℃～700℃。终冷钢板以500～700℃卷成钢卷，对温度低于80℃钢卷横切矫直成钢板，矫直的定尺或非尺钢板在800～950℃/20～60min淬火及在200～500℃/90～180min回火，温度低于80℃后钢板经抛丸、矫直。钢板Re1≥1100MPa，Rm=1200MPa～1500MPa，δ≥10%，夏比冲击功AKv（‑40℃）≥27J，具有良好的焊接性能和折弯性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高强钢的制造方法，尤其涉及一种应用于工程机械（如起重机吊臂等）用的其屈服强度为1100MPa级高强钢的制造方法。
技术介绍
由于重载卡车、工程机械等产业的发展，对车辆的载重和机械强度的要求不断提高，同时也要求减轻自重，因此要求采用成本更低、强度级别更高、低温冲击韧性好的超高强度钢板。高强钢的强度级别从屈服强度900MPa到屈服强度在1100MPa以上，对强度级别在1100MPa以上的高强钢的需求越来越急迫，同时，为了节省资源、节约能源及保护环境，迫切需要研发强度水平更高的高品质钢材。工程机械的大型化对高强度钢板提出了增强减重的需求。屈服强度1100MPa级高强度钢板已广泛应用于大型工程机械的结构件。国标《GB/T28909-2012超高强度结构用热处理钢板》中规定了屈服强度≥1100MPa级高强钢的力学性能和碳当量标准，其屈服强度≥1100MPa、抗拉强度1200～1500MPa及延伸率≥9%，-40℃纵向冲击功≥27J，碳当量满足CEV=0.82%（其计算公式为CEV=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu/15）。高强韧钢板的制造技术主要是控轧控冷+回火（TMCP+T）和淬火加低温回火（Q+T）。TMCP（Thermo-MechanicalControlProcess）通过控制钢板的两阶段轧制温度、压下量和冷却工艺，形成特定的微观组织，以获得良好的机械性能。TMCP工艺的第一阶段轧制变形时，奥氏体发生动态再结晶、静态再结晶和动态回复等过程，细化了奥氏体晶粒；第二阶段变形时在奥氏体中累积了大量的位错，轧制后采用优化的冷却工艺，形成了细小的贝氏体或贝氏体+马氏体组织。TMCP后的钢板经过再加热回火，回火过程中碳氮化物析出，异号位错湮灭，改善钢板的内应力分布，形成具有很好强韧性匹配的微观组织。调质工艺是钢板在加热奥氏体均匀化后进入轧制工艺，轧制到指定厚度后空冷。空冷到室温后的钢板进入加热炉，在指定温度奥氏体化后淬火水冷到室温，淬火后的钢板再进入回火炉重新加热到指定温度，保温一定时间后出炉空冷。调质工艺生产高强度钢板是通过奥氏体化后的淬火过程细化，最终为马氏体组织，再经过回火工艺使碳从过饱和铁素体中排出，同时形成细小的碳化物，改善钢板的内应力和低温冲击韧性。TMCP+T和Q+T工艺生产高强度钢板均有其各自优势，其中TMCP+T工艺流程短，可充分应用合金元素对相变的影响；Q+T工艺简单可控，钢板的纵横向性能差异较小。为缩短工艺流程，近期开发了直接淬火（DQ：directquenching）和在线热处理（HOP：heattreatmentonlineprocess）。直接淬火工艺是控制轧制结束后直接进入层流冷却装置冷却至室温；在线热处理工艺是直接淬火后的钢板进入感应加热炉，以2～20℃/S的加热速度升温至指定回火温度，保温一段时间后出炉空冷。相对传统的冷却工艺，直接淬火工艺停冷温度较低，冷却速度较快，能够形成细化的微观组织。传统回火工艺升温速率较慢，保温时间较长，形成的碳化物颗粒粗大。在线热处理工艺以较快的速度升温，形成细化的碳化物析出，提高钢板的低温冲击韧性。钢板在直接淬火过程中形成的残余奥氏体组织在HOP过程中会部分分解，最终形成弥散均匀分布的残余奥氏体。采用DQ+HOP工艺生产的高强度钢板具有良好的强韧性。工程机械用高强度钢板还须具有良好的焊接性能。碳当量是衡量钢板焊接性能的重要指标。碳当量越低，钢板的焊接性能越好。《GB/T28909-2012超高强度结构用热处理钢板》中规定屈服强度1100MPa级钢板的碳当量（CEV）均不大于0.82%。国外学者Koo等人，采用低C高Mn，通过添加Nb,V,Ni,Mo,B等合金元素，通过控轧在线淬火方法制备了抗拉强度超过930MPa的中厚板钢材，钢板显微组织具有一定比例的板条马氏体。Tamehiro等人采用低C、高Mn-Ni-Mo化学成分开发了热轧高强度钢，并认为要使抗拉强度超过950MPa，钢板显微组织中必须含有90%以上的马氏体，因此，成分设计上添加了大量的Ni和Mo元素，合金成本较高。国内康永林、郑华、姚连登等学者针对高强度的低碳贝氏体进行了细致研究，通过Nb、Ti、Ni、Mo、B等合金元素的添加，通过形成铌钛析出强化结合贝氏体组织的相变强化使钢材具有更好的成形性能和低温韧性，从成分设计上，采用了大量的Nb、Ni和Mo等贵重合金元素，因此，生产成本较高。目前，国外瑞典SSAB、日本、芬兰及国内的舞阳、湘钢、南钢、宝钢等各大钢厂实际生产的900MPa级的热轧高强钢都不同程度地添加了高附加值的Mo,Cr,Ni等合金元素，且生产工艺为热轧+调质处理，调质工艺的处理过程为，首先将热轧后的钢板加热到高温奥氏体区或两相区，温度为850～950℃，在此温度下保温30～60min不等，然后淬火，将淬火后的钢板进行400～600℃回火处理，显微组织以回火马氏体为主。对于屈服强度为1100MPa的高强度钢板来说，赵四新、姜洪生等阐述了一种热处理高强钢，采用淬火加回火热处理，获得回火马氏体组织。潘辉、郭佳、朱国森等阐述了一种1100～1200MPa的热处理高强钢，其工艺特点为将铸坯加热至1150～1250℃，终轧温度为860～920℃；卷取温度为650～750℃；淬火加热温度为880～930℃，保温时间为20～90min，回火加热温度为100～450℃，保温时间大于90min，缓冷或空冷至室温。孙全社、张爱文等阐述了一种屈服强度1100MPa以上超高强度钢板，其成分特点为高Mn、Ni、Cr、Mo合金，另外添加Nb、V、Ti微合金；其工艺路线为在线淬火+离线回火。住友金属的专利JP60121219和JP89025371中，采用回火工艺生产高强钢且钢中硅含量为≤0.015%，镍含量为1.00%～3.50%，铬含量为0.40%～1.20%；ExxonmobilUpstreamRes公司申请的专利WO200039352是一种低温用钢，用较低含碳量（0.03%～0.12%）和高镍含量（不小于1.0%）的方法生产低温韧性好的高强度钢，其采用较低的冷却速率（100C/s），其抗拉强度只能达到830MPa以上。在ExxonmobilUpstreamRes和新日铁合作申请的低合金超高强度钢板专利WO9905335中，虽然采用在热轧后只淬火不回火，但其成分中碳含量较低为0.05%～0.10%。在住友金属的高强度钢板专利中（JP59159932），采用在热轧后直接淬火加回火的方法，而且在其成分设计中，采用的钛的范围较低为0.003%～0.010%。NIPPONKOKANKK的“高强度厚钢板的生产”专利（GB2132225）中，通过控制水流量来控制热轧后直接淬火的速率，生产的厚度大于25mm，其成分要求锰（0.40%～1.20%）、铬（0.20%～1.50%），并需控制酸溶铝。在埃克森美孚的“具有优异低温韧性的超高强度奥氏体时效钢”的专利（98812446.7）中，其需要在奥氏体未再结晶区控轧，热轧后冷却至Ms～Ms+100℃，不采用回火，抗拉强度只有830MPa左右，其常温组织由2～10%（体积比）残余奥氏体薄膜层以及约90～98%（体积比）的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屈服强度1100MPa级高强钢的制造方法，钢中的化学成分以质量百分含量计：C=0.15～0.25、Mn=0.80～1.40、Mo=0.20～0.80、Ti≤0.010，余量为Fe和其它不可避免的杂质，钢的碳当量 CEV≤0.82%；将转炉冶炼的合格钢水经吹氩、真空及加钙处理后由连铸机连铸成钢坯；其特征在于：钢坯的终轧温度控制在800℃～880℃，经终轧后的钢板以冷却速度100℃～300℃/S进行冷却，以10℃～25℃/s层流冷却将钢板冷却到500℃～700℃后卷成钢卷；对温度低于80℃的钢卷进行定尺或非定尺横切后矫直成钢板，把矫直的钢板进行热处理：淬火加热温度为800℃～950℃、保温时间为20mim～60min，回火温度为200℃～500℃、保温时间为90min～180min。

【技术特征摘要】
1.一种屈服强度1100MPa级高强钢的制造方法，钢中的化学成分以质量百分含量计：C=0.15～0.25、Mn=0.80～1.40、Mo=0.20～0.80、Ti≤0.010，余量为Fe和其它不可避免的杂质，钢的碳当量CEV≤0.82%；将转炉冶炼的合格钢水经吹氩、真空及加钙处理后由连铸机连铸成钢坯；其特征在于：钢坯的终轧温度控制在800℃～880℃，经终轧后的钢板以冷却速度100℃～300℃/S进行冷却，以10℃～25℃/s层流冷却将钢板冷却到500℃～700℃后卷成钢卷；对温度低于80℃的钢卷进行定尺或非定尺横切后矫直成钢板，把矫直的钢板进行热处理：淬火加热温度为800℃～950℃、保温时间为20mim～60min，回火温度为200℃～500℃、保温时间为90min～180min。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖爱达，肖尊湖，王慎德，严立新，廖志，曾交民，李光辉，梁亮，周鉴，杨志刚，曾斌，谢世正，徐德强，邓必荣，邓之勋，汪宏兵，唐萌，徐刚军，
申请(专利权)人：湖南华菱涟源钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43