微合金化钢及其应用制造技术

一种微合金化钢，由具有下述重量百分含量的元素构成：　　　　Ｃ０．１０－０．１５％　　Ｓｉ０．２５－０．５５％　　　　Ｍｎ１．３０－１．６０％　　Ｎｂ０．０３－０．０６％　　　　Ｖ０．０６－０．０９％　　Ｐ０－０．０２５％　　　　Ｓ０－０．０２０％，其余量为Ｆｅ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新钢铁产品及其应用，尤其是一种在钢中加入铌、钒元素制备出优质的用于制造液压支架或汽车吊臂的铌、钒微合金化焊接高强度中厚板。
技术介绍
工程机械是指矿山及各类工程施工用钻机、电铲、电动轮翻斗车、矿用汽车、挖掘机、装载机、推土机、各类起重机和矿用液压支架等机械设备。由于种类繁多，工作环境条件各异，因而对钢板力学性能要求也不同，除强度、延伸、冲击韧性、焊接性和冷热加工性等方面要求以外，有的还要求耐磨性、耐鉵性和抗疲劳等性能。自1916年美国生产出第一台履带式和硬橡胶实心轮胎式自行起重机以来，工程机械建设规模不断扩大，所以各类工程机构均向合金化、轻量化、大型化方向发展，促进了工程机械用钢向高强韧性焊接结构钢方向发展。工程机械用钢品种极其繁多，普通工程机械可采用一般结构用高强度焊接结构钢，但对于大型工程机械用钢，世界上发达工业国家自50年代以来，已逐步采用抗拉强度为590～950MPa级各类高强度焊接结构钢和Rm(σb)为1080MPa、1270Mpa级耐磨钢，如美国的ASTM A514系列钢，德国的DIN中的STE系列钢，日本以新日铁WEL-TEN系列为代表的HT60、HT70、HT80、HT100等级别的钢种等，其中ASTM A514钢便是美国于1952年首先研制成功的著名钢种。T-1钢，它包括适于不同用途的14个成分。当今，工业发达国家在这类钢板的开发与生产上的总体趋势是采用先进的冶炼工艺，以保证钢质的纯净度，对强度相对较低和厚度较薄的钢板采用控轧控冷工艺生产；对强度相对较高和厚度较厚的钢板采用调质处理或轧后直接淬火再回火方法生产，在许多高强度钢的热处理中采用中温回火(尤其在高强度耐磨钢板方面)。这些工艺的突出特点是在保证钢板性能的同时，节约了能源，简少了钢中合金元素，同时提高了生产效率。例如，控轧控冷方法生产的低碳微合金高强度钢板，由于合金元素加入量较少，在可焊性、成型性等方面具有一系列优点，因而得到了广泛应用。再如轧后直接淬火，不仅大大节约了能源，而且可提高钢板的临界淬火厚度。国内在制造此类中厚板大多采用铁水预处理→转炉冶炼→钢包炉精炼(LF或VD)→板坯连铸→加热炉→控制轧制→调质处理的工艺流程，由于炼钢采用了钢包精炼炉精炼及轧后钢板调质处理，致使生产周期大大延长，生产成本也相应提高。据估算，炼钢过程如增加LF或VD炉精炼，吨钢生产成本约需增加100～150元；调质处理吨钢成本约需增加150元左右。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种微合金化钢，该微合金化钢是在钢中加入铌、钒元素从而得到无需调质处理即能达到560MPa以上抗拉强度的钢板，并具有良好的塑韧性。本专利技术的另一目的是为了提供一种微合金化钢的应用。本专利技术的目的可通过如下措施来实现一种微合金化钢是由具有下述重量百分含量的元素构成C 0.10-0.15％ Si 0.25-0.55％Mn 1.30-1.60％Nb 0.03-0.06％V 0.06-0.09％ P 0-0.025％S 0-0.020％，其余量为Fe及其他不可避免的杂质。上述微合金化钢的制备过程是高炉铁水(炼铁厂提供)→铁水预处理(脱硫)→转炉冶炼(脱碳、升温及钢水脱氧、铌、钒微合金化)→钢包吹氩精炼(喂铝丝)→板坯保护连铸→加热炉→控轧控冷→精整、检验、入库。本专利技术的另一目的可通过如下措施来实现一种微合金化钢的应用是将该合金化钢制成用于制造液压支架或汽车吊臂的中厚板。本专利技术相比现有技术具有如下优点利用本专利技术生产此类中厚板的最大特点是轧后钢板勿需调质处理其强度即能达到了560MPa以上，并且具有良好的塑韧性。经兰州理工大学(原甘肃工业大学)焊接试验中心对钢板的可焊性进行检验评定表明，其焊接性能完全达到国标要求。本专利技术采用的完全是一种短流程、低成本、高效的生产工艺，技术上具有很强的生命力及竞争力。一般钢中碳、硅、锰元素的含量对钢材最终的性能有极大的影响，设计出合理的碳、硅、锰元素的含量以及微合金元素铌、钒的加入量及采用合适的控轧控冷工艺是本专利技术的关键。本专利技术在钢中加入铌、钒，能够起到细化晶粒和沉淀强化的作用；其中铌能够强烈抑制奥氏体再结晶，提高奥氏体再结晶温度，扩大奥氏体未再结晶区温度范围，从而实现较大范围内的未再结晶区控轧；加热过程中未固溶的氮化铌能够提高奥氏体的粗化温度，阻止晶粒长大；轧制过程中氮化铌及氮化钒依靠形变诱导析出，也能够阻止奥氏体晶粒长大，从而使奥氏体晶粒细化；已经充分固溶的碳化铌及碳化钒在冷却过程弥散沉淀析出，阻止晶界和位错迁移，从而显著提高强度。晶粒细化及沉淀析出强化作用促使钢材具有良好的强韧性。具体的实施方式本专利技术还将结合实施例作进一步详述本专利技术的微合金化钢是以脱氧合金的形式将铌、钒微量元素添加进钢中的，具体实施过程为经预处理后的铁水经转炉冶炼其成分(碳、硫、磷)及温度达到要求时倒炉出钢。出钢前将不易氧化的铌铁连同其它脱氧合金(如硅锰铁、硅铁)直接加入到钢包底部；出钢过程中随钢流依次将铝锰铁、硅钙铁及钒铁等脱氧合金以一定数量加入到钢水中，对钢水进行配锰、配硅、配铌、配钒等脱氧及微合金化处理，使钢水成分达到微合金化钢成分控制范围，即该钢中含有C 0.10-0.15％、Si 0.25-0.55％、Mn 1.30-1.60％、Nb 0.03-0.06％、V 0.06-0.09％、P 0-0.025％、S 0-0.020％，其余量为Fe及其他不可避免的杂质；进而经连铸浇成一定规格的板坯，后经轧制成材。其制备工艺如下高炉铁水(炼铁厂提供)→铁水预处理(脱硫)→转炉冶炼(脱碳、升温及钢水脱氧、Nb、V微合金化)→钢包吹氩精炼(喂Al丝)→板坯保护连铸→加热炉→控轧控冷→精整、检验、入库。本专利技术实施了上述的工艺，通过冶炼控制好钢中成分，通过吹氩精炼提高钢水的洁净度。在铌、钒含量的控制方面，主要以铌、钒在钢水中的实际收得率(铌为90％、钒为80％)为依据，准确计算其吨钢配加量，规范加入制度，使钢中铌、钒含量得到有效控制。通过严格的控轧控冷工艺，实现了制备出优质的用于制造液压支架或汽车吊臂的铌、钒微合金化焊接高强度中厚板。控轧控冷主要包含以下几方面内容1、控制轧制粗轧段(高温再结晶区)轧制道次压下率不低于15％，精轧段(未再结晶区)开轧温度低于950℃，轧制总压下率不低于50％，终轧温度严格控制在830±20℃。2、控制冷却冷却速度控制在5～15℃/s(按规格)，终冷温度控制在630～680℃。通过控轧控冷，一则使钢的组织细化，二则还可以控制铌、钒的碳氮化物在冷却过程中的析出，从而达到提高钢材强韧性的目的。权利要求1.一种微合金化钢，由具有下述重量百分含量的元素构成C 0.10-0.15％ Si 0.25-0.55％Mn 1.30-1.60％Nb 0.03-0.06％V 0.06-0.09％ P 0-0.025％S 0-0.020％，其余量为Fe。2.一种权利要求1所述的微合金化钢的应用，其特征在于将该微合金化钢制成用于制造液压支架或汽车吊臂的中厚板。全文摘要本专利技术涉及一种新钢铁产品；该钢产品是通过在钢中加入铌、钒元素制备出微合金化钢，将其用于制造液压支架或汽车吊臂的铌、钒微合金化焊接高强度中厚板；本专利技术的钢产品隶属于高强度工程机械类用钢。文档编号C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：臧秋华，张震，任培东，王酒生，
申请(专利权)人：酒泉钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：