一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法技术

本发明专利技术是一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法，出钢温度为1180‑1200℃，在炉时间为300‑400分钟，二阶段开轧温度≤880℃，成品厚度为100mm，待温坯厚度控制在≥150mm，二阶段终轧温度840‑860℃，轧后空冷；淬火温度：900‑920℃，升温速率：1.5±0.1min/mm，在炉时间为220‑235min；回火温度：600‑620℃，升温速率：2.2±0.1min/mm，在炉时间为270‑320min。本发明专利技术可以使纵向冲击性能最优的100mm大厚度Q690D高强度结构钢板不仅具有较高的强度和韧性，还具有良好的焊接性能，且所有的要求均要易于生产且成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法
本专利技术属于钢铁
，涉及一种高强钢材生产方法，具体的说是一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢生产方法。
技术介绍
高强度钢是一种资源节约型同时也是一种技术含量高、附加值高的产品。大型建筑尤其是高层建筑，为了保证高层建筑整体安全的需要，要求结构件不仅具有较高的强度和焊接性，还要有较高的横纵向冲击韧性和优良的耐磨性。随着国内大型工程的大力发展，Q690D及以上等级的高强钢在工程机械、矿山开采、起重矿车、海洋平台等方面得到了大力应用。其特点是：结构简单，自重轻，安全性高，能够承载较大的动、静态载荷，服役时间较长。然而，由于国内铸坯受厚度影响，大厚度结构件目前只能采用常规Q345-Q550系列低合金结构钢代替，而此类结构钢因为强度低，在苛刻的服役条件下，使用强度不高，易出现工程事故。为此，针对大型工程结构钢件，国内企业只能花高价进口大厚度的高强钢。国内很多钢厂均在研究大厚度的Q690及以上高强钢的生产工艺，但对于100mm大厚度Q690D高强钢低碳当量研究较少，目前尚未有实质性的报道，已公布的专利文献内容中产品在实际工程应用更是微乎其微。公开号为：CN201310560500.6，一种调质高强钢Q690D特厚钢板的生产方法，通过合理的成分设计，经过在线淬火+离线调质，得到合理的性能，但该专利从公布的厚度为100mm所有的坯料化学成分来说，添加了0.03％Nb+0.046％V+0.47％Cr合金，且生产工艺采用两级淬火工艺，增加了生产工序，生产成本不经济；同时力学性能只做了横向冲击，对于纵向冲击值如何未公布。公开号为：CN201410221530.9，厚规格Q690D高强度高韧性钢板及其生产方法，采用合理的成分设计，通过在线TMCP+离线QT工艺，得到合理的性能，但该专利公布的生产方法只适合50mm-80mm厚度Q690D生产方法。公开号为：CN201410467565.0，一种特厚规格Q690高强度结构钢板及其制造方法，采用合理的成分设计，通过在线DQ+缓冷+回火工艺，得到合理的性能，但该专利公布的生产方法中的化学成分，添加了0.89％Ni+0.57％Mo等贵重的合金，且缓冷工序特别长，在大生产中不适合，且160mm-180mm冲击质量等级仅达到0℃即C级水平，且冲击功值均在70J以下。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，如何使纵向冲击性能最优的100mm大厚度Q690D高强度结构钢板不仅具有较高的强度和韧性，还具有良好的焊接性能，且所有的要求均要易于生产且成本较低。为了解决以上技术问题，本专利技术针对100mm大厚度Q690D高强度钢板的化学成分和生产工艺进行了研究，提出了一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法，技术方案具体为：一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法，包括以下步骤：㈠炼钢成分设计：其化学成分按重量百分比计包括：C：0.14-0.16％，Si：0.2-0.3％，Mn：1.0-1.1％，P≤0.013％，S≤0.0015％，Cr：0.22-0.3％，Ni：0.5-0.6％，Mo：0.42-0.5％，Nb：0.012-0.02％，Ti：0.013-0.02％，V：0.03-0.04％，B≤0.0017％，Alt：0.035-0.055％，余量为Fe及不可避免的杂质，Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.56；㈡出炉轧制工艺：出钢温度为1180-1200℃，在炉时间为300-400分钟，二阶段开轧温度≤880℃，成品厚度为100mm，待温坯厚度控制在≥150mm，二阶段终轧温度840-860℃，轧后空冷；㈢热处理工艺：淬火温度：900-920℃，升温速率：1.5±0.1min/mm，在炉时间为220-235min；回火温度：600-620℃，升温速率：2.2±0.1min/mm，在炉时间为270-320min；钢板热处理后力学性能达到以下水平：屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥860MPa，延伸率≥16％，-20℃，纵向Akv冲击功值≥160J；显微组织为回火贝氏体组织，晶粒尺寸控制在10μm-12μm，晶粒度控制在10级。本专利技术通过中碳加少量的铬、镍、钼合金及Nb、V、Ti、B微合金化成份设计，配合合理的轧制、调质热处理工艺生产厚度达到100mm厚度的Q690D高强钢，且力学性能达到国标GB/T16270-2009标准要求，其实际水平达到：屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥860MPa，延伸率≥16％，-20℃，纵向Akv冲击功值≥160J。该方法成功解决了100mm大厚度高强钢强度高低塑性、低压缩比纵向冲击功值差异大以及焊接性不稳定的技术难点。本专利技术的有益效果是：⑴通过中碳加少量的铬、镍、钼合金、Nb+Ti+V+B微合金化成份设计，设计碳当量ceq≤0.56，实际碳当量ceq＝0.50-0.51，生产工序流程短，成本低；⑵本方法采用合理的弱控轧工艺生产厚度达到100mm的超高强钢，通过最优的调质热处理工艺，各力学性能指标均达到国标GB/T16270-2009标准要求，其实际的生产水平达到：屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥860MPa，延伸率≥16％，-20℃，纵向Akv冲击功值≥160J；⑶该专利技术方法成功解决了100mm的大厚度Q690D高强钢的高强度低塑性、低压缩比纵向冲击功值差以及高碳当量对焊接性能影响的技术难点。⑷该专利技术方法成功解决了在四辊可逆的5000mm轧机生产线能够生产高强度、高韧性大厚度Q690D高强钢。本专利技术的低碳当量大厚度Q690D高强钢生产方法，通过中碳、低锰、Cr+Ni+Mo合金化、Nb+V+Ti微合金化成份设计生产大厚度Q690D超高强钢，设计碳当量ceq≤0.56，实际碳当量ceq＝0.50-0.51。经过调质热处理后，力学性能达到国标GB/T16270-2009的性能标准要求，应用到国内大型工程机械设备，大大降低了依赖进口高成本费用。随着国内大型工程的发展需求，大厚度Q690D及以上等级的高强钢在工程机械、矿山开采、起重矿车、海洋平台等方面将有更大的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例3的1/4厚度处金相组织图。图2是本专利技术实施例3的1/2厚度处金相组织图。具体实施方式实施例本专利技术实施例为超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法，包括在的工序为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF+RH精炼→连铸→铸坯堆垛缓冷→铸坯检验→铸坯判定→铸坯验收→铸坯加热→除鳞→轧制→空冷→(探伤)→抛丸→淬火→回火→矫直→切割、取样→喷印标识→检验→入库。其中：⑴100mm厚度规格Q690D超高强钢化学成分实际重量百分比实例1化学成分实例2化学成分实例3化学成分由于100mm厚度钢板因轧制需要采用高温大压下，钢板轧后板形较差，需要在790-830℃进行预矫，保证原始板形。在坚持低成本生产要求的基础上，确保淬火能淬透，在成分设计中采用中碳加少量的提高淬透性的Cr、Mo、B元素从而可以提高冷速设计思路解决生产需高等级设备要求。⑵加热工艺由于实验钢强度高，100mm钢板采用高温大压下模式进行控轧，受铸坯厚度发展影响，本专利方法采用压缩比3.2倍，即选用320mm厚度坯料，且均热温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：㈠炼钢成分设计：其化学成分按重量百分比计包括：C：0.14‑0.16%，Si：0.2‑0.3%，Mn：1.0‑1.1%，P≤0.013%，S≤0.0015%，Cr：0.22‑0.3%，Ni：0.5‑0.6%，Mo：0.42‑0.5%，Nb：0.012‑0.02%，Ti：0.013‑0.02%，V：0.03‑0.04%，B≤0.0017%，Alt：0.035‑0.055%，余量为Fe及不可避免的杂质，Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.56；㈡出炉轧制工艺：出钢温度为1180‑1200℃，在炉时间为300‑400分钟，二阶段开轧温度≤880℃，成品厚度为100mm，待温坯厚度控制在≥150mm，二阶段终轧温度840‑860℃，轧后空冷；㈢热处理工艺：淬火温度：900‑920℃，升温速率：1.5±0.1min/mm，在炉时间为220‑235min；回火温度：600‑620℃，升温速率：2.2±0.1min/mm，在炉时间为270‑320min；钢板热处理后力学性能达到以下水平：屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥860MPa，延伸率≥16%，‑20℃，纵向Akv冲击功值≥160J；显微组织为回火贝氏体组织，晶粒尺寸控制在10μm‑12μm，晶粒度控制在10级。...

【技术特征摘要】
1.一种超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：㈠炼钢成分设计：其化学成分按重量百分比计包括：C：0.14-0.16%，Si：0.2-0.3%，Mn：1.0-1.1%，P≤0.013%，S≤0.0015%，Cr：0.22-0.3%，Ni：0.5-0.6%，Mo：0.42-0.5%，Nb：0.012-0.02%，Ti：0.013-0.02%，V：0.03-0.04%，B≤0.0017%，Alt：0.035-0.055%，余量为Fe及不可避免的杂质，Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≤0.56；㈡出炉轧制工艺：出钢温度为1180-1200℃，在炉时间为300-400分钟，二阶段开轧温度≤880℃，成品厚度为100mm，待温坯厚度控制在≥150mm，二阶段终轧温度840-860℃，轧后空冷；㈢热处理工艺：淬火温度：900-920℃，升温速率：1.5±0.1min/mm，在炉时间为220-235min；回火温度：600-620℃，升温速率：2.2±0.1min/mm，在炉时间为270-320min；钢板热处理后力学性能达到以下水平：屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥860MPa，延伸率≥16%，-20℃，纵向Akv冲击功值≥160J；显微组织为回火贝氏体组织，晶粒尺寸控制在10μm-12μm，晶粒度控制在10级。2.如权利要求1所述的超低碳当量大厚度Q690D高强钢的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：㈠炼钢成分设计：其化学成分按重量百分比计包括：C：0.15%，Si：0.15%，Mn：1.05%，P：0.011%，S：0.0013%，Cr：0.24%，Ni：0.53%，Mo：0.46%，Nb：0.016%，Ti：0.014%，V：0.036%，B：0.0015%，Alt：0.043%，余量为Fe及不可避免的杂质，Ceq=0.51；㈡出炉轧制工艺：出钢温度为1183℃，在炉时间为313分钟，二阶段开轧温度868℃，成品厚度为100mm，待温坯厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建平，廖仕军，姜金星，王新，闫强军，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