一种屈服强度高于600MPa的矿井救生舱用热轧带钢及其制备方法，属于冶金材料技术领域。本发明专利技术的热轧带钢的成分按重量百分比为C:0.04~0.08%，Si:0.1~0.3%，Mn:1.5~1.7%，Al:0.01~0.05%，Mo:0.4~0.5%，Cr:0.4~0.6%，Nb:0.04~0.06%，Ti:0.02~0.05%，Cu:0.2~0.35%，P≤0.01%，S≤0.01%，余量为Fe；其金相组织为粒状贝氏体，室温屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥800MPa，断后伸长率≥18%，500℃高温拉伸屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥650MPa，断后伸长率≥19%，20℃冲击功＞47J，冷弯性能合格，工业环境下的耐大气腐蚀性指数I≥4.5，焊接冷裂纹敏感系数Pcm≤0.26%。其制备方法是：按设定成分冶炼钢水并铸成铸坯，加热后进行粗轧，然后精轧，精轧后带钢厚度为4~14mm，经快速冷却后获得成品热轧带钢。本发明专利技术热轧带钢具有良好的室温和高温力学性能及耐腐蚀性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金材料
，特别涉及。
技术介绍
矿井救生舱是保护井下矿工遇到事故时紧急避险的一种现代化安全保障设备，近年来矿井行业对于救生舱的市场需求越来越大，矿井救生舱装备制造业的发展前景广阔。目前，矿井救生舱舱体所用的钢铁材料主要是45钢、Q235、Q345和Q460等普通碳素结构钢和低合金高强钢，这些材料的屈服强度为20(T500MPa，韧性和弯曲等指标基本满足要求。但是由于井下的工业环境复杂，例如瓦斯爆炸时产生的高温气流、甲烷以及H2S等腐蚀性气体，现有救生舱舱体材料的高温强度以及耐腐蚀性能难以满足救生舱的使用要求。为此，开发一种屈服强度高于600MPa的耐冲击、耐高温、耐腐蚀等综合性能良好的矿井救生舱专用热轧带钢成为摆在科技人员面前迫在眉睫的任务。
技术实现思路
针对现有的矿井救生舱用钢存在的技术问题，本专利技术提供，目的在于通过适当的合金元素设计和制备方法，满足矿井救生舱用钢的使用要求。本专利技术的屈服强度高于600MPa的矿井救生舱用热轧带钢化学成分按重量百分比为 C :0.04 0.08 %, Si :0.1 0.3 %，Mn: I. 5 I. 7 %，A1 :0. 01 0.05 %，Mo: 0. 4 0. 5 %, Cr:0.4 0.6 %,Nb: 0.04 0.06 %，Ti :0. 02^0. 05 %，Cu: 0. 2 0. 35 %，P 彡 0. 01 %，S 彡 0.01%，余量为Fe。其金相组织为粒状贝氏体，室温屈服强度彡600 MPa，抗拉强度彡800 MPa，断后伸长率彡18 %, 500 °C高温拉伸屈服强度彡450MPa，抗拉强度彡650 MPa，断后伸长率彡19 %，20 °C冲击功> 47 J (冲击试样尺寸为55 mmXIO mmX5 mm),冷弯性能合格,工业环境下的耐大气腐蚀性指数I > 4. 5，焊接冷裂纹敏感系数Pm ( 0. 26 %。本专利技术的屈服强度高于600MPa的矿井救生舱用热轧带钢的制备方法按以下步骤进行 (1)按设定的化学成分重量百分比C:0.04 0.08 %，Si :0. To. 3 %，Mn: I. 5 I. 7 %，Al :0. OTO. 05 %，Mo: 0. 4 0. 5 %，Cr :0. 4 0. 6 %，Nb: 0. 04 0. 06 %，Ti :0. 02 0. 05 %，Cu: 0.2 0.35 %，P ^ 0.01 %, S ^ 0. 01 %，余量为Fe冶炼钢水并铸成铸坯，铸坯厚度为150 250 mm ; (2)将铸坯加热至120(Tl250°C，保温I h，粗轧:T5道次，粗轧开轧温度为1120 1170°C，终轧温度为980 1070 °C，获得厚度为30 50 mm的中间坯；(3)对中间坯进行精轧5 7道次，精轧开轧温度为950 1030°C，终轧温度为780 860°C，精轧每道次压下量控制在15 40 %，获得厚度为4 14 mm的带钢； (4)精轧后的带钢以1(T40°C/s的速度冷却至45(T700 °C，卷取获得4 14 mm厚的热轧带钢产品。本专利技术中合金元素的设计考虑了以下几点 C是钢中最有效的固溶强化元素之一，但随着C含量的增加会降低其成型性及焊接性，而低的C含量有利于保证钢材具有良好的塑形和韧性，因此，C的含量控制在较低范围内； Mn是常见的脱氧剂和脱硫剂，能够固溶强化和相变强化作 用，降低na相变温度，有利于热轧过程中细化铁素体晶粒，同时Mn元素还能改善钢的冲击韧性，降低韧脆转变温度。但Mn的含量过高容易形成偏析带，造成钢的组织和硬度不均匀，并且降低点焊能力，所以Mn的含量控制在I. 6 %左右； Si是钢中常用的脱氧剂，固溶于铁素体中，可以有效地提高铁素体的强度，但对铁素体的延性有不利影响,但Si的含量过高有害于板材表面质量，降低材料的塑韧性。因此，Si的含量控制在0. 2 %左右； Al是钢中常用的脱氧定氮剂，属于铁素体形成元素，可以形成细小弥散的AlN作为形核质点，细化晶粒，但Al的含量过高容易形成氧化铝夹杂，有损塑韧性和焊接性能，因此，Al的含量控制在0. 03 %左右； Mo能显著增加材料的淬透性，在高强钢中加入Mo，强烈阻碍先共析铁素体的析出和长大，将珠光体和贝氏体转变的C曲线明显分离开，使相同冷却条件下更易发生贝氏体转变，以获得良好的性能，因此，Mo的含量控制在0. 45 %左右； Cr能提高钢的淬透性，同时能提高耐腐蚀性和抗氢致裂纹能力，而且能提高钢的耐磨损性能。同时Cr元素还能降低C的扩散速度，抑制铁素体和珠光体转变，使贝氏体转变向低温区移动，降低贝氏体相变点，因此，Cr的含量控制在0. 5 %左右； Nb是控制轧制中最有利的元素，能够有效延迟奥氏体再结晶，提高奥氏体再结晶温度，从而阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。通过轧制及冷却工艺参数的调整，可以使部分固溶态的Nb在铁素体中以碳氮化物的形式沉淀析出，对铁素体起到析出强化的作用。尤其在Mo存在的情况下，Nb的析出更加细小弥散，沉淀强化作用也更加明显。微量Nb与Cu、B等元素的相互作用，大大降低相变温度，使贝氏体相变能够在较低的温度下进行转变，相变后得到细小的贝氏体板条，因此，Nb的含量控制在0. 05 %左右； Ti在低合金高强度钢中加入微量Ti，可以提高钢的强度，改善钢的冷成型性能和焊接性能，主要利用Ti与C、N很好的亲和性，形成的TiN，在板坯加热和轧制过程中通过抑制奥氏体晶粒粗化从而获得细化的奥氏体晶粒，另外，TiN颗粒能够抑制焊接热影响区的晶粒粗化，从而提高焊接热影响区的低温韧性。TiC可以在较低的温度析出，从而产生沉淀强化效果，但是过量的Ti会损害钢的韧性，因此，Ti的含量控制在0. 035 %左右； Cu能够有效提高钢的耐大气腐蚀性能，从而是耐候钢中必不可少的添加元素。其次，Cu能够在40(T650 °C形成细小的e -Cu析出，以析出强化的形式有效提高强度，Cu还可以改善钢的焊接性能和成型性能，但过量的Cu会增大钢的热裂倾向，因此，Cu的含量控制在0. 28 %左右；S和P S元素是造成钢材热脆的主要杂质元素，并易产生偏析造成带状组织，硫化物夹杂有损材料的塑韧性，而P元素造成钢材的冷脆，即降低材料的低温韧性，并容易产生偏析。因此，S和P的含量应分别小于0. 01 % ； 采用控制轧制和控制冷却工艺的依据通过高温区的奥氏体再结晶控制轧制，充分细化奥氏体晶粒；精轧终轧温度控制在78(T860 °C，使轧制过程中产生较大的累积应变；通过轧后快速冷却及适当温度卷取，得到粒状贝氏体组织。粒状贝氏体组织中分布着许多由残余奥氏体或马氏体组成的颗粒状小岛，对基体起到第二相强化的作用，改善加工硬化能力，降低屈强比，使材料在提高强度的同时，具有良好的塑形和韧性。本专利技术热轧带钢金相组织为粒状贝氏体，室温屈服强度≥600 MPa，抗拉强度≥800 MPa，断后伸长率≥18 %, 500 °C高温拉伸屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥650MPa，断后伸长率≥19 %, 20 °C冲击功>47 J (冲击试样尺寸为55 mmXIO mmX5 mm)，冷弯性能合格，工业环境下的耐大气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种屈服强度高于600MPa的矿井救生舱用热轧带钢，其特征是其化学成分按重量百分比为C？:0.04~0.08？%，Si？:0.1~0.3？%，Mn:？1.5~1.7？%，Al？:0.01~0.05？%，Mo:？0.4~0.5？%，Cr？:0.4~0.6？%，Nb:？0.04~0.06？%，Ti？:0.02~0.05？%，Cu:？0.2~0.35？%，P？≤0.01？%，S≤0.01？%，余量为Fe；其金相组织为粒状贝氏体，室温屈服强度≥600？MPa，抗拉强度≥800？MPa，断后伸长率≥18？%，500？℃高温拉伸屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥650？MPa，断后伸长率≥19？%，20？℃冲击功＞47？J，工业环境下的耐大气腐蚀性指数I≥4.5，焊接冷裂纹敏感系数Pcm≤0.26？%。
【技术特征摘要】
1.一种屈服强度高于600MPa的矿井救生舱用热轧带钢，其特征是其化学成分按重量百分比为 C :0.04 0.08 %, Si :0.1 0.3 %,Mn: I. 5 I. 7 %，A1 :0. OTO. 05 %，Mo: 0. 4 0. 5%，Cr :0. 4 0.6 %，Nb: 0. 04 0. 06 %，Ti :0.02 0.05 %，Cu: 0. 2 0. 35 %，P ^ 0. 01 %，S^ 0.01 %，余量为 Fe ； 其金相组织为粒状贝氏体，室温屈服强度彡600 MPa，抗拉强度彡800 MPa，断后伸长率彡18 %, 500 °C高温拉伸屈服强度彡450MPa，抗拉强度彡650 MPa，断后伸长率彡19%，20 °C冲击功>47 J，工业环境下的耐大气腐蚀性指数I >4. 5，焊接冷裂纹敏感系数Pcm 彡 0. 26 %。2.根据权利要求I所述的一种屈服强度高于600MPa的矿井救生舱用热轧带钢的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行 (1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：李长生，马彪，李涛，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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