细化低碳贝氏体钢中M-A组元的轧制工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种细化低碳贝氏体钢中M

【技术实现步骤摘要】
细化低碳贝氏体钢中M
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A组元的轧制工艺


[0001]本专利技术属于钢铁制造
，特别涉及一种细化低碳贝氏体钢中M
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A组元的轧制工艺，采用本工艺生产的钢板具有优良的低温韧性和性能稳定性，且厚度方向均匀良好。

技术介绍

[0002]近年来，低碳贝氏体钢因其优异的强韧性和焊接性，广泛应用于桥梁、建筑、海工、管线、风电塔架等领域。低碳贝氏体钢在实际生产过程中，是在连续冷却过程中发生相变，形成全部或者一定含量的粒状贝氏体室温组织。当轧制或者冷却渗透力不足时，特别是50mm以上厚规格钢板，近心部粒状贝氏体组织中马氏体
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奥氏体组元（M
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A组元）尺寸粗大，呈块状或者链状分布在原奥氏体晶界处。当承受冲击载荷时，粗大的M
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A组元周围局部应力集中程度较大，裂纹形核倾向于在M
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A组元和基体的界面处萌生，径直穿晶扩展，严重恶化冲击韧性，进而导致钢板冲击功较低或波动等问题。但M
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A组元因富含碳元素以及内部高密度位错亚结构，作为硬相存在于钢中，可显著提高强度和材料的应变硬化能力。
[0003]因此，如何调控获得适度细化的M
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A组元，进而提高厚规格钢板低温韧性和性能稳定性，实现强韧性良好匹配，成为低碳贝氏体钢制造领域关键技术问题。
[0004]为了解决上述问题，众多学者在这类钢的M
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A组元调控方面，已进行了如下有益探索。
[0005]授权公告号为CN109837367B的专利技术专利“细化低碳低合金钢粒状贝氏体组织中M
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A组元的热处理工艺”，在两相区奥氏体化热处理前添加一道回火处理，控制获得均匀弥散分布的富Mn或富Cr碳化物，为薄膜状或者针状铁素体提供更多形核位点，进而达到细化M
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A组元，提高厚规格钢板心部冲击韧性的目的。但该方法需钢中具有较高的Mn（≤2.5%）或Cr（≤3%）含量以形成足够的碳化物，但较高的Mn和Cr元素会提高M
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A稳定性，回火时不易分解，因此只能在一定程度上降低M
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A含量和减小尺寸，所以冲击韧性改善效果不明显，如实施例3中各冲击功值之间波动较大（86/124/145J）。另外多一道热处理工序，降低生产效率，提高能耗，增加成本。
[0006]公开号为CN108998726A的专利技术专利“一种厚规格的420MPa级低屈强比低温桥梁用钢板”，在常规TMCP工艺轧制后，加一道回火处理，使得100mm厚规格Q420qE钢板厚向1/4处
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40℃冲击功达到250J以上，屈强比≤0.84，强韧性匹配良好。但是该生产工艺精轧温度较高，M
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A组元尺寸较粗大，通过增加一道回火工艺使得M
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A组元分解，从而提高低温韧性。但钢板心部M
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A组元尺寸及低温韧性未报道。通过回火热处理虽可使粗大M
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A组元分解，达到提高板厚1/4处低温韧性的目的，但是由于心部轧制和冷却渗透力不足，心部低温韧性难以改善，未能彻底解决厚板厚向性能均匀性问题。
[0007]授权公告号为CN1323187C、CN103451537B和CN103451561B等专利技术专利通过调控合金成分，控制较低的C、Si、Mn或Cr等元素的加入量，以减少M
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A组元脆性相，有利于提高母材的冲击韧性，但是往往使抗拉强度不足、屈强比偏高，强度不满足服役要求。
[0008]由此可见，目前现有研究中，大多采用合金成分或者热处理工艺调控M
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A组元，通
过轧制工艺对M
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A组元的调控研究还不够深入，导致厚规格钢板在强韧性、性能稳定性及厚向性能均匀性调控方面仍有诸多欠缺，亟待开展相关制备工艺技术开发。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是提供一种细化低碳贝氏体钢中M
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A组元的轧制工艺，从而实现厚规格（50mm以上）钢板强韧性匹配、提高冲击性能稳定性及厚向性能均匀性。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种细化低碳贝氏体钢中M
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A组元的轧制工艺，包括以下步骤：（1）加热阶段：将低碳贝氏体钢铸坯在T1分钟内加热到1100～1200℃后保温T
2 分钟并且280≤T≤352，其中，T=T1+T2，T1=（0.80~1.10）H，T2=（0.14~0.22）H，H为铸坯厚度，单位为mm；（2）轧制阶段：包括粗轧阶段和精轧阶段，粗轧阶段开轧温度为1020～1080℃，终轧温度为980～1060℃，轧制道次3～5道次形成中间坯，总压下率不低于55%；精轧阶段开轧温度为730～840℃，终轧温度为710～780℃，轧制道次4～6次形成低碳贝氏体钢板，单道次压下率≥8%，末三道次压下率≥40%；（3）冷却阶段：低碳贝氏体钢板轧后经层流水冷却，开冷温度为710～750℃，返红温度为350～450℃，冷却速度为15～25℃/s。
[0011]本专利技术的技术方案是通过以下原理及方式来实现上述目的。
[0012]本专利技术的轧制工艺包括钢坯加热、轧制和冷却三个阶段。
[0013]加热阶段采用低温加热、延长加热时间、缩短保温时间的技术方案，控制坯料加热温度为1100～1200℃，按坯料厚度不同，控制加热时间为T1=（0.80~1.10）H，控制保温时间为T2=（0.14~0.22）H，其中T=T1+T2，且需要保证280≤T≤352，从而既能确保充分奥氏体化，又可避免因加热温度过高或者保温时间过长导致奥氏体晶粒长大而粗化，T值偏小，则奥氏体化程度较低，易混晶，严重恶化性能；T值偏大，则奥氏体晶粒易长大粗化，进而使得最终的室温组织M
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A组元粗化。
[0014]轧制阶段采用低温大压下的轧制工艺，粗轧阶段开轧温度1020～1080℃，终轧温度980～1060℃，轧制道次3～5道次，单道次压下率≥12%，总压下率不低于55%，较低的轧制温度区间配合较大的道次压下量，既能保证奥氏体充分再结晶，又可避免奥氏体因轧制过程温度较高导致晶粒长大。中间坯厚度h控制为（1.8~2.2）t，t为钢板的最终目标厚度。中间坯待温阶段（粗轧完后至精轧开轧时之间的待温阶段）时轧机旁边机架处架设的喷水装置喷水加速中间坯冷却，加快降温，缩短该阶段停留时间。喷水装置的喷水量L控制1100≤L≤1400 m3/h，其中L=（8~12）h，最终轧制目标板厚t越大，则中间坯厚度h应越大，进而需要喷水量更大，以使得有足够的冷速使中间坯加快降温。中间坯待温时机旁穿水加速冷却，水量控制1100~1400m3/h，可大幅提高中间坯降温速度，减少高温停留时间，降低奥氏体晶粒长大驱动力，细化奥氏体晶粒，进而细化M
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A组元。控制精轧开轧温度730～840℃，终轧温度710～780℃，轧制道次4～6次，单道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细化低碳贝氏体钢中M
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A组元的轧制工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）加热阶段：将低碳贝氏体钢铸坯在T1分钟内加热到1100～1200℃后保温T
2 分钟并且280≤T≤352，其中，T=T1+T2，T1=（0.80~1.10）H，T2=（0.14~0.22）H，H为铸坯厚度，单位为mm；（2）轧制阶段：包括粗轧阶段和精轧阶段，粗轧阶段开轧温度为1020～1080℃，终轧温度为980～1060℃，轧制道次3～5道次形成中间坯，总压下率不低于55%；精轧阶段开轧温度为730～840℃，终轧温度为710～780℃，轧制道次4～6次形成低碳贝氏体钢板，单道次压下率≥8%，末三道次压下率≥40%；（3）冷却阶段：低碳贝氏体钢板轧后经层流水冷却，开冷温度为710～750℃，返红温度为350～450℃，冷却速度为15～25℃/s。2.根据权利要求1所述的细化低碳贝氏体钢中M
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A组元的轧制工艺，其特征在于，在粗轧阶段单道次压下率≥12%，在粗轧阶段完成后的中间坯厚度h=（1.8~2.2）t，t为钢板的最终目标厚度，单位为mm。3.根据权利要求1所述的细化低碳贝氏体钢中M
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A组元的轧制工艺，其特征在于，在粗轧阶段完成后、精轧阶段开始前，通过喷水装置向中间坯喷水使冷却至精轧阶段的开轧温度，其中喷水装置的喷水量L=（8~12）h且1100≤L≤1400 m3/h。4.根据权利要求1所述的细化低碳贝氏体钢中M
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A组元的轧制工艺，其特征在于，在冷却阶段，低碳贝氏体钢板下表面和上表面的水量比值为1.2～1.5并且0.125≤λ≤0.8，其中，λ=（T
精终
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T
开冷
）/ t，T
精终
为精轧阶段的终轧温度，T
开冷
为冷却阶段的开冷温度，t为钢板的最终目标厚度，单位为mm。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青峰，赵丽洋，谯明亮，陈林恒，陈克坚，崔强，高燕，戴胜勇，王军，陈建峰，张志勇，杨啸雨，刘东博，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：