一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板及其制造方法，其中，所述厚度方向性能优良的超高强度调质钢板的组分及重量百分比含量包括：C：0.14～0.18%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.20～1.50%，P≤0.012%，S≤0.002%，Cr：0.10~0.30%，Mo：0.10～0.50%，Ni：0.10~0.15%，Nb：0.010～0.020%，V：0.005~0.025%，Ti：0.005～0.020%，B：0.0008~0.0020%，Als：0.015～0.045%，N：10~30×10

【技术实现步骤摘要】
一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板及其制造方法
本专利技术涉及高强度钢板制造
，特别涉及一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板及其制造方法。
技术介绍
工程机械用调质超高强度钢主要用于制造100吨以上的矿车底板、挖掘机铲斗、履带式吊机履带托架额吊臂拉杆、液压机支架顶梁等。工程机械的作业环境和作业能力不仅要求机械结构用钢板具有很高的强度，还要求具有良好的低温冲击韧性、焊接性能和厚度方向性能。屈服强度890MPa级别，使用厚度20~50mm的超高强度钢板用在重要部位，用户期望这种钢板具高强度、良好的低温韧性、焊接性和厚度方向性能。目前同时满足上述要求的钢板的生产技术难度相当高。目前生产高强度的工程机械用钢，一般采用TMCP、TMCP+回火、调质热处理等。采用TMCP工艺生产的高强板一般厚度级别只能达到40mm，且存在整板面性能不均匀缺陷；另外为了达到钢板高强度易焊接性能，往往会添加大量合金，造成成本增加。采用TMCP+回火工艺生产，回火工序可改善钢板性能均匀性，但是TMCP态钢板强度较低，即使采用在线淬火或者超快冷工序，也会受制于钢板板形和成品厚度限制。采用调质工艺，可明显改善并稳定钢板质量，提高钢板强度，适用于超高强度级别钢板的开发，尤其对性能要求高钢板的可采用生产。现有大量专利和技术文献只是说明如何实现超高强度钢板的强度、低温韧性和低温韧性匹配，很少有涉及在提高钢板抗拉强度的同时满足钢板厚度方向力学性能。经检索，仅有中国公开专利号为CN102337478A“强韧性、强塑性优良的100公斤级调质钢板及其制造方法”中公开的是，可以生产出满足厚度方向性能的100公斤级调质钢板，其化学成分为C:0.09～0.15%，Si≤0.10%，Mn：0.7～1.10%，P≤0.013%，S≤0.0030%，Cu：0.20~0.45%，Ni：1.3~2.00%，Cr：0.45~0.85%，Mo：0.45～0.75%，Nb：0.008～0.025%，V：0.030~0.060，Ti：0.005～0.025%，B：0.0006~0.0014%，Als：0.045～0.070%，采用二次淬火+回火的生产工艺可生产出40~80mm厚性能优良的超高强钢，但是添加合金的种类和含量，以及采用的热处理工序，都给该钢种造成成本过高。中国公开专利号为CN101451212A“一种高强度钢板及其制备方法”中不仅合金成本过高，而且没有厚度方向性能指标。中国公开专利号为CN103898406A“一种屈服强度890MPa级低焊接裂纹敏感性钢板及其制造方法”采用在线淬火工艺生产此类强度钢，钢板板形和性能均匀性是采用此种生产工艺的突出问题，不适宜推广超高强钢Z向钢的生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板及其制造方法，该钢板常温下屈服强度ReH≥890MPa，抗拉强度Rm≥940MPa，断后伸长率A在15%~20%，-40℃温度下冲击功KV2≥100J，厚度方向断面收缩率Z%≥45%，具有超高强度、高韧性、良好焊接性及优良的厚度方向性能；所述钢板强度稳定，冲击值高，厚度方向性能优良，且合金含量低，生产成本低，并可实现低成本稳批量的工业化生产，适用于制造100吨以上的矿车底板、挖掘机铲斗、履带式吊机履带托架额吊臂拉杆及液压机支架顶梁等工程机械。为实现上述目的，本专利技术提出一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板，其组分及重量百分比含量包括：C：0.14～0.18%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.20～1.50%，P≤0.012%，S≤0.002%，Cr：0.10~0.30%，Mo：0.10～0.50%，Ni：0.10~0.15%，Nb：0.010～0.020%，V：0.005~0.025%，Ti：0.005～0.020%，B：0.0008~0.0020%，Als：0.015～0.045%，N：10~30×10-4%，H：≤2.0ppm，O：5~25×10-4%，其余为Fe和不可避免的杂质；且上述元素含量必须同时满足如下关系：S/Mn≤0.002；CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，且0.30≤CEV≤0.60%。优选地，所述钢板常温下的屈服强度ReH≥890MPa，抗拉强度Rm≥940MPa，断后伸长率A在15%~20%，-40℃温度下冲击功KV2≥100J，厚度方向断面收缩率Z%≥45%。优选地，所述钢板的厚度为20~50mm。此外，为实现上述目的，本专利技术提出一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板的制造方法，包括如下步骤：按照上述组分炉外精炼出钢水后连铸成铸坯，连铸工艺包括：高炉熔铁→铁水脱硫→转炉冶炼→吹氩→LF炉精炼→RH处理→连铸；控制特定的铸坯加热温度、加热时间和加热速率，对铸坯进行加热；采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺轧制，控制坯料总压缩比（坯料厚度/成品厚度）≥5.0，其中，在粗轧阶段，控制粗轧的开轧温度≥1080℃，且至少有两个道次的压下率在20～30%，轧制速度≤2m/s；钢板轧制完成后进入MUPIC快速冷却装置进行钢板冷却；采用淬火和回火的工艺对钢板进行调质热处理。优选地，所述采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺轧制，控制坯料总压缩比（坯料厚度/成品厚度）≥5.0，其中，在粗轧阶段，控制粗轧的开轧温度≥1080℃，且至少有两个道次的压下率在20～30%，轧制速度≤2m/s的步骤，还包括：在精轧阶段，控制精轧的开轧温度在900～950℃，精轧的终轧温度850~880℃。优选地，所述按照上述组分炉外精炼出钢水后连铸成铸坯，连铸工艺包括：高炉熔铁→铁水脱硫→转炉冶炼→吹氩→LF炉精炼→RH处理→连铸的步骤中，所述LF炉精炼时间≥40min，所述RH处理在真空度＜67Pa下且保持至少20min，所述连铸中间包的过热度控制在10～20℃，且拉速0.7m/min~1.0m/min。优选地，所述连铸的步骤之后，还包括：连铸完成后的铸坯出连铸机后就地堆垛缓冷72h。优选地，所述控制特定的铸坯加热温度、加热时间和加热速率，对铸坯进行加热的步骤中，所述铸坯加热温度控制为1180～1220℃，所述加热时间控制为60~90min，所述加热速率控制为9～11min/cm。优选地，所述钢板轧制完成后进入MUPIC快速冷却装置进行钢板冷却的步骤，还包括：控制钢板的冷却速率为5~10℃/S；待钢板冷却至620~680℃后进行冷床空冷。优选地，所述采用淬火和回火的工艺对钢板进行调质热处理的步骤中，所述淬火的温度控制为900~930℃，所述回火的温度控制为520~560℃。本专利技术提供的技术方案中，通过严格控制P和S的重量百分比含量，避免钢中夹杂有害元素而形成夹杂、偏析等缺陷，从而提高了超高强度钢板的冲击韧性、断后伸长率、焊接性和厚度方向性能（即Z向性能），同时对于Z向钢，S含量的严格控制，防止了产生MnS而引起钢板的层状撕裂，进而提高了超高强度钢板的抗层状撕裂性能。所述厚度方向性能优良的超高强度调质钢板，钢板厚度规格为20~50mm，钢板力学性能稳定，其中常温下屈服强度ReH≥890MPa，抗拉强度Rm≥940MPa，断后伸长率A在15%~20%，-40℃温度下冲击功KV2≥100J，厚度方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板，其特征在于：所述钢板的组分及重量百分比含量包括：C：0.14～0.18%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.20～1.50%，P≤0.012%，S≤0.002%，Cr：0.10~0.30%，Mo：0.10～0.50%，Ni：0.10~0.15%，Nb：0.010～0.020%，V：0.005~0.025%，Ti：0.005～0.020%，B：0.0008~0.0020%，Als：0.015～0.045%，N：10~30×10‑4%，H：≤2.0ppm，O：5~25×10‑4%，其余为Fe和不可避免的杂质；且上述元素含量必须同时满足如下关系：S/Mn≤0.002；CEV= C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，且0.30≤CEV≤0.60%。

【技术特征摘要】
1.一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板，其特征在于：所述钢板的组分及重量百分比含量包括：C：0.14～0.18%，Si：0.10～0.30%，Mn：1.20～1.50%，P≤0.012%，S≤0.002%，Cr：0.10~0.30%，Mo：0.10～0.50%，Ni：0.10~0.15%，Nb：0.010～0.020%，V：0.005~0.025%，Ti：0.005～0.020%，B：0.0008~0.0020%，Als：0.015～0.045%，N：10~30×10-4%，H：≤2.0ppm，O：5~25×10-4%，其余为Fe和不可避免的杂质；且上述元素含量必须同时满足如下关系：S/Mn≤0.002；CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，且0.30≤CEV≤0.60%。2.根据权利要求1所述的一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板，其特征在于：所述钢板常温下的屈服强度ReH≥890MPa，抗拉强度Rm≥940MPa，断后伸长率A在15%~20%，-40℃温度下冲击功KV2≥100J，厚度方向断面收缩率Z%≥45%。3.根据权利要求1所述的一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板，其特征在于：所述钢板的厚度为20~50mm。4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种厚度方向性能优良的超高强度调质钢板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：按照上述组分炉外精炼出钢水后连铸成铸坯，连铸工艺包括：高炉熔铁→铁水脱硫→转炉冶炼→吹氩→LF炉精炼→RH处理→连铸；控制特定的铸坯加热温度、加热时间和加热速率，对铸坯进行加热；采用粗轧和精轧两阶段轧制工艺轧制，控制坯料总压缩比（坯料厚度/成品厚度）≥5.0，其中，在粗轧阶段，控制粗轧的开轧温度≥1080℃，且至少有两个道次的压下率在20～30%，轧制速度≤2m/s；钢板轧制完成后进入MUPIC快速冷却装置进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍海燕，王世森，梁宝珠，王孝东，余宏伟，张欢，易勋，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42