一种稀土-钛微合金化高强度中厚板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种稀土

【技术实现步骤摘要】
一种稀土-钛微合金化高强度中厚板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及高强度中厚板
，特别是涉及一种稀土-钛微合金化高强度中厚板及其制造方法。

技术介绍

[0002]高强度中厚板主要应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁建造等。还可以用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车钢板等。
[0003]在中厚板的使用过程中，随着强度要求的提高，塑性、韧性都会或多或少的受到影响。尤其是在低温环境中，对高强度中厚板的低温韧性要求更加苛刻，想要提高强度最经济的办法就是提高C含量，但是提高C含量就对中厚板的焊接性能和塑性、韧性带来了不利的影响。当连铸机的状态不好时，生产出的铸坯存在较大级别的内部缺缺陷也会造成普通高强度中厚板的性能不合甚至严重的分层，严重威胁着材料使用后工程的安全。
[0004]需要说明的是，专利技术人曾经申请公开一种稀土合金化研磨球用钢及其制造方法，其专利号为CN201810573584.X，稀土研磨球用钢是一种棒材产品，与本申请的稀土-钛合金化中厚板属于不同的钢种，而且成分体系完全不同；按照原来的成分体系并不实用本专利技术，达到预期的性能，因此如何设计出一种更高的强度，更高的表面质量，更稳定的性能，更高使用寿命的高强度中厚板新材料，是本专利技术需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术就是针对上述存在的缺陷而提供一种稀土-钛微合金化高强度中厚板及其制造方法。钢的牌号Q390CTi，通过添加钛和稀土Re进行合金化以及优化关键过程控制点，有效的保证Q390CTi具有更高的强度，更高的表面质量，更稳定的性能，更高的使用寿命。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]一种稀土-钛微合金化高强度中厚板，钢牌号Q390CTi，成分包括按质量百分比的：碳0.10％～0.18％，硅0.10％～0.30％，锰0.60％～1.10％，钛0.04％～0.08％，镍≤0.05％，铜≤0.15％，铝0.010％～0.050％，磷≤0.020％，硫≤0.020％，稀土Re0～0.05％，余量为铁和不可避免的元素。
[0008]作为优选Ti的作用：钛在钢中的固溶度很小，基本不能产生固溶强化作用，它的微合金化作用主要体现在细晶强化和析出强化，100nm以下的TiN或Ti(NC)能在加热和热轧过程中阻碍奥氏体晶粒长大，随后冷却和卷取过程中弥散析出的Ti(C)能显著提高钢的强度。钛与钢中的硫结合形成难变形的Ti4C2S2，避免锰与硫反应生成MnS沿轧制方向延伸成带状，减轻钢性能的各向异性。此外，Ti能显著改善焊缝和热影响区的强度和韧性。
[0009]作为优选稀土Re元素的作用：稀土被称为“工业味精”，微量的稀土就能起到显著提高钢材性能的作用。稀土元素因独特的电子壳结构而具有极强的化学活性，4f壳层结构的能价态可变和和大原子尺寸，是钢极强的净化剂和洁净钢夹杂物的有效变质剂，是有效控制钢中弱化源、降低局域区能态和钢局域弱化的强抑制剂。具体作用如下：
[0010]1.深度净化,控制弱化源：主要表现在：可深度降低氧和硫的含量,降低磷、硫、氢、砷、锑、铋、铅、锡等低熔点元素的有害作用。用俄歇能谱和离子探针研究了硫和稀土元素在高速钢晶界上的偏聚。稀土元素使晶界P偏聚减少，消除形成Fe3P弱化晶界的有害作用，改善了晶界状态，从而强化了晶界，阻碍了晶间断裂，增加穿晶断裂分数。
[0011]2.凝固“组织控制”：二次枝晶间距的大小将影响显微偏析、夹杂及疏松，因而对机械性能产生影响。稀土在钢中形成较高熔点的化合物,在钢液凝固前析出，呈细小的质点分布在钢液中，作为非均质形核中心，降低钢液结晶的过冷度因而可细化钢的凝固组织，减少偏析，实现凝固“组织控制”。
[0012]3.微合金化作用：稀土在钢中有净化和明显的变质作用。钢的洁净度不断提高，稀土元素的微合金强化作用日益突出。稀土的微合金化包括微量稀土元素的固溶强化，稀土元素与其他溶质元素或化合物的交互作用、稀土原子的存在状态(原子、夹杂物或化合物)大小、形状和分布，特别是在晶界的偏聚，以及稀土对钢表面和基体组织结构的影响等。
[0013]作为优选稀土-钛微合金化高强度中厚板的[TO]含量控制在≤25
×
10-6
，N含量控制在≤50
×
10-6
。
[0014]作为优选一种稀土-钛微合金化高强度中厚板，其特征在于，所述稀土-钛微合金化高强度中厚板的非金属夹杂物按照GBT10561评级达到A类夹杂物控制在≤1.5级，B类夹杂物≤1.0级，C类夹杂物≤0.5级，D类夹杂物≤1.0级，Ds类夹杂物≤1.0级，使中厚板具有更高的使用寿命。
[0015]作为优选稀土-钛微合金化高强度中厚板，其特征在于，所述稀土-钛微合金化高强度中厚板的的屈服强度ReH≥390MPa，抗拉强度Rm：500MPa～650MPa，横向延伸率A≥22％，0℃冲击功KV2≥40J，使中厚板能够具有更加均衡的力学性能，即能够在高强度条件下兼顾良好的塑性指标。
[0016]本专利技术还提供了一种稀土-钛微合金化高强度中厚板的制造方法，包括以下步骤：
[0017]S1、转炉冶炼加料前往炉中加入预制脱磷剂，(预制脱磷剂为我公司自己用原材料配置，具体成分为石灰CaO与氧化铁皮Fe2O3按照3:2质量配比)保证转炉冶炼的脱磷能力，出钢一次性加入脱氧剂铝块配合进精炼喂铝线50-200m；
[0018]S2、精炼渣系采用中高碱度精炼渣系，渣二元碱度R＝2～4,精炼石灰按5～8kg/t加入，预熔渣精炼渣300公斤/炉，加入10～50公斤/炉萤石进行调渣，在钢液脱氧和脱硫良好的情况下加入钛铁和纯稀土合金，LF精炼末期喂入Ca-Si线200m/炉；
[0019]S3、连铸过程采250*2100mm断面宽厚板坯坯进行浇铸，连铸过程保证低过热度浇铸，控制过热度≤25℃，连铸过程采用电磁搅拌，电磁搅拌的控制参数为电流：500A频率：6HZ；和动态轻压下技术，采用二冷动态配水，比水量控制在0.7L/kg，使中心等轴晶面积显著提高，晶粒尺寸得到显著细化，铸坯低倍组织显著改善，消除了中间裂纹；降低了偏析指数；
[0020]S4、轧制加热炉控制加热时间2.5～4.5h，保证偏析元素的高温扩散，降低偏析指数，均热温度控制在1240℃，防止晶粒粗大，加热炉控制中性气氛，防止钢材脱碳，控制高压水除鳞压力18MPa～20MPa，除鳞率≥95％，控制出钢温度1120-1150℃，中间坯厚度为成品坯厚度的2.0～3.5倍，开轧温度＞1000℃，精轧温度880～920℃，ACC出水返红温度680～720℃。
[0021]S1中，预制脱磷剂为，具体成分为石灰CaO与氧化铁皮Fe2O3按照3:2质量配比，使用脱磷剂后能够在转炉冶炼前期快速脱磷，出钢磷含量控制在≤0.015％，控制废钢比例≥20％，出钢温度控制1610-1660℃，出钢一次性加入脱氧剂铝块1.0kg/t。
[0022]S2中，钛铁的加入时机，在精炼过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土-钛微合金化高强度中厚板，其特征在于，钢的牌号Q390CTi，成分包括按质量百分比的：碳0.10％～0.18％，硅0.10％～0.30％，锰0.60％～1.10％，钛0.04％～0.08％，镍≤0.05％，铜≤0.15％，铝0.010％～0.050％，磷≤0.020％，硫≤0.020％，稀土Re 0～0.05％，余量为铁和其他不可避免的元素。2.根据权利要求1所述的一种稀土-钛微合金化高强度中厚板，其特征在于，所述稀土-钛微合金化高强度中厚板的T[O]含量控制在≤25
×
10-6
，N含量控制在≤50
×
10-6
。3.根据权利要求1所述的一种稀土-钛微合金化高强度中厚板，其特征在于，所述稀土-钛微合金化高强度中厚板的非金属夹杂物按照GBT10561评级达到A类夹杂物≤1.5级，B类夹杂物≤1.0级，C类夹杂物≤0.5级，D类夹杂物≤1.0级，Ds类夹杂物≤1.0级。4.根据权利要求1所述的一种稀土-钛微合金化高强度中厚板，其特征在于，所述稀土-钛微合金化高强度中厚板的屈服强度ReH≥390MPa，抗拉强度Rm：500MPa～650MPa，横向延伸率A≥22％，0℃冲击功KV2≥40J。5.如权利要求1所述的一种稀土-钛微合金化高强度中厚板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、转炉冶炼加料前往炉中加入预制脱磷剂，保证转炉冶炼的脱磷能力，出钢一次性加入脱氧剂铝块，配合进精炼喂铝线50～200m；S2、精炼渣系采用中高碱度精炼渣系，渣二元碱度R＝2～4,精炼石灰按5～8kg/t加入，预熔渣精炼渣300公斤/炉，加入10～50公斤/炉萤石进行调渣，在钢液脱氧和脱硫良好的情况下加入钛铁和纯稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文双，孟宪成，徐洪庆，楚志宝，俞飞，闫文凯，付鹏冲，
申请(专利权)人：天津市新天钢钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：