一种TMCP工艺生产的高抗回火稳定性的高强度钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉一种TMCP工艺生产的高抗回火稳定性的高强度钢板及其制造方法：该钢板的微观结构为针状铁素体+多边形铁素体+细小弥散分布的MA组织，钢板的元素组分质量百分比为C 0.06～0.10，Si 0.20～0.40，Mn 1.50～1.70，Al 0.02～0.04，Nb 0.02～0.05，Cr 0.10～0.50，Ni 0.20～0.50，Mo 0.15～0.40，Ti 0.01～0.02，Cu≤0.30，Pcm≤0.20，余量为Fe及不可避免的杂质。高温回火试验证明，具有该微观组织类型可保证钢板具有良好的高温回火稳定性和低温韧性，突破了以往TMCP工艺生产高强钢板高温回火稳定性差的技术瓶颈，提供了一种新型中厚板的制造方法。制造方法。

【技术实现步骤摘要】
一种TMCP工艺生产的高抗回火稳定性的高强度钢板及其制造方法


[0001]本专利技术属于冶金
，涉及一种TMCP工艺生产的高回火稳定性钢板及制造方法。

技术介绍

[0002]在许多工程应用中，需要在钢板焊接后进行焊后消应力处理，减少焊接接头位置由于应力集中导致断裂风险，部分容器设备制造后，需要进行整体回火处理，以保证设备在高温环境下运行安全。在类似的应用条件下，钢板均需要满足高回火稳定性，也就是说在高温回火处理后，钢板的性能没有明显下降。
[0003]通常，热处理交货的钢板能够满足回火稳定性的要求，回火稳定性的高低与钢种成分、热处理工艺和强度要求有关，正火交货状态的钢板强度一般较低，高强度钢板普遍采用调质交货。TMCP工艺生产的钢板，主要通过控轧控冷实现的晶粒细化和高密度位错强化提高强度，因此回火稳定性普遍较差，仅能满足中低温回火，高温回火后，强度出现明显下降，难以满足高抗回火稳定性的要求。
[0004]专利公告号CN110819890A提供了一种长时间较高温度回火性能稳定的X100超高钢级管线钢板，钢板母材在550
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630℃温度范围内回火后能够满足性能要求，但对于回火温度超过630℃以上钢板性能变化情况没有涉及。专利公告号CN107326304A提供了一种TMCP型屈服500MPa级桥梁钢板，可满足500
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550℃回火后屈服强度大于等于500MPa，抗拉强度大于等于630MPa，没有涉及更高回火温度下钢板的强度指标。国内未见有回火温度达到720℃条件下，仍能满足屈服强度大于等于570MPa，抗拉强度大于等于670MPa的TMCP工艺生产高强钢板的报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对传统TMCP工艺生产的钢板抗回火稳定性差的难题，提供一种TMCP工艺生产的高回火稳定性钢板及制造方法。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种TMCP工艺生产的高抗回火稳定性的高强度钢板，该钢板的微观结构为针状铁素体+多边形铁素体+细小弥散分布的MA组织，所述钢板的元素组分质量百分比为C 0.06～0.10，Si 0.20～0.40，Mn 1.50～1.70，Al 0.02～0.04，Nb 0.02～0.05，Cr 0.10～0.50，Ni 0.20～0.50，Mo 0.15～0.40，Ti 0.01～0.02，Cu≤0.30，Pcm≤0.20，焊接裂纹敏感系数Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0007]本专利技术针对TMCP工艺生产高强钢板抗高温回火稳定性差的问题，通过Ni+Cr+Mo+Nb微合金化元素设计，利用控轧控冷工艺在适当的温度和冷却速度区间内得到针状铁素体+多边形铁素体的同时，形成细小弥散分布的MA组织。该钢板可满足在550℃
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720℃、保温4.5～4.7min/mm*T(钢板厚度mm)的回火条件下，屈服强度≥570MPa，抗拉强度≥670MPa。系
列高温回火试验证明，具有该微观组织类型可保证钢板具有良好的高温回火稳定性和低温韧性，突破了以往TMCP工艺生产高强钢板高温回火稳定性差的技术瓶颈，提供了一种新型中厚板的制造方法。
[0008]本专利技术中所含有所有组分的作用及其含量选择理由具体说明如下：
[0009]C：影响动态组织转变的关键元素，对钢板的强度和韧性有显著影响。含量过高，固溶强化效果好，回火稳定性高，但韧性较差，含量过低，焊接性好，韧性较好，但强度较低。
[0010]Si：主要脱氧元素，固溶强化提高钢板强度，过高对表面质量有损害。
[0011]Mn：主要强化元素，通过固溶强化提高钢在热轧状态和回火状态下的强度和硬度，有利于提高抗回火稳定性，含量过高容易产生中心偏析，导致心部韧性降低。
[0012]Al：脱氧元素，可通过形成AlN起到细化晶粒的作用。
[0013]Nb：粗轧阶段，通过提高奥氏体再结晶区温度范围可有效细化奥氏体晶粒，有利于强度和韧性的提高，精轧阶段可通过位错强化和析出强化提高钢的强度和韧性，对钢的回火稳定性影响不大。
[0014]Cr：提高回火稳定性的主要元素，过高会使钢板韧性降低，并增加回火脆性，不利于低温韧性提高。
[0015]Ni：通过固溶强化提高钢的强度，是提高钢回火稳定性的主要元素之一，同时可改善低温冲击韧性，属于贵重合金元素，经济性较差。
[0016]Mo：能够推迟铁素体转变，有利于控轧控冷阶段在较低冷速下得到针状铁素体组织，同时能够提高高温回火稳定性，属于贵重合金元素，经济性较差。
[0017]Ti：固氮元素，通过形成TiN起到析出强化和细晶强化的作用，有效细化晶粒，但Ti含量过多容易出现粗大的析出相，对韧性不利。
[0018]一种TMCP工艺生产的高回火稳定性钢板的制造方法，包含以下工艺步骤：
[0019]步骤1、炼钢，冶炼符合元素组分的钢水，然后利用板坯连铸工艺得到连铸坯；
[0020]步骤2、将连铸坯再加热奥氏体化使元素充分固溶，出炉后使用高压水除鳞除去连铸坯表面的氧化铁皮；
[0021]步骤3、连铸坯进行两阶段轧制，第一阶段为粗轧阶段，开轧温度在1050
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1150℃，累计综合压下率≥50％，后三道次单道次平均压下率≥20％，通过在再结晶区轧制细化奥氏体晶粒度；第二阶段为精轧阶段，开轧温度为820～880℃，终轧温度800～820℃，累计道次压下率≥65％；轧后钢板进行ACC快冷，冷速10～15℃/s，终冷温度560～600℃，由此得到针状铁素体+多边形铁素体+弥散分布的MA组织。
[0022]作为一种实施方式，步骤1钢水冶炼涉及KR铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气处理。
[0023]作为一种实施方式，步骤2，连铸坯再加热至1150
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1220℃，保温0.5～0.6min/mm
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连铸坯厚度mm，使钢中的合金元素充分固溶以保证性能的均匀性。
[0024]结合各元素对控轧控冷阶段组织调控需求和高温回火条件下所需的抗回火稳定性要求，进行合理的匹配，通过成分+工艺得到针状铁素体+多边形铁素体+细小弥散MA的混合组织，从而实现TMCP工艺条件下得到具有高回火稳定性高强度钢板的目的。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0026](1)本专利技术所生产的钢板比传统TMCP工艺钢板具有更好的高温回火稳定性，适应
550
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720℃区间内的回火温度范围。
[0027](2)热轧态性能满足屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥700MPa，经过550℃、600℃、630℃、680℃、700℃、720℃，保温时间4.6min/mm*钢板厚度(mm)，高温回火处理后，屈服强度≥570MPa，抗拉强度≥670MPa，
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40℃冲击功≥200J本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TMCP工艺生产的高抗回火稳定性的高强度钢板，其特征在于：该钢板的微观结构为针状铁素体+多边形铁素体+细小弥散分布的MA组织，所述钢板的元素组分质量百分比为C 0.06～0.10，Si 0.20～0.40，Mn 1.50～1.70，Al 0.02～0.04，Nb 0.02～0.05，Cr 0.10～0.50，Ni 0.20～0.50，Mo 0.15～0.40，Ti 0.01～0.02，Cu≤0.30，Pcm≤0.20，焊接裂纹敏感系数Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的钢板，其特征在于：该钢板热轧态满足屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥700MPa，满足在550℃～720℃、保温4.5～4.7min/mm
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T的回火条件下，T为钢板厚度mm，屈服强度≥570MPa，抗拉强度≥670MPa，
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40℃冲击功≥200J。3.根据权利要求1所述钢板的制造方法，其特征在于：包含如下步骤步...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宪进，罗元东，许峰，诸建阳，苗丕峰，许晓红，白云，林涛，石艾来，徐光琴，芦莎，陶君，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：