一种460MPa级高韧性特厚板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种460MPa级高韧性特厚板及其制造方法，钢板化学成分为C：0.04％～0.06％，Si：0.25％～0.45％，Mn：1.50％～1.70％，Nb：0.02％～0.03％，Ti：0.01％～0.02％，P＜0.020％，S＜0.005％，其余为Fe及不可避免的夹杂；钢板组织以板条贝氏体为主，体积比大于70％；晶内分布位向差为3～15

【技术实现步骤摘要】
一种460MPa级高韧性特厚板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及钢板生产
，尤其涉及一种460MPa级高韧性特厚板及其制造方法。

技术介绍

[0002]钢板经正火后可以获得较高的综合力学性能和较好的机加工性能，是提高钢板组织均匀性、韧性的重要热处理手段。正火钢板广泛应用于压力容器、高层建筑、桥梁、工程机械等领域，特别是一些风电、容器项目，在项目设计时就强制要求使用正火钢板。
[0003]常规正火采用空冷方式，因冷却速度慢会导致相变温度高，虽然可以得到细化的珠光体组织，使冲击功和延伸率得到提高，但提高韧性的同时，铁素体晶粒仍会长大，导致钢板的强度有所降低；铌微合金化钢正火后因铌的碳氮化物长大，其沉淀强化效果降低，因此钢板经正火后强度会有较大幅度降低，特别是控轧控冷钢板常会因强度损失过大而产生不合格品。
[0004]为防止钢板正火后强度大幅降低，国内各钢厂先后开发了正火控冷工艺(NCC)：钢板正火后采用水冷手段，通过控制冷却速度和终冷温度来降低钢板的相变温度，抑制微合金碳氮化物长大，同时通过降低相变温度降低原子扩散能力，得到珠光体片层间距较小的细化珠光体组织，使钢板应力、硬度增大，强度提高，伸长率和冲击韧性大幅提高。其强度指标虽然同正火空冷相比得到显著改善，但与TMCP钢板强度指标相比仍然有较大差距。TMCP态交货钢板虽然省去了热处理环节，但为了保证低温韧性添加了较多的合金，且容易因组织不均匀而造成性能波动，生产难度较大，并且不能真正达到节能降本的目的。
[0005]公告号为CN101343685B的中国专利技术专利公开了“一种屈服强度为420MPa级高强度建筑用钢板的热处理方法”，连铸坯经过控轧控冷后得到45mm厚钢板，加热到正火的温度890～950℃，保温10～30分钟，保温后以2～6℃/s的速度降温，终冷温度为600～750℃；矫直；在冷床空冷，获得高性能建筑用钢板；但其要求Nb含量达到0.03％以上才满足相应的力学性能，其目的是通过高Nb来扩大未再结晶区温度，提高精轧终轧温度的目的。此方法利于控制钢板板形，但终轧温度提高以后，会减弱超快冷效果，不利于钢板心部快速通过奥氏体区到达相变区，从而不利于钢板心部Nb在相变过程中的析出，因此钢板心部强度较低。
[0006]公告号为CN104962814B的中国专利技术专利公开了“一种正火高强韧性150mm特厚板及其生产方法”，采用轧后堆垛缓冷的控冷方式，由于缓冷过程中形变储能大量释放，导致位错密度降低，减少了铁素体的形核质点，并且冷速较低导致相变点温度较高，会造成铁素体晶粒长大，减小了轧态钢板强度富余量，不利于提升钢板综合力学性能。
[0007]公告号为CN102115806B的中国专利技术专利公开了“一种提高特厚板低温韧性的热处理工艺”，采用亚温正火，同时冷却方式采用空冷，其微观组织一般会含有20％左右的未溶铁素体，会造成正火后组织不均匀，导致应力集中，主要是对冲击韧性会产生波动；同时对于厚规格钢板，空冷冷速慢，奥氏体向铁素体转变时铁素体形核率低，导致部分铁素体晶粒粗大，对钢板强度造成波动。
[0008]公告号为CN102061373B的中国专利技术专利公开了“一种提高高强度特厚板力学性能的热处理工艺”，在特厚板的正火过程中增加水冷工序，用水冷代替空冷进行正火，但其采用淬火水槽来进行控冷，钢板在水中很难准确测定目标出水温度，实际操作难度大，并且对于大部分中厚板产线，受场地空间限制很难配备大型淬火槽。
[0009]公开号为CN105154631A的中国专利申请公开了“一种提高厚度≥50mm规格正火钢板强度的淬火机加速冷却方法”，正火钢板出淬火炉后随淬火机辊道进入淬火机开始水冷，但其主要涉及淬火机设备参数，包括低压段开口度、上下开口度比例、辊道速度以及水量控制角度等，以保证正火控冷后温度的精准命中，没有从工艺角度研究正火温度、保温时间、冷速等对钢板性能的影响。
[0010]与上述技术方案不同，本专利技术在GB/T 1591
‑
2018标准中Q460钢成分基础上，通过降低碳含量、结合“二阶段控轧、轧后三阶段超快冷以及离线正火弱水冷”工艺，实现460MPa级高韧性特厚板高强度及低温韧性的匹配。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供了一种460MPa级高韧性特厚板及其制造方法，优化了化学成分及生产工艺，在不增加合金元素前提下，通过二阶段控轧、轧后三阶段超快冷以及离线正火弱水冷等工艺，得到以板条贝氏体为主的组织，占比大于70％，晶内分布大量小角度晶界和大角度晶界，上述晶界有利于阻止裂纹扩展，从而得到优异的低温韧性；成品钢板具有大厚度、高强度、高低温韧性、厚度方向组织及性能均匀、合金成本低等特点。
[0012]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0013]一种460MPa级高韧性特厚板，钢板化学成分按重量百分比计为C：0.04％～0.06％，Si：0.25％～0.45％，Mn：1.50％～1.70％，Nb：0.02％～0.03％，Ti：0.01％～0.02％，P＜0.020％，S＜0.005％，其余为Fe及不可避免的夹杂；钢板组织以板条贝氏体为主，体积比大于70％；晶内分布位向差为3～15
°
的小角度晶界及位向差大于15
°
的大角度晶界。
[0014]成品钢板的力学性能为：
[0015]屈服强度：钢板厚度1/2处460～490MPa，钢板厚度1/4处500～540MPa，钢板近表面处520～560MPa；
[0016]抗拉强度：钢板厚度1/2处640～670MPa，钢板厚度1/4处660～700MPa，钢板近表面处650～690MPa；
[0017]‑
40℃冲击功：钢板厚度1/2处280～320J，钢板厚度1/4处325～360J，钢板近表面处340～370J。
[0018]成品钢板65≤厚度≤100mm。
[0019]一种460MPa级高韧性特厚板的制造方法，包括如下步骤：
[0020]1)钢坯加热；均热温度1160～1200℃，总在炉时间4～6小时；
[0021]2)采用二阶段控轧；再结晶区开轧温度为1100～1200℃，未再结晶区开轧温度为880～920℃，终轧温度为780～820℃；
[0022]3)轧后超快冷；以35～40℃/s的冷速冷至600～640℃，随后空冷20～25s，再以15～20℃/s的冷速冷至300～340℃；
[0023]4)热轧态钢板进行离线正火+控冷热处理；正火温度900～920℃，净保温时间为10～20min；空冷至600～640℃；
[0024]5)采用弱水冷方式进行冷却，终冷温度380～420℃，冷速8～12℃/s。
[0025]所述钢坯采用连铸钢坯或模铸开坯钢坯，钢坯厚度
÷
钢板终轧厚度≥3.5。
[0026]再结晶区轧制后，待温厚度为成品钢板厚度的2～2.5倍。
[0027]与现有技术相比，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种460MPa级高韧性特厚板，其特征在于，钢板化学成分按重量百分比计为C：0.04％～0.06％，Si：0.25％～0.45％，Mn：1.50％～1.70％，Nb：0.02％～0.03％，Ti：0.01％～0.02％，P＜0.020％，S＜0.005％，其余为Fe及不可避免的夹杂；钢板组织以板条贝氏体为主，体积比大于70％；晶内分布位向差为3～15
°
的小角度晶界及位向差大于15
°
的大角度晶界。2.根据权利要求1所述的一种460MPa级高韧性特厚板，其特征在于，成品钢板的力学性能为：屈服强度：钢板厚度1/2处460～490MPa，钢板厚度1/4处500～540MPa，钢板近表面处520～560MPa；抗拉强度：钢板厚度1/2处640～670MPa，钢板厚度1/4处660～700MPa，钢板近表面处650～690MPa；
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40℃冲击功：钢板厚度1/2处280～320J，钢板厚度1/4处325～360J，钢板近表面处340～370J。3.根据权利要求1所述的一种460MPa级高韧性...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞宗旭，石锋涛，黄健，范刘群，冯丹竹，应传涛，王勇，管吉春，白玉璞，安晓光，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：