一种700MPa级厚规格高强钢及其生产方法技术

本发明专利技术涉及高强钢生产技术领域，具体涉及一种700MPa级厚规格高强钢及其生产方法，厚度为10～16mm，化学成分为C：0.05～0.07％、Si<0.15％、Mn：1.5～1.8％、P<0.015％、S≤0.003％、Alt：0.025～0.05％、Nb：0.03～0.04％、Ti：0.095～0.12％、N<0.0055％、B：0.002～0.004％，余量为Fe及不可避免的杂质；生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸浇铸、板坯加热、粗轧、精轧、层冷、卷取和入库缓冷。本发明专利技术无需对铁水进行预处理及真空精炼，成本更低，钢板抗拉强度可达700MPa以上，‑20℃冲击功稳定在200J以上。

【技术实现步骤摘要】
一种700MPa级厚规格高强钢及其生产方法
本专利技术涉及高强钢生产
，具体涉及一种700MPa级厚规格高强钢及其生产方法。
技术介绍
700MPa高强钢主要应用于挂车等专用车的主梁，低温韧性较低的700MPa级高强钢制作成挂车后在高寒地区或冬季易出现大梁断裂事故，使交通安全风险增加，因此700MPa级高强钢在具备高强度的同时，还必须具备较高的耐低温冲击性能。然而，随着钢板厚度的增加，特别是厚度达到10.0～16.0mm时，700MPa级高强钢的生产难度急剧增加，得到理想金相组织更加困难，产品芯部晶粒不均匀现象凸显。因此，研究控轧控冷工艺实现厚规格高强钢组织的均匀性、实现化学成分及轧制工艺的最优匹配，是厚规格高强钢开发重点。传统工艺生产方式要求进行铁水预处理及进行真空精炼处理，轧钢要求长时间加热保证合金的充分固溶以确保卷取后析出强化的效果，控轧控冷工艺后产品的芯部晶粒尺寸差异大，金相组织为铁素体+渗碳体+珠光体，铁素体晶粒尺寸的不均匀性及珠光体脆性相的析出均为产品的低温韧性带来不利影响。王琪等人(王琪等，C700L高强度汽车大梁钢的开发，河北冶金，2014年第8期)采用Nb、V、Ti复合微合金化工艺，在1780mm热轧生产线通过控轧控冷工艺制造C700L钢板，但该钢板的-20℃低温冲击韧性较低。中国专利技术专利申请CN201811268002.3公开一种14.0mm厚700MPa级汽车大梁钢带，-20℃冲击功为153～168J，该钢带的制备方法需要经过铁水脱硫、脱碳、脱磷预处理，且需要进行真空精炼，炼钢成本较高，不适用于无铁水预处理工艺及真空精炼炉的钢厂进行生产。且卷取温度580～620℃下得到的金相组织为铁素体+珠光体，芯部仍存在部分大尺寸的铁素体晶粒，强度及低温韧性均有提升空间。中国专利技术专利ZL201410126294.2公开一种低脆性700MPa级汽车大梁用钢其化学成分为C：0.05～0.07％、Si<0.012％、Mn：1.45～1.75％、P<0.012％、S<0.005％、Al：0.020～0.070％、Nb：0.035～0.050％、Ti：0.08～0.1％、N<0.005％、余量为铁及不可避免的杂质，其制备方法需要进行铁水脱硫预处理，且需要进行真空精炼，炼钢成本较高，不适用于无铁水预处理工艺及真空精炼炉的钢厂进行生产，且该方法适于生产厚度3～12mm的钢板，对厚度>12mm的高强钢生产方法未进行说明。
技术实现思路
针对现有厚规格700MPa级高强钢低温韧性改进方法需要进行铁水预处理、真空精炼导致炼钢成本高的技术问题，本专利技术提供一种700MPa级厚规格高强钢及其生产方法，该生产方法采用高炉铁水→转炉→LF炉→板坯连铸→堆垛缓冷→轧制→层流冷却→卷取→入库缓冷的工艺流程，无需对铁水进行脱硫预处理及真空精炼，炼钢成本相对更低，通过铁水挑选及炼钢过程的精细化控制保证钢水的纯净度，通过添加淬透性高的合金元素、采用合适的加热温度及在炉时间、合理分配粗轧及精轧压下率、选择合理的轧制温度及轧后冷却工艺保证材料晶粒得到细化，通过采用适当的卷取温度避免珠光体脆性相的形成，从而保证材料具有优异的综合力学性能；通过该生产方法获得的钢板抗拉强度可达700MPa以上，-20℃冲击功稳定在200J以上，能够良好适应高寒地区或冬季的低温环境，适合作为挂车等专用车的主梁材料应用。第一方面，本专利技术提供一种700MPa级厚规格高强钢的生产方法，高强钢厚度为10.0～16.0mm，化学成分及含量如下：C：0.05％～0.07％、Si<0.15％、Mn：1.50％～1.80％、P<0.015％、S≤0.003％、Alt：0.025％～0.050％、Nb：0.030％～0.040％、Ti：0.095％～0.120％、N<0.0055％、B：0.002％～0.004％，余量为Fe及不可避免的杂质；生产方法包括如下步骤：(1)转炉冶炼；(2)LF精炼；(3)连铸浇铸；(4)板坯加热：加热温度1240～1270℃，在炉时间180～260min，板坯经过奥氏体→铁素体→奥氏体的相变循环，起到板坯晶粒细化的效果，尤其板坯芯部晶粒细化，有利于韧性提升，合适的加热温度及在炉时间可避免在炉时间过长或加热温度过高导致板坯局部晶粒的异常生长，利于卷取后纳米级氮化钛的析出；(5)粗轧：采用1+5道次轧制或0+5道次轧制，末道次出口温度1040～1080℃，末道次压下量>20％，保证粗轧再结晶的变形量及再结晶温度，使得轧制后的材料能够实现完全奥氏体再结晶并使奥氏体晶粒不发生异常生长，细化奥氏体晶粒；(6)精轧：七机架热连轧，抛第二、第五架轧机轧制，前两架投用轧机压下率之和≥60％，避免前段机架进入部分再结晶区，降低混晶风险，后段机架确保整体压下率，保证未再结晶区的压缩比，为后续相变提供足够形核点，确保晶粒细化，末道次出口温度830～860℃；(7)层冷：选择前段冷却模式，前段冷却出口温度控制在580～600℃，冷速≥35℃/s，提高芯部过冷度，细化铁素体晶粒，铁素体晶粒细化能使单位面积下的晶界数量与面积得以增大，则每单位晶界处所对应的位错量与杂质量相对减小，故能缓解应力集中，抑制裂纹扩展，减弱沿晶脆断敏感性，改善材料的低温韧性；(8)卷取：卷取温度540～560℃，韧-脆转变温度高低顺序为：珠光体>上贝氏体>铁素体，采用较低的卷取温度能够抑制珠光体析出而形成上贝氏体，铁素体/珠光体的界面相对薄弱，利于裂纹的产生和扩展，使材料的韧脆转变温度升高，从而将导致材料的低温冲击韧性变差，因此含有铁素体+贝氏体组织的材料具有比铁素体+珠光体组织的材料具备更好的抵抗低温冲击的能力；(9)入库缓冷：钢卷入库堆垛缓冷。进一步的，700MPa级厚规格高强钢的化学成分及含量如下：C：0.063％、Si：0.06％、Mn：1.58％、P：0.014％、S：0.003％、Alt：0.035％、Nb：0.035％、Ti：0.099％、N：0.0034％、B：0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。进一步的，步骤(1)中，入炉铁水S≤0.030％，Si>0.30％，铁水温度≥1290℃，终点测TSO，T≥1610℃，[O]≤800ppm，不允许点吹，转炉吹炼5分钟后切换氩气，炉口压力微正压控制，中包目标N含量≤40ppm，出钢口形状良好，出钢时间4～8分钟，出钢前30秒，钢包通氩气排空包内空气，不允许散流出钢，不允许二次补加合金，出钢过程要求全程吹氩，加料管对准钢流冲击部位，防止合金料及渣料包内结砣，转炉出钢严控下渣量，渣厚≤100mm，氩站吹氩严禁爆吹，钢水裸露≤20cm。进一步的，步骤(2)中，进站温度≥1520℃，前期开旁通进行大搅，改善钢包透气性，到站加热升温，15min内形成白渣，过程用铝粒进行渣脱氧，少量分批，均匀撒入渣面，终渣渣系目标为CaO：53％～58％，Al2O3：2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种700MPa级厚规格高强钢的生产方法，其特征在于，高强钢厚度为10.0～16.0mm，化学成分及含量如下：/nC：0.05％～0.07％、Si<0.15％、Mn：1.50％～1.80％、P<0.015％、S≤0.003％、Alt：0.025％～0.050％、Nb：0.030％～0.040％、Ti：0.095％～0.120％、N<0.0055％、B：0.002％～0.004％，余量为Fe及不可避免的杂质；/n生产方法包括如下步骤：/n(1)转炉冶炼；(2)LF精炼；(3)连铸浇铸；/n(4)板坯加热：加热温度1240～1260℃，在炉时间180～260min；/n(5)粗轧：采用1+5道次轧制或0+5道次轧制，末道次出口温度1040～1080℃，末道次压下量>20％；/n(6)精轧：七机架热连轧，抛第二、第五架轧机轧制，前两架投用轧机压下率之和≥60％，末道次出口温度830～860℃；/n(7)层冷：选择前段冷却模式，前段冷却出口温度控制在580～600℃，冷速≥35℃/s；/n(8)卷取：卷取温度540～560℃；/n(9)入库缓冷：钢卷入库堆垛缓冷。/n...

【技术特征摘要】
1.一种700MPa级厚规格高强钢的生产方法，其特征在于，高强钢厚度为10.0～16.0mm，化学成分及含量如下：
C：0.05％～0.07％、Si<0.15％、Mn：1.50％～1.80％、P<0.015％、S≤0.003％、Alt：0.025％～0.050％、Nb：0.030％～0.040％、Ti：0.095％～0.120％、N<0.0055％、B：0.002％～0.004％，余量为Fe及不可避免的杂质；
生产方法包括如下步骤：
(1)转炉冶炼；(2)LF精炼；(3)连铸浇铸；
(4)板坯加热：加热温度1240～1260℃，在炉时间180～260min；
(5)粗轧：采用1+5道次轧制或0+5道次轧制，末道次出口温度1040～1080℃，末道次压下量>20％；
(6)精轧：七机架热连轧，抛第二、第五架轧机轧制，前两架投用轧机压下率之和≥60％，末道次出口温度830～860℃；
(7)层冷：选择前段冷却模式，前段冷却出口温度控制在580～600℃，冷速≥35℃/s；
(8)卷取：卷取温度540～560℃；
(9)入库缓冷：钢卷入库堆垛缓冷。


2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，高强钢的化学成分及含量如下：
C：0.063％、Si：0.06％、Mn：1.58％、P：0.014％、S：0.003％、Alt：0.035％、Nb：0.035％、Ti：0.099％、N：0.0034％、B：0.003％，余量为Fe及不可避免的杂质。


3.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，入炉铁水S≤0.030％，Si>0.30％，铁水温度≥1290℃，终点测TSO，T≥1610℃，[O]≤800ppm，不允许点吹，转炉吹炼5分钟后切换氩气，炉口压力微正压控制，中包目标N含量≤40ppm，出钢口形状良好，出钢时间4～8分钟，出钢前30秒，钢包通氩气排空包内空气，不允许散流出钢，不允许二次补加合金，出钢过程要求全程吹氩，加料管对准钢流冲击部位，防止合金料及渣料包内结砣，转炉出钢严控下渣量，渣厚≤100mm，氩站吹氩严禁爆吹，钢水裸露≤20cm。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵任，秦哲，楚斌，刘启森，林承江，王欢龙，徐剑，王军荣，
申请(专利权)人：日照钢铁控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37