一种厚度为4~8mm的高强吊臂钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种厚度为4～8mm的高强吊臂钢，其化学成分按重量百分比为：C0.07～0.11％，Si≤0.05％，Mn1.91～2.30％，P≤0.020％，S≤0.006％，Ti0.14～0.20％，B0.001～0.004％，Ti+B≤0.20％，余量为平衡铁及不可避免的杂质。本发明专利技术首次提出采用高Ti成分设计并结合氧化物冶金技术和分步轧制工艺，所得钢材的屈服强度≥830MPa，抗拉强度≥880MPa，延伸率A

A 4 ~ 8mm thick high strength boom steel and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种厚度为4～8mm的高强吊臂钢及其制备方法
本专利技术属于钢材制造领域，具体涉及一种厚度在4～8mm的高强吊臂钢及其制备方法。
技术介绍
随着冶金及制造技术的进步，制作55吨及70吨起重机吊臂需要采用4～8mm厚，屈服强度≥830MPa，抗拉强度≥880MPa，延伸率A50≥14％的热轧高强钢，在保证吊臂刚度的同时，也减轻吊臂的自重，达到吊臂轻量化的目。目前为实现上述目的，通常需要通过添加大量贵重的合金元素Nb、Cr、Ni、Mo来提高强度，造成生产成本高等问题；此外，低内应力钢材的制造方法也鲜有介绍，影响热轧高强钢的推广使用。专利CN102605294A公开了一种“屈服强度800MPa级易焊接高强韧钢板及其生产工艺”，各组成及其含量包括(重量百分比)：Mn1.4～1.8％、P≤0.02％、Cr0.1～0.2％、Ni0.1～0.2％、Mo0.15～0.25％、Nb0.04～0.06％、Ti0.01～0.02％、B0.001～0.002％，所得钢材的屈服强度Rp0.2＞800MPa，抗拉强度Rm＞900MPa，断后延伸率＞14％，-40℃冲击功＞100J；专利CN106929759A公开了一种800MPa级薄规格热轧钢带及其方法，各组成及其含量包括(重量百分比)：Mn1.7～1.9％、P≤0.018％、Nb0.050～0.065％、Ti0.090～0.110％、Mo0.10～0.15％；所得钢材的屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A80≥12％；专利CN107675086A公开了一种800MPa级工程车用热轧结构钢及其生产方法，各组成及其含量包括(重量百分比)：Mn1.70～1.90％、P≤0.020％、Nb0.060～0.080％、Mo0.080～～0.120％、Ti0.110～0.130％，所得钢材的屈服强度≥700MPa、抗拉强度≥800MPa，延伸率≥20％，-20℃冲击功≥80J。上述报道的高强或超高强钢中均采用贵重合金Nb、Cr、Ni、Mo中的两种或两种以上合金化思路来提高强度，保证专利技术钢的强韧性，提高了专利技术钢的制造成本，且缺乏对钢板内应力的研究和优化，不利于热轧高强钢的推广使用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种880MPa级4～8mm厚高强吊臂钢，采用高Ti成分设计并结合氧化物冶金技术和分步轧制工艺细化晶粒，在有效降低钢材内应力的基础上，实现强韧性、成型性、焊接性的综合性匹配，为低成本、高性能吊臂钢的制备提供一条全新思路。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种厚度为4～8mm的高强吊臂钢，化学成分按重量百分比为：C0.07～0.11％，Si≤0.05％，Mn1.91～2.30％，P≤0.020％，S≤0.006％，Ti0.14～0.20％，B0.001～0.004％，Ti+B≤0.20％，余量为平衡铁及不可避免的杂质。优选的，所述高强吊臂钢的化学成分按重量百分比为：C0.075～0.10％，Si0.02～0.05％，Mn1.95～2.15％，P≤0.017％，S≤0.003％，Ti0.145～0.19％，B0.001～0.003％，Ti+B≤0.19％，余量为平衡铁及不可避免的杂质。更优选的，所述高强吊臂钢的化学成分按重量百分比为：C0.090～0.10％，Si0.02～0.05％，Mn1.95～2.10％，P≤0.015％，S≤0.002％，Ti0.16～0.19％，B0.001～0.003％，Ti+B≤0.19％，余量为平衡铁及不可避免的杂质。上述一种厚度为4～8mm的高强吊臂钢的制备方法，它包括铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、连铸、铸坯加热、轧制、层流冷却、卷取、精整和热处理步骤，其中LF炉精炼过程中，采用氧化物冶金技术，首先加入锰铁或硅铁的方式控制氧含量≤120ppm，接着再喂Zr铁和Ti铁，其中Zr铁按0.10～0.20kg/t钢水的比例加入，Ti铁按照内控目标值加入，控制形成Ti和Zr的氧化物质点。上述方案中，所述铸坯加热温度为1150～1280℃；轧制过程分两个阶段进行轧制，I阶段轧制开轧温度为1120～1270℃，终轧温度为1050～1180℃，累计压下率≥70％，加大材料在非再结晶奥氏体区的变形，增加变形奥氏体中的位错，细化奥氏体晶粒；II阶段轧制开轧温度≤940℃，终轧温度为860～910℃。上述方案中，所述层流冷却采用分步控冷工艺，首先以45～65℃/s的冷却速度进行超快冷模式控制，超快冷却终冷温度为650～700℃；然后以变速冷却模式控制，冷速开始速度为17～22℃/s，冷却加速度为-1.5～-2.5℃/s2，其中冷却加速度通过控制冷却喷嘴组数及冷却喷嘴水流量大小实现，冷却至卷取温度。本专利技术采用分步控冷工艺，第一阶段采用超快冷模式，高的冷却速度能够抑制终轧后奥氏体晶粒的回复和长大，细化卷取前的奥氏体晶粒，起到细晶强化作用；此外高冷速可以保留晶粒中大量由轧制变形产生的位错等形变亚结构，这些形变亚结构也能够起到抑制晶粒长大的作用；第二阶段采用变速冷却模式，因为冷却过程中，钢板有返红过程，且钢板越厚，返红效应越强，降低冷却强度和速度有利于厚度方向组织均匀，减小厚度方向应力，冷却速度逐渐降低，也有利于得到稳定的卷取温度，保证钢卷通卷性能的均匀性。上述方案中，所述卷取温度为540～610℃。上述方案中，精整步骤利用强力开平设备进行开平，并按照要求进行打包，包厚12～28mm；包厚太薄，去应力效果相对较差，因为空冷过程中，表层和心部钢板冷速不一致，且不经济；包厚太厚，心部钢板温度难以达到目标温度，影响应力去除效果。在不同气温(0℃～35℃)下，包厚12～28mm最佳，气温与包厚呈反相关关系。上述方案中，所述热处理采用560～620℃回火工艺，其中保温时间为：包厚+(70～80)min；采用整包回火热处理有利于降低空冷冷速。根据上述方案所得钢材，其力学性能优异：屈服强度≥830MPa，抗张强度≥880MPa，延伸率A50≥20％，AKV(-20℃)≥150J，同时具有低内应力(板宽方向内应力-30～40MPa之内)、高强度、高韧性、高焊接性能和成本低廉等特点。本专利技术的原理为：1)成分设计原理：C：C是廉价的固溶强化元素。根据本钢种的应用范围，主要用于加工大吨位起重机吊臂等零件，需要进行较大程度的冲压变形加工，因此要求材料在满足强度要求的同时，具有良好的冷成形性能；如果其含量小于0.07％，则不能满足材料强度的要求；如果其含量大于0.11％，则不能满足材料的良好成形性能；所以，本专利技术钢中C含量设计为0.07～0.11％。Mn：钢中添加适量的Mn，不仅可以通过Mn的固溶强化提高钢的强度，而且可降低钢的相变温度，细化晶粒，提高钢的综合性能，本专利技术钢中的Mn含量设计为1.91～2.30％。Si：较低的Si含量有利于提高钢材的表面质量，本专利技术钢中的Si含量设计为≤0.05％。P：为了避免材料的焊接性能、冲压成形性能、韧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚度为4～8mm的高强吊臂钢，其特征在于，化学成分按重量百分比为：C 0.07～0.11％，Si≤0.05％，Mn 1.91～2.30％，P≤0.020％，S≤0.006％，Ti 0.14～0.20％，B0.001～0.004％，Ti+B≤0.20％，余量为平衡铁及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种厚度为4～8mm的高强吊臂钢，其特征在于，化学成分按重量百分比为：C0.07～0.11％，Si≤0.05％，Mn1.91～2.30％，P≤0.020％，S≤0.006％，Ti0.14～0.20％，B0.001～0.004％，Ti+B≤0.20％，余量为平衡铁及不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的高强吊臂钢，其特征在于，化学成分按重量百分比为：C0.075～0.10％，Si0.02～0.05％，Mn1.95～2.15％，P≤0.017％，S≤0.003％，Ti0.145～0.19％，B0.001～0.003％，Ti+B≤0.19％，余量为平衡铁及不可避免的杂质。


3.根据权利要求1所述的高强吊臂钢，其特征在于，化学成分按重量百分比为：所述高强吊臂钢的化学成分按重量百分比为：C0.090～0.10％，Si0.02～0.05％，Mn1.95～2.10％，P≤0.015％，S≤0.002％，Ti0.16～0.19％，B0.001～0.003％，Ti+B≤0.19％，余量为平衡铁及不可避免的杂质。


4.权利要求1～3任一项所述高强吊臂钢的制备方法，其特征在于，它包括铁水脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、连铸、铸坯加热、轧制、层流冷却、卷取、精整...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋育来，何亚元，陆在学，徐进桥，陈吉清，杨海林，黄大伟，王建立，宋畅，骆海贺，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42