一种低碳高铌高强度焊接结构用钢板及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种低碳高铌高强度焊接结构用钢板，其化学成分重量百分比为：Ｃ０．０１５％～０．０７５％、Ｓｉ０．２０％～０．５０％、Ｍｎ１．６２％～２．０％、Ｎｂ０．０８１％～０．１２０％、Ｔｉ０．００５％～０．０３０％、Ｂ０．０００５％～０．００３０％、Ｃｒ０．２５％～０．７０％、Ｃｕ０．２７％～０．７０％、Ｎｉ０．１５％～０．５０％、Ａｌ↓［ｓ］０．０１０％～０．０５０％，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质。本发明专利技术钢板的制造方法：铁水预处理－转炉冶炼－精炼－连铸－轧制，轧制过程采用ＨＴＰ＋ＲＰＣ工艺，轧前加热温度为１１４０～１２２０℃，采用两阶段控轧。本发明专利技术成分采用低Ｃ高Ｎｂ，不添加Ｍｏ，通过ＨＴＰ＋ＲＰＣ工艺达到改善钢的性能，屈服强度可达到６９０ＭＰａ以上，与同强度级别的其他低Ｎｂ钢种相比可在较高的温度下进行未再结晶轧制，从而减少待温时间，降低轧机负荷，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料
，尤其涉及一种低合金高性能钢板及 其制造方法。
技术介绍
目前工程机械、煤矿液压支架、半挂车、集装箱、水电站压力管道等领域为了减轻自重，提高承载能力，越来越多的开始使用690MPa级 高强度焊接结构钢。国内有关屈服强度在690MPa左右的高强度钢板的制造方法已经形 成多项专利，但由于沿用传统的控轧控冷工艺，Nb含量普遍较低，未再 结晶阶段控轧温度低，要求95(TC以下，所以变形抗力高，轧机负荷大， 待温时间长，生产效率低；而且为了保证厚钢板有足够的淬透性，大多 含有贵重元素Mo，成本较高，例如武汉钢铁公司的名为"一种特高强度耐大气腐蚀钢"，申请号为 200610125125.2的中国专利涉及一种特高强度耐大气腐蚀钢，该专利技术钢 虽然屈服强度(ReL))可达到700MPa，但是含有贵重元素Mo，所以成 本高，同时Nb含量在0.08X以下。济南钢铁股份有限公司申请的"一种高铌高强度厚钢板钢"，申请号 为200610069556.1的中国专利提供了一种高铌高强度厚钢板生产的技术 方案，虽然采取低碳、高铌合金设计，但是其仅仅适合于抗拉强度为70kg 级非调质高强度厚钢板的生产，且仍然含有价格十分昂贵的Mo0.15% 0.18%，成本较高。北京科技大学申请的专利号为ZL01115650.3的"一种用于高强度低 合金钢生产的弛豫一析出一控制相变技术"中，提供了一种用于高强度低合金钢生产的弛豫一析出一控制相变的工艺技术(RPC)和相应的合 金设计，通过控制终轧后到开始加速冷却前的组织及变形晶体内的缺陷 弛豫状态、控制微合金元素的析出行为等物理冶金过程、实现控制钢的 相变，最终获得超细复合组织，强化、韧化基体之目的。其钢种的屈服 强度可达700MPa以上。但是，在其化学成分中，贵重元素Mo: 0.05% 0.35%，实施例中Mo含量达0.3P/c，导致钢种成本明显增加。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的未再结晶控轧温度低，轧机负荷大，待温 时间长，生产效率低，成本高等缺陷，本专利技术的目的在于克服现有技术 的不足提供一种屈服强度^690N/mm2级别，抗拉强度达80Kg(》780N/mm2) 级别的高强度焊接结构用钢及其生产方法。本专利技术低碳高铌高强度焊接结构用钢板的化学成分重量百分比为 C0.015% 0.075%、 Si0.20% 0.50%、 Mnl.62o/o 2.0%、 Nb0.081% 0.120%、 Ti0.005% 0.030%、 B0.0005% 0.0030%、 Cr0.25% 0.70%、 Cu0.27% 0.70%、 Ni0.15% 0.50%、 Als0.010% 0.050%、 P《0.025%、 S《0.015%，余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术钢化学成分以低C高 Nb无Mo为基本特征，以成本低廉的Mn、 Cr等元素作为主要添加元素， 并适当添加Ti、 B、 Cu等元素，为了保证钢板表面质量，根据Cu含量适 当添加Ni元素，且保证Ni/Cu》0.5。本专利技术选择的合金元素的主要作用在于C:碳对钢的强度、韧性、焊接性能影响很大。C含量低于0.015% 时，难以获得高强度，而且焊接热影响区软化；碳高于0.075%时，加热 时钢中固溶Nb量少，使高Nb含量的优势难以体现，且影响钢的焊接性 能。Mn:锰是提高强度和韧性的有效元素，对贝氏体转变有较大的促进4作用，在超低碳条件下效果更为显著，而且成本十分低廉，因此在本专利技术中把Mn元素作为主要合金元素，Mn含量控制在1.62% 2.0%。B:硼元素是超低碳贝氏体钢中较为重要的成分，它能够提高钢的 淬透性，特别是在超低碳钢中加入微量的硼，可有效地抑制奥氏体向铁 素体、珠光体的转变。硼含量低于0.0005%时，难以起到上述效果，硼含 量高于0.0030%时，严重影响钢种韧性，因此控制B0.0005% 0.0030%。Nb:铌是本专利技术钢中的重要添加元素，它能够有效地延迟变形奥氏 体的再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，提高奥氏体再结晶温度，降低未再 结晶轧制的轧制负荷，縮短待温时间，提高生产率，同时改善强度和韧 性。它与微量的硼元素复合作用，可以显著地提高淬透性，促进贝氏体 转变，可以起到Mo元素对贝氏体转变及提高强度的作用。Nb含量低于 0.081%,和常规比较，上述作用不明显。Nb含量高于0.120时，明显影 响钢种韧性及焊接性能，因此控制Nb0.081% 0.120%Ti:加入微量的钛，是为了固定钢中的氮元素，从而确保硼元素的提 高淬透性效果。在最佳状态下，钛、氮形成氮化钛，阻止钢坯在加热、 轧制、焊接过程中晶粒的长大，改善母材和焊接热影响区的韧性。钛低 于0.005%时，固氮效果差，超过0.03%时，固氮效果达到饱和，过剩的 钛将会使钢的韧性恶化。Si:硅是炼钢脱氧的必要元素，也具有一定的强化作用，当含量低于 0.2%时，冶炼难度增大；含量超过0.5%时，钢的清洁度下降，韧性降低， 可焊性差。因此控制Si0.20% 0.50%。Als:铝是脱氧元素，可作为A1N形成元素，有效地细化晶粒，其含 量不足0.01%时，效果较小；超过0.05%时，脱氧作用趋于饱和，增加钢 中夹杂物,对母材及焊接热影响区韧性有害。因此控制Als0.010% 0.050%CU:作为本专利技术选择性加入的合金元素，除了增加强度外，还有利于获得良好的低温韧性。在钢中加入Cu，可利用Cu-B的综合作用进一 步提高钢的淬透性，促进贝氏体的形成。对于屈服强度》690 N/mm2级别 钢种，0!含量控制在0.27% 0.70%即可。Ni:在本专利技术中添加Ni元素的目的主要是阻止含Cu量高的钢坯在 加热或热轧时产生裂纹的倾向，考虑经济性，在本专利技术中根据Cu含量适 当添加Ni元素，且保证Ni/Cu》0.5，将Ni含量控制在0.15。/。 0.50n/o即 可。Cr:铬是本专利技术钢中的重要添加元素，以提高钢的强度。从经济性、 焊接性能和强度等方面考虑，在本专利技术中将Cr含量控制在0.25% 0.70%。钢中的杂质元素的上限控制在P《0.02。/。， S《0.01。/。为宜，含量越低， 钢种性能越好。本专利技术所述低碳高铌高强度焊接结构用钢板的制造方法包括以下工 艺步骤铁水预处理一转炉冶炼一精炼一连铸一轧制，其特点是轧制 过程采用HTP+RPC工艺，轧前加热温度为1140 1220°C，采用两阶段 控轧，再结晶区轧制温度》101(TC，未再结晶区轧制温度为1000'C (Ar3 +0°C 100°C)，未再结晶区积累变形量大于50%,轧后弛豫时间10 150s，随后加速冷却，冷却速度为5 40°C/S，终止冷却温度为400 630 °C，之后空冷。本专利技术所述低碳高铌高强度焊接结构用钢板的制造方法对钢板可以 进行回火处理，以充分发挥Nb的析出强化作用，消除内应力，改善韧性 和塑性，降低钢种的时效敏感性。回火温度控制在500 68(TC为佳。本专利技术低碳高铌高强度焊接结构用钢板的制造方法在冶炼过程中 进行铁水预处理，采用转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，尽可能深脱碳；采用VD、 RH、 LF等进行精炼处理，并进行微合金化；Ca处理， 结合钢中S含量和出钢量，喂Si-Ca线，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低碳高铌高强度焊接结构用钢板，其特征在于该钢的化学成分重量百分比为：Ｃ０．０１５％～０．０７５％、Ｓｉ０．２０％～０．５０％、Ｍｎ１．６２％～２．０％、Ｎｂ０．０８１％～０．１２０％、Ｔｉ０．００５％～０．０３０％、Ｂ０．０００５％～０．００３０％、Ｃｒ０．２５％～０．７０％、Ａｌｓ０．０１０％～０．０５０％、Ｐ≤０．０２５％、Ｓ≤０．０１５％，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯华兴，贺信莱，张涛，杨颖，马玉璞，尚成嘉，刘明，杨军，孙群，王柏明，王学敏，李静，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]