一种高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板及其制备方法，属于热轧钢板制造领域。该高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板包括：C为0.07

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板及其制备方法


[0001]本专利技术属于热轧钢板制造领域，具体涉及一种高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板及其制法，该高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板的制备方法是一种通过化学成分设计、冶炼工艺以及轧制和冷却工艺的优化，使钢水中可容许的氢含量提高至4.5ppm，同时钢板具有良好强韧性和心部冶金质量的生产工艺。

技术介绍

[0002]氢原子存在于高强钢中，并且达到一定浓度时，会对钢材产生损伤，在钢材或零部件中形成白点，或者延迟断裂，或者造成延伸率和冲击韧性下降，这些均统称为氢脆现象。对于高强度较厚规格的中厚板产品来说，钢中的氢还会和连铸坯的中心偏析共同作用，从而在钢板的心部产生裂纹，造成钢板无损探伤检测不合格。所以一般的高强钢和较厚规格的中厚板在生产过程对氢的含量通常需要进行严格控制。
[0003]在中厚板生产流程当中，通过冶炼连铸工序生产的连铸板坯，受铁碳合金凝固特性的影响，在板坯的心部会不可避免地存在宏观成分偏析。在板坯心部宏观偏析部位，碳和锰的含量会明显高于其它部位。由于这一部位碳锰含量很高，增加了奥氏体的稳定性，所以连铸板坯或者轧制完成的钢板，在冷却过程中，心部将在较低的温度下转变成贝氏体或马氏体，因而产生很大的组织应力。当钢中氢含量较高时，由于氢在奥氏体中的溶解度很大，所以在较低温度下仍然稳定存在的钢板心部的奥氏体中氢的含量，会明显高于钢中的平均氢含量。当这些奥氏体转变为贝氏体或马氏体的时候，具有较高氢脆敏感性的转变产物贝氏体或马氏体中的氢含量自然很高，而且由于此时温度较低，氢的扩散速率也下降，难以从钢板心部扩散到钢的表面，所以在这些氢原子和由于贝氏体或马氏体相变产生的组织应力共同作用下，钢板的心部便产生裂纹。
[0004]为了解决上述问题，目前通常从两方面采取措施。一方面是在炼钢过程中严格控制钢水中的氢含量，也就是通过RH、VD或VOD等炉外精炼技术使钢水中的氢含量降低至一定值以下，一般来说这个值是2ppm。对于厚度大于20mm的中厚板或对钢的强韧性要求很高的钢材产品，真空脱气工序是必不可少的。然而真空脱气工序能耗很高，经过真空脱气处理的钢材吨钢成本将增加60元以上。另一方面是在铸坯连铸过程中尽可能降低铸坯心部偏析的程度，目前比较成熟的且广为应用的有技术电磁搅拌技术、凝固末端轻压下技术或重压下技术，这些技术还在不断地发展进步当中。电磁搅拌和动态轻压下是目前板坯连铸生产装备中必备的技术，所以连铸坯宏观偏析程度得到了大大的降低。然而由于铁碳合金存在固有的凝固特性的缘故，铸坯心部宏观偏析难以完全消除。

技术实现思路

[0005]针对现有中厚板产品在铸坯偏析和钢中氢的共同作用下，心部产生裂纹从而导致探伤检测不合格的问题，本专利技术提出一种高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板及
其制备方法，该制备方法是一种适用于Q460和Q550级别的新的中厚板的制备方法，该制备方法通过化学成分的调控，降低钢板心部的氢脆敏感性，通过控制钢板的轧制和冷却工艺使钢中的氢从钢板中及时扩散出去；钢水中容许的氢的含量可以提高至4.5ppm，仅利用常规冶炼工艺即可进行氢含量的控制，不需要经过真空脱气工序，因而缩短了工艺流程，降低了能源消耗，减少了有害气体排放，提高了生产效率，属于绿色化的生产技术。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术的一种高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，其包括的化学元素及各个化学元素的质量百分比为：
[0008]C：0.07
‑
0.17％，Si：0.05
‑
0.3％，Mn：0.8
‑
1.9％，P：0.0005
‑
0.018％，S：0.0005
‑
0.010％，Cr：0.05
‑
0.25％，Nb：0.005
‑
0.03％，Mo：0.05
‑
0.3％，V：0.09
‑
0.25％，N：0.012
‑
0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
[0009]所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，其心部的金相组织为针状铁素体、粒状贝氏体和珠光体，其中，各个组织的体积百分占比分别为针状铁素体70～80％，粒状贝氏体10～20％，余量为珠光体，并且珠光体的体积百分比≤10％。
[0010]所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，其屈服强度为470
‑
650MPa，抗拉强度为570
‑
750MPa，屈强比≤0.91，延伸率的范围在16％
‑
25％，
‑
20℃条件下的冲击功≥100J。
[0011]所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，厚度为30
‑
80mm。
[0012]所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，钢材强度级别涵盖Q460和Q550，钢板探伤检测合格率达到100％。
[0013]本专利技术的一种高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1：铁水预处理
[0015]根据所要制备的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，选取原料，将固态原料进行烘烤干燥，将铁水进行预处理，保证铁水中S的质量百分含量≤0.025％；
[0016]步骤2：冶炼
[0017]将原料加入冶炼炉中，进行冶炼，得到钢水温度为1610
‑
1640℃的冶炼钢水；
[0018]步骤3：LF精炼
[0019]将冶炼钢水进行LF精炼，LF精炼过程中，控制石灰的加入量为≤3kg/t钢，萤石的加入量≤0.7kg/t钢，脱氧造渣，使得精炼钢水中氢含量控制在4.5ppm以下；
[0020]步骤4：连铸
[0021]将精炼钢水进行浇铸，得到连铸坯；浇铸中，实施保护浇铸措施，将中包、水口、覆盖剂、保护渣均进行烘烤，烘烤终点温度≥1000℃，中包和水口的烘烤时间≥250min，覆盖剂和保护渣的烘烤时间≥9h；
[0022]步骤5：连铸坯加热
[0023]将连铸坯随炉加热，装炉温度为室温，出炉温度为1170
‑
1210℃，在炉时间为3
‑
5h，得到加热后连铸坯；
[0024]步骤6：粗轧
[0025]将加热后连铸坯先进行2
‑
4道次展宽横轧，每道次压下率为8～12％，轧制温度≥
1150℃，再进行3
‑
5道次纵轧，单道次压力率为9
‑
15％，轧制温度≥1150℃，得到粗轧后的轧件，粗轧过程中，总压下率≥40％；
[0026]步骤7：精轧
[0027]将粗轧后的轧件待温，进行精轧，精轧的开轧温度为830
‑
900℃，终轧温度780
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，其特征在于，该高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板包括的化学元素及各个化学元素的质量百分比为：C：0.07
‑
0.17％，Si：0.05
‑
0.3％，Mn：0.8
‑
1.9％，P：0.0005
‑
0.018％，S：0.0005
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0.010％，Cr：0.05
‑
0.25％，Nb：0.005
‑
0.03％，Mo：0.05
‑
0.3％，V：0.09
‑
0.25％，N：0.012
‑
0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，其心部的金相组织为针状铁素体、粒状贝氏体和珠光体，其中，各个组织的体积百分占比分别为针状铁素体70～80％，粒状贝氏体10～20％，余量为珠光体，并且珠光体的体积百分比≤10％。2.根据权利要求1所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，其特征在于，所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板的屈服强度为470
‑
650MPa，抗拉强度为570
‑
750MPa，屈强比≤0.91，延伸率的范围在16％
‑
25％，
‑
20℃条件下的冲击功≥100J。3.根据权利要求1所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，其特征在于，所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，厚度为30
‑
80mm。4.根据权利要求1所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，其特征在于，所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，钢材强度级别涵盖Q460和Q550，钢板探伤检测合格率达到100％。5.权利要求1
‑
4任意一项所述的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤1：铁水预处理根据所要制备的高强韧且心部冶金质量良好的微合金化中厚板，选取原料，将固态原料进行烘烤干燥，将铁水进行预处理，保证铁水中S的质量百分含量≤0.025％；步骤2：冶炼将原料加入冶炼炉中，进行冶炼，得到钢水温度为1610
‑
1640℃的冶炼钢水；步骤3：LF精炼将冶炼钢水进行LF精炼，LF精炼过程中，控制石灰的加入量为≤3kg/t钢，萤石的加入量≤0.7kg/t钢，脱氧造渣，使得精炼钢水中氢含量控制在4.5ppm以下；步骤4：连铸将精炼钢水进行浇铸，得到连铸坯；浇铸中，实施保护浇铸措施，将中包、水口、覆盖剂、保护渣均进行烘烤，烘烤终点温度≥1000℃，中包和水口的烘烤时间≥250min，覆盖剂和保护渣的烘烤时间≥9h；步骤5：...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻衡，杜林秀，高秀华，吴红艳，王中学，霍孝新，高彩茹，陈爱娇，宁伟，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：